Intercambiadores de Calor: Tipos, Funcionamiento y Clasificación Detallada
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Intercambiadores de Calor entre Dos Fluidos
En estos intercambiadores existe transferencia de calor entre dos fluidos distintos, fundamentalmente por conducción y convección. Se distinguen dos clases principales:
Clasificación General de Intercambiadores de Calor
- Intercambiadores de Contacto Directo (Cambiadores de Mezcla)
- Intercambiadores de Contacto Indirecto (Alternativos y de Superficie)
Intercambiadores de Contacto Directo (Cambiadores de Mezcla)
Los cambiadores de mezcla son aquellos donde los fluidos sufren una mezcla física.
Intercambiadores de Contacto Indirecto
En los alternativos, ambos fluidos, sin coincidencia, interactúan de tal forma que la mezcla es despreciable. El elemento fundamental es la superficie que recibe y cede energía térmica.
En los intercambiadores de superficie, la transferencia de calor se realiza a través de una superficie plana o cilíndrica que separa físicamente a los dos fluidos.
Clasificación de los Cambiadores de Calor de Superficie
Los intercambiadores de calor de superficie se clasifican principalmente por la dirección del flujo de los fluidos:
- Cambiadores de Flujo Paralelo
- Cambiadores de Flujo Cruzado
Los cambiadores de flujo paralelo son utilizables para el intercambio térmico líquido-líquido, mientras que los de flujo cruzado se utilizan para el intercambio de líquido-gas.
Cambiadores de Flujo Paralelo: Sentido de Circulación
Los cambiadores de flujo paralelo, a su vez, se dividen según el sentido de circulación de los fluidos:
- En equicorriente: mismo sentido de flujo.
- En contracorriente: sentido contrario de flujo.
Dentro de los flujos paralelos se encuentran los de placas, de tubo (también llamados de doble tubo), de inmersión, y los multitubulares o de carcasa y tubos.
En los cambiadores multitubulares o de carcasa y tubos, es normal combinar la clasificación anterior con otra, basada en el número de veces que cada partícula de los fluidos recorre el cambiador, recibiendo el nombre de paso cada recorrido.
Tipos Específicos de Intercambiadores de Superficie
Cambiadores de Placa
Los cambiadores de placas están integrados por una serie de placas metálicas que, al unirse de dos en dos, forman un número de canales según las necesidades térmicas.
Cambiadores de Tubo en Tubo (Doble Tubo)
Uno de los fluidos circula por el interior del tubo interior y el otro lo hace por el espacio anular existente entre ambos tubos. A veces, el tubo interior está aleteado para intensificar la transferencia de calor.
Cambiadores Multitubulares o de Carcasa y Tubos
Un fluido circula por el interior de los tubos que constituyen un haz tubular, y el otro fluido lo hace por el espacio entre el exterior de los tubos y la carcasa.
Distribución de Temperaturas en el Interior de Intercambiadores
En el caso de los cambiadores de calor, las temperaturas de los fluidos se van modificando a la vez que circulan por el interior.
Cambiadores Contracorriente y Equicorriente: Rendimiento
El cambiador en contracorriente tiene un mayor rendimiento. En caso de existir cambio de fase en uno de los fluidos, ambos se comportan de manera idéntica. En contracorriente se intercambia más calor para las mismas condiciones de superficies.