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Intercambiador de placas

  1. 1. Intercambiador de calor de placas.J. Soleno; S. Arango; M. Villalobos; J. Garces; J. Nieto; J. BenitezBASES TEÓRICASUn intercambiador de calor se puededescribir de un modo muy elemental comoun equipo en el que dos corrientes a distintastemperaturas fluyen sin mezclarse con elobjeto de enfriar una de ellas o calentar laotra o en su defecto ambos procesos almismo tiempo. Este equipo es uno de losmás usados en la industria, debido a que laoperación de enfriamiento o calentamientoes inherente a todo proceso que manejeenergía en cualquiera de sus formas.Los intercambiadores de calor se puedenclasificar en muchas formas diferentes. Unaforma consiste en basar la clasificación en lasdirecciones relativas del flujo de los fluidoscalientes y frío, dando lugar a términos comofluidos paralelos, cuando ambos fluidos semueven en la misma dirección; flujoencontrado, cuando los fluidos se mueven enparalelo pero en sentido opuesto; y flujocruzado, cuando las direcciones de flujo sonmutuamente perpendiculares. Otra manerade clasificar los intercambiadores de calor, esmediante la estructura y uso de los mismos,en esta últimaClasificación encontramos entre otros elintercambiador de placa plana (ver figura 1),el cual consiste en un número de placasrectangulares unidas para formar unaespecie de malla o rejilla. Cada placa estaconstruida en metal corrugado que brindadirección al flujo y sirve como superficie detransferencia de calor.Figura 1.DESCRIPCIÓN DEL EQUIPOEl intercambiador de calor cuenta consensores de alta calidad que permitenobtener resultados precisos, funciona encircuito de agua cerrado en la unidad deservicio, común a losIntercambiadores, permitiendo así obtenereconomía de costos. Incluye una bomba decirculación de agua fría, tipo centrifuga. Lastuberías son de acero inoxidable, diámetronominal ½ pulgada para aceite y tubería dePVC cédula 80 con diámetro nominal de trescuartos de pulgada para agua.En el intercambiador de placa, cada placaproporciona un área mínima de intercambiode calor de 0.008 m2, el diseño del equipopermite su operación en flujo acontracorriente y paralelo. Tiene dos puntospara la recepción y salida del fluido frio y dospara el fluido caliente; además cuenta concuatro posibles conexiones para laalimentación del fluido frío y caliente. Semiden temperaturas a la entrada y salida delos fluidos. Finalmente cuenta con una granventaja pues es fácilmente desmontable paralimpieza y mantenimiento.
  2. 2. Intercambiador de calor de placas.J. Soleno; S. Arango; M. Villalobos; J. Garces; J. Nieto; J. BenitezREVISIÓN DE LA TÉCNICA Y PROCEDIMIENTOEl paquete de placas, que constituye lasuperficie de intercambio, forma un sistemade canales de flujos paralelos, en donde losfluidos circulan en contracorrienteatravesando canales alternativos, al objetode provocar un alto coeficiente detransmisión de calor.La corrugación de la placa hace aumentar lasuperficie de intercambio, a la vez queprovoca una gran turbulencia de los fluidos.Tanto para el ensayo en flujo paralelo comoen contracorriente, se fijaron 2 caudales; elsistema se estabilizó aproximadamente a losdos minutos, momento en el cual secomenzaron a tomar los datos detemperaturas de entrada y salida de cadafluido y sus respectivos caudales.CÁLCULOS Y RESULTADOS Propiedades físicas del agua a Tmedia de 30oC Propiedades físicas del aceitetérmico a T media de 55oCEs importante resaltar que el número deveces que se anotaron los datos para cadaconfiguración (paralelo y contracorriente)fueron 2, uno para cada caudal.Los datos obtenidos se registraron en lassiguientes tablas:1. Flujo paralelo8 Agua AceiteCaudal (L/min) 27.1 15.8Tin(oC) 33 59.8Tout(oC) 33.4 43.5Tabla 18 Agua AceiteCaudal (L/min) 13.9 15.8Tin(oC) 33 59.8Tout(oC) 33.8 43.9Tabla 22. Flujo en contracorrienteAgua AceiteCaudal (L/min) 27 15.8Tin(oC) 32.7 59.6Tout(oC) 33.1 42.8Tabla 3Agua AceiteCaudal (L/min) 20.4 15.8Tin(oC) 33 59.7Tout(oC) 33.5 43.3Tabla 4Hallamos el calor transferido por medio dela ecuación:
  3. 3. Intercambiador de calor de placas.J. Soleno; S. Arango; M. Villalobos; J. Garces; J. Nieto; J. Benitez, sabiendo queHallamos el coeficiente de convección pormedio de la ecuación:ConA partir de la tabla 1 y 3h (W/m2K) Q (kW)Flujo paralelo 14.073 45.0945Flujocontracorriente14.04 44.9281Tabla 5A partir de tabla 2 y 4h (W/m2K) Q (kW)Flujo paralelo 7.228 46.2593Flujocontracorriente10.608 42.4321Tabla 6CONCLUSIONESSe tomaron datos temperaturas de entrada ysalida de agua y aceite en un intercambiadorde placa plana en configuraciones de flujoparalela y contracorriente. El cálculo de lacantidad de energía térmica cedida o ganadade los fluidos sugiere que el experimentorequiere de una mejora en el equipo debidoa la gran cantidad de calor que se pierdehacia los alrededores. En este experimentofue mejor laTransferencia de energía en la configuraciónde flujo paralela con respecto a la del flujo encontracorriente debido a que presenta uncoeficiente de transferencia de calor mayor.BIBLIOGRAFIA Introducción a latermodinámica/ Jorge A.Rodríguez (intercambiadores decalor) pág.663-666. En línea.[http://www.indelcasa.es/cat/desca rgas/prod/2243.pdf]Consultado: Junio 01 de 2013.

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