Un intercambiador de calor facilita el intercambio de calor entre dos fluidos a diferentes temperaturas sin mezclarlos. Se usan comúnmente en aplicaciones como sistemas de calefacción, aire acondicionado y procesos industriales. Transferencia de calor involucra convección en cada fluido y conducción a través de la pared que los separa.

1. 1) Intercambiador de Calor:
Un intercambiador de calor es un aparato que facilita el intercambio de calor entre dos fluidos
que se encuentran a temperaturas diferentes evitando que se mezclen entre sí.
Los intercambiadores de calor son aparatos que facilitan el intercambio de calor entre 2 fluidos
que se encuentran a temperaturas diferentes y evitan al mismo tiempo que se mezclen entre sí. En la
práctica los intercambiadores de calor son de uso común en una amplia variedad de aplicaciones, desde
los sistemas domésticos de calefacción y acondicionamiento del aire hasta los procesos químicos y la
producción de energía en las plantas grandes. Los intercambiadores de calor difieren de las cámaras de
mezclado en el sentido de que no permiten que se combinen los 2 fluidos que intervienen.
En un intercambiador de calor la transferencia de calor suele comprender convección en cada
fluido y conducción a través de la pared que los separa. En el análisis de los intercambiadores de calor
resulta conveniente trabajar con un coeficiente de transferencia de calor total U que toma en cuenta la
contribución de todos estos efectos sobre dicha transferencia. La razón de la transferencia de calor
entre los fluidos en un lugar dado a un intercambiador depende de la magnitud de la diferencia de
temperatura local, la cual varía a lo largo de dicho intercambiador.
3) ¿Cuál es la relación entre el Coeficiente Integral de Transmisión de Calor, el área de
Transferencia y la Resistencia Calorífica?
La relación que existe entre ellos está siguiendo el modelo de la Ley de enfriamiento de Newton:
Donde: Q=U*A* (Ts-Ti)
Donde: U=coeficiente global de transferencia de calor
U*A=1/Rt entonces U=1/(A*Rt)
4) ¿Cómo se mide el área de Transferencia de Calor?
a) Para una Pared Plana:
Según la ley de Fourier que viene dada por: q= -k (dt/dx)
Entonces para medir el área de Transferencia para pared plana quedaría:

2. Donde la Resistencia Térmica es:
b) Para Paredes no Plana:
Según la Ley de Fourier que viene dada por: q= -k (dT/dr)
Entonces para medir el área de Transferencia para paredes no planas quedaría:
Donde la Resistencia Térmica es:
5) COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERENCIA DE UN INTERCAMBIADOR. FACTOR DE INCRUSTACIÓN.
- En el estudio de los intercambiadores de calor se supone que el tubo exterior, carcasa o casco, está
perfectamente aislado térmicamente, es decir, no existe intercambio de calor con el exterior. Entonces
se puede considerar que, a efectos de transferencia de calor, el intercambiador se comporta como una
pared cilíndrica ( el tubo o tubos interiores ) bañada por dos fluidos a diferente temperatura.

3. Según la analogía termoeléctrica Q-punto = ( Ti - To ) / Rthtotal ; Q-punto = U * A * ( Ti - To ) => U * A = 1
/ Rthtotal => 1 / ( U * A ) = Rthtotal
- Siendo Ai el área de la superficie interior y Ao el área de la superficie exterior de transferencia de calor.
- Siendo hi el coeficiente de película interior y ho el coeficiente de película exterior.
- En el caso de que la pared del tubo interior sea lo suficientemente delgada Ai = Ao = A .
- Si el material del que está hecho el tubo es buen conductor del calor la resistencia térmica debida a
conducción es despreciable, entonces:

4. - Las dos condiciones anteriores se dan casi siempre, quedando:
6) Como se expresa el coeficiente integral de transmision de calor, referido a la superficie interna:
- El coeficiente global de transferencia, U, depende de la superficie que se considere, interior ( A1 ) o
exterior ( A2 ) .
- Si A = A1 = 2 pr1 L =>
- Si A = A2 = 2 pr2 L =>

5. 7 )-¿ cual es la relacion entre los coeficientes integrales (Uo,Ui) y los diametros (Do,Di)?
U= coefisiente integral de trasmisión de calor,relacionada directamente con la resistencia calorífica por
la ec:
UA= 1/ E.R
D0=diámetro externo de una pared cilíndrica
Di= diámetro interno de una pared cilíndrica
U0= coefisiente integral de trasmisión de calor referido al area de la superficie externa
U0= 1 Dext + x . 1 Dext + 1/ hint Dint km Dm hext
U1= coeficiente integral de trasmisión de calor referido al area de la superficie interna
U1= 1. x + Di 1 + 1 . DI/ hint Km Dm hext Dext
como la diferencia de temperature entre los fluidos y la cantidad de calor intercambiada son
independientes del area elegida, se ha de cumplir que:
Uo / Ui= Di / Do
8) Como se expresa la diferencia de temperatura media entre los fluidos que intercambian calor desde
uno a otro extremo de un intercambiador:

6. - La potencia térmica , Q-punto, puesta en juego en el intercambiador de tubo doble responde a la
siguiente expresión:
U: coeficiente global de transferencia
As: superficie de intercambio
- En caso de flujo paralelo: DT1 = Th,ent - Tc,ent ; DT2 = Th,sal - Tc,sal
Th,ent: temperatura de entrada del fluido caliente
Th,sal: temperatura de salida del fluido caliente
Tc,ent: temperatura de entrada del fluido frio
Tc,sal: temperatura de salida del fluido frio
9) Realice un diagrama para flujo en paralelo y flujo en contracorriente en funcion del fluido caliente y
frio:
Tubo Doble:
Es el tipo más sencillo de intercambiador de calor. Está constituido por dos tubos concéntricos
de diámetros diferentes. Uno de los fluidos fluye por el tubo de menor diámetro y el otro fluido fluye
por el espacio anular entre los dos tubos. En este tipo de intercambiador son posibles dos
configuraciones en cuanto a la dirección del flujo de los fluidos: contraflujo y flujo paralelo. En la
configuración en flujo paralelo los dos fluidos entran por el mismo entremo y fluyen en el mismo
sentido. En la configuración en contraflujo los fluidos entran por los extremos opuestos y fluyen en
sentidos opuestos.
-- En un intercambiador de calor en flujo paralelo la temperatura de salida del fluido frio nunca puede
ser superior a la temperatura de salida del fluido caliente.
-- En un intercambiador de calor en contraflujo la temperatura de salida del fluido frio puede ser
superior a la temperatura de salida del fluido caliente. El caso límite se tiene cuando la temperatura de

7. salida del fluido frio es igual a la temperatura de entrada del fluido caliente. La temperatura de salida del
fluido frio nunca puede ser superior a la temperatura de entrada del fluido caliente.
-- En la figura siguiente se muestran esquemas de las dos configuraciones así como la evolución de la
temperatura de los fluidos en cada una de ellas:
10) Deduzca el Balance Global de Entalpias en un intercambiador basado en los balances para fulñido
caliente y frio:
Balance energético del fluido
En el evaporador, el fluido absorbe del aire la siguiente potencia:
Pfrigo = Qf× ( h2 – h1 ) en W
donde
Pfrigo: Potencia frigorifica del circuito
Qf : caudal másico de fluido, en kg/s
h1 : entalpía específica del fluido a la entrada del evaporador, en J/kg

8. h2 : entalpía específica del fluido a la salida del evaporador, en J/kg
1→ 1’: el fluido, en estado difásico (líquido/gas) a la salida de la válvula de expansión, termina de
evaporarse a temperatura constante Tev, que es la temperatura de evaporación a la presión de baja del
circuito,
1’→ 2 : el fluido en estado vapor es recalentado de Tev a T2.
El calor cedido por el aire al fluido se descompone en:
- por un lado, calor latente de cambio de estado (evaporación del fluido),
- por otro, calor sensible, cuando la temperatura del fluido varía (calentamiento del fluido de
Tev a T2),
El fluido penetra en estado difásico al evaporador, y sale de este en estado vapor.
Observación: Se desprecian en este caso las pérdidas de presión del circuito, y en particular las pérdidas
producidas en el evaporador y en las canalizaciones. Se considera por lo tanto que los intercambios
térmicos en el evaporador se producen a presión constante, a la presión de baja del circuito.