TRANSFERENCIA DE CALOR

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TRANSFERENCIA DE CALOR por Mind Map: TRANSFERENCIA DE CALOR

1. DIMENSIONAMIENTO DE INTERCAMBIADORES

1.1. Dimensionar un equipo de transferencia de calor es un proceso que engloba distintas disciplinas, un serio conocimiento de las necesidades energéticas de la planta, los fluidos involucrados, las restricciones en los deltas de temperatura permitidos a los fluidos, el(los) modelo(s) termodinámico(s) que describe(n) correctamente las propiedades en los intervalos de presión y temperatura, los materiales adecuados para construir el equipo, todas las consideraciones mecánicas pertinentes y un análisis económico detallado de cada una de las alternativas existentes.

2. La transferencia de calor siempre ocurre desde un cuerpo más caliente a uno más frío, como resultado de la Segunda Ley de la Termodinámica

2.1. CONDUCCIÓN

2.1.1. La conducción es el mecanismo de transferencia de calor en escala atómica a través de la materia por actividad molecular, por el choque de unas moléculas con otras, donde las partículas más energéticas le entregan energía a las menos energéticas, produciéndose un flujo de calor desde las temperaturas más altas a las más bajas

2.2. CONVECCIÓN

2.2.1. La convección es el mecanismo de transferencia de calor por movimiento de masa o circulación dentro de la sustancia. Puede ser natural producida solo por las diferencias de densidades de la materia; o forzada, cuando la materia es obligada a moverse de un lugar a otro

2.3. RADIACIÓN

2.3.1. La radiación térmica es energía emitida por la materia que se encuentra a una temperatura dada, se produce directamente desde la fuente hacia afuera en todas las direcciones. Esta energía es producida por los cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas constitutivos y transportada por ondas electromagnéticas o fotones, por lo recibe el nombre de radiación electromagnética .

3. TIPOS DE UNIDADES

3.1. En el S.I. tenemos la caloría (cal), que se define como la cantidad de transferencia de energía necesaria para elevar la temperatura de 1 g de agua de 14,5 °C a 15,5 °C.

3.1.1. 1cal =4.186 Joule

3.2. La unidad de energía en el sistema convencional en E.E.U.U. es la unidad térmica británica (Btu), que se define como la cantidad de transferencia de energía necesaria para elevar la temperatura de 1 lb de agua de 63 °F a 64 °F.

4. La necesidad de llevar a cabo ciertos procesos a determinadas temperaturas, hace que existan numerosos equipos de transferencia de calor en una planta

4.1. SEGÚN SU FUNCIÓN

4.1.1. Evaporadores

4.1.2. Calentadores

4.1.3. Enfriadores

4.1.4. Intercambiadores

4.1.5. Refrigeradores

4.1.6. Condensadores

4.1.7. Rehervidores

4.1.8. Sobrecalentadores

4.1.9. Calderas

4.2. SEGÚN SU GEOMETRÍA DE CONSTRUCCIÓN

4.2.1. Int. De aire

4.2.2. Int De placas

4.2.3. Doble tubo

4.2.3.1. Un intercambiador de doble tubo consiste en un set de dos tubos con céntricos en los cuales se hace circular los fluidos entre los cuales se desea realizar la transferencia de calor, con los accesorios adecuados a fin de dirigir el flujo de una sección a la siguiente. Cada unidad conformada por la estructura representada en la figura 3 se conoce como horquilla, y cada intercambiador de doble tubo tiene tantas horquillas como se requieran, restringiendo dicho número por el espacio disponible en planta y limitaciones de costos frente a otro tipo de equipos.

4.2.3.1.1. Al estar seguros de que el tipo de intercambiador a utilizar es un doble tubo, se debe elegir la configuración geométrica más adecuada, es decir, el diámetro nominal de las tuberías involucradas y su longitud, DNE×DNI, y leer de las tablas los diámetros interno y externo a fin de calcular las áreas de flujo, el diámetro equivalente y el hidráulico. Escoger qué fluido va por el tubo y cuál por el anulo es uno de los pasos fundamentales, algunos consejos prácticos para tomar la decisión son:

4.2.4. Tubo-coraza

4.2.4.1. Dispositivos de transferencia de calor conformado por un tubo de gran tamaño llamado coraza que contiene un haz de tubos pequeños. Son los intercambiadores más empleados en la industria de procesos y pueden emplearse en múltiples funciones

4.2.4.1.1. Al igual que el diseño de los intercambiadores de doble tubo, se debe contar con las propiedades físicas de los fluidos involucrados evaluadas a la temperatura calórica o a la temperatura promedio según sea el caso. Se debe decidir qué fluido va por la coraza y cuál por los tubos siguiendo el mismo criterio usado en el doble tubo, es decir los fluidos ensuciantes, corrosivos o de alta presión por lostubos y fluidos con bajo coeficiente de película por la coraza.

5. DISEÑO DE UNIDADES DE TRANSFERENCIA DE CALOR

5.1. Cuantificar la cantidad de calor involucrada (balance de energía)

5.2. Seleccionar el fluido para cumplir la especificación energética requerida y la cantidad del mismo que permita satisfacer el balance.

5.3. Especificar la geometria del intercambiador

5.4. Realizar la estimación de los coeficientes de película

5.5. Verificar el desempeño térmico del intercambiador

5.6. Calcular la caída de presión que tendrán los fluidos.