{"id":8025,"date":"2022-02-24T17:18:25","date_gmt":"2022-02-24T17:18:25","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/?p=8025"},"modified":"2022-03-10T19:00:38","modified_gmt":"2022-03-10T19:00:38","slug":"clase-digital-3-diseno-y-operacion-de-intercambiadores-de-calor","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/clase-digital-3-diseno-y-operacion-de-intercambiadores-de-calor\/","title":{"rendered":"Clase digital 3. Dise\u00f1o y operaci\u00f3n de intercambiadores de calor"},"content":{"rendered":"\n<div class=\"wp-block-cover\" style=\"min-height:284px;aspect-ratio:unset;\"><span aria-hidden=\"true\" class=\"has-background-dim-40 wp-block-cover__gradient-background has-background-dim\"><\/span><img decoding=\"async\" class=\"wp-block-cover__image-background wp-image-8027\" alt=\"\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/img_heat_exchangers_petrochemicals.jpeg\" style=\"object-position:61% 43%\" data-object-fit=\"cover\" data-object-position=\"61% 43%\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1300\" height=\"672\" class=\"wp-block-cover__image-background wp-image-8027\" alt=\"\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/img_heat_exchangers_petrochemicals.jpeg\" style=\"object-position:61% 43%\" data-object-fit=\"cover\" data-object-position=\"61% 43%\" srcset=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/img_heat_exchangers_petrochemicals.jpeg 1300w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/img_heat_exchangers_petrochemicals-300x155.jpeg 300w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/img_heat_exchangers_petrochemicals-1024x529.jpeg 1024w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/img_heat_exchangers_petrochemicals-768x397.jpeg 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 1300px) 100vw, 1300px\" \/><\/noscript><div class=\"wp-block-cover__inner-container is-layout-flow wp-block-cover-is-layout-flow\">\n<p class=\"has-text-align-center has-base-3-color has-text-color has-large-font-size wp-block-paragraph\">Dise\u00f1o y operaci\u00f3n de intercambiadores de calor<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"introduccion\">Introducci\u00f3n<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">\u00a1Hola! Espero que te encuentres muy bien al iniciar esta nueva clase, te mando un cordial saludo. En esta sesi\u00f3n vamos a conocer las caracter\u00edsticas geom\u00e9tricas y modos de operaci\u00f3n de los principales tipos de intercambiadores de calor de uso industrial. Adem\u00e1s, analizaremos la ecuaci\u00f3n general de dise\u00f1o para comprender la l\u00f3gica del proceso de dimensionamiento de cualquier tipo de intercambiador de calor, as\u00ed como los conceptos te\u00f3ricos que han dado origen al desarrollo de nuevas superficies y dispositivos para incrementar la transferencia de calor y su efecto en la ca\u00edda de presi\u00f3n. Particularmente se analiza el concepto de la subcapa laminar y su relaci\u00f3n con la capacidad de transferencia de calor. Dos elementos importantes en el dise\u00f1o de equipo t\u00e9rmico son la determinaci\u00f3n de la diferencia media logar\u00edtmica (\u0394T<sub>LM<\/sub>) y el factor de correcci\u00f3n (F) en funci\u00f3n del tipo de arreglo de flujo.\u00a0<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">En el dise\u00f1o de equipo t\u00e9rmico existen dos consideraciones que est\u00e1n relacionadas con el arreglo de flujo. Una de ellas se utiliza como una manera de incrementar la velocidad del fluido y la otra para incrementar la efectividad t\u00e9rmica del equipo. Se trata del n\u00famero de pasos y del n\u00famero de corazas o de unidades en serie, lo que da origen a lo que se conoce como arreglos complejos.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">El objetivo de esta clase es que identifiques las caracter\u00edsticas de operaci\u00f3n de las diferentes tecnolog\u00edas de intercambio de calor, puedas implementar un m\u00e9todo de dise\u00f1o y seas capaz de analizar el desempe\u00f1o cuando un equipo es sometido a cambios en sus condiciones de operaci\u00f3n.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Con estos antecedentes, demos inicio a la sesi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"desarrollo-del-tema\">Desarrollo del tema<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Existe una gran variedad de equipos de intercambio de calor. Si bien no hay una tecnolog\u00eda que sea universal y que sea las m\u00e1s indicada para todo tipo de aplicaci\u00f3n, los intercambiadores de calor de tipo tubo y coraza (ITC) son los m\u00e1s empleados y se adaptan a la gran mayor\u00eda de aplicaciones. Un problema con esta tecnolog\u00eda es que no realiza la funci\u00f3n de la manera m\u00e1s eficiente desde el punto de vista de dimensiones y consumo de potencia. Esto significa que, en ciertas aplicaciones, otras tecnolog\u00edas realizan la misma funci\u00f3n con equipos de menor tama\u00f1o y con menor consumo de potencia para las mismas condiciones de dise\u00f1o. Sin embargo, una cualidad importante de los ITC es que sus caracter\u00edsticas geom\u00e9tricas y de construcci\u00f3n hacen que sus rangos de aplicaci\u00f3n incluyen altas temperaturas y presiones de operaci\u00f3n (En apoyo a tu comprensi\u00f3n te invito a ver el video: Shell and tube heat exchangers;<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-embed is-type-video is-provider-youtube wp-block-embed-youtube wp-embed-aspect-16-9 wp-has-aspect-ratio\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<iframe loading=\"lazy\" title=\"How Shell and Tube Heat Exchangers Work (Engineering)\" width=\"1200\" height=\"675\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/OyQ3SaU4KKU?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen><\/iframe>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Independientemente de la tecnolog\u00eda del intercambiador de calor, el dimensionamiento parte de la misma ecuaci\u00f3n general de dise\u00f1o:<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-full\"><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Captura-de-Pantalla-2022-02-24-a-las-11.05.51.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-8029\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"612\" height=\"54\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Captura-de-Pantalla-2022-02-24-a-las-11.05.51.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-8029\" srcset=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Captura-de-Pantalla-2022-02-24-a-las-11.05.51.png 612w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Captura-de-Pantalla-2022-02-24-a-las-11.05.51-300x26.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 612px) 100vw, 612px\" \/><\/noscript><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Donde, A es el \u00e1rea superficial de transferencia de calor (m<sup>2<\/sup>), Q es la carga t\u00e9rmica (W), U es el coeficiente global de transferencia de calor (W\/m<sup>2<\/sup> \u00b0C), \u0394T<sub>LM<\/sub> es la diferencia de temperatura media logar\u00edtmica (\u00b0C) y F es el factor de correcci\u00f3n de esta diferencia de temperatura (-). Su valor depende del tipo de arreglo de flujo; cuando es contracorriente, su valor es 1, pues es el arreglo que hace un mejor uso de los gradientes de temperatura. Un arreglo diferente -paralelo, cruzado o una combinaci\u00f3n de ellos- tendr\u00e1 un valor menor a 1. La diferencia media logar\u00edtmica de temperatura se expresa como:<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-full\"><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Captura-de-Pantalla-2022-02-24-a-las-11.06.54.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-8030\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"608\" height=\"95\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Captura-de-Pantalla-2022-02-24-a-las-11.06.54.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-8030\" srcset=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Captura-de-Pantalla-2022-02-24-a-las-11.06.54.png 608w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Captura-de-Pantalla-2022-02-24-a-las-11.06.54-300x47.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 608px) 100vw, 608px\" \/><\/noscript><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">La expresi\u00f3n (2) aplica para un perfil de temperaturas como el que se muestra en la Figura 1.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-full\"><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/q.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-8951\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"431\" height=\"413\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/q.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-8951\" srcset=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/q.png 431w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/q-300x287.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 431px) 100vw, 431px\" \/><\/noscript><figcaption>Figura 1. <em>Perfil de transferencia de calor entre dos corrientes.<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">En relaci\u00f3n con el factor de correcci\u00f3n de la diferencia media logar\u00edtmica de temperatura, una manera efectiva de calcularlo es a trav\u00e9s de la relaci\u00f3n:<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-full\"><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Captura-de-Pantalla-2022-02-24-a-las-11.08.37.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-8034\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"614\" height=\"60\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Captura-de-Pantalla-2022-02-24-a-las-11.08.37.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-8034\" srcset=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Captura-de-Pantalla-2022-02-24-a-las-11.08.37.png 614w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Captura-de-Pantalla-2022-02-24-a-las-11.08.37-300x29.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 614px) 100vw, 614px\" \/><\/noscript><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Cuando se definen los requerimientos t\u00e9rmicos de un problema -carga t\u00e9rmica, temperaturas de entrada y salida y flujos m\u00e1sicos de los fluidos- as\u00ed como el arreglo de flujo, el \u00fanico par\u00e1metro que queda como grado de libertad para intentar influir en el tama\u00f1o del intercambiador de calor es el coeficiente global de transferencia de calor (U). El coeficiente global de transferencia de calor representa la capacidad del equipo para transferir calor desde el fluido caliente hasta el fr\u00edo. Esto significa vencer cualquier resistencia a la transferencia de calor creada por material depositado sobre las superficies -ensuciamiento- as\u00ed como la transferencia por conducci\u00f3n a trav\u00e9s de la pared que separa los fluidos. El coeficiente global de transferencia de calor se representa por la siguiente expresi\u00f3n:<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-full\"><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Captura-de-Pantalla-2022-02-24-a-las-11.09.16.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-8035\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"616\" height=\"54\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Captura-de-Pantalla-2022-02-24-a-las-11.09.16.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-8035\" srcset=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Captura-de-Pantalla-2022-02-24-a-las-11.09.16.png 616w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Captura-de-Pantalla-2022-02-24-a-las-11.09.16-300x26.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 616px) 100vw, 616px\" \/><\/noscript><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Donde, h<sub>1<\/sub> es el coeficiente de transferencia de calor del fluido 1, h<sub>2<\/sub> es el coeficiente de transferencia de calor del fluido 2, A<sub>1<\/sub> y A<sub>2<\/sub> son las \u00e1reas de transferencia de calor en cada lado del intercambiador, R<sub>w<\/sub> es la resistencia a la transferencia de calor debido a la conducci\u00f3n a trav\u00e9s de la pared s\u00f3lida y Rf es la resistencia a la transferencia de calor debido al ensuciamiento.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">La raz\u00f3n por la cual el coeficiente de transferencia de calor se considera un grado de libertad, es porque su magnitud depende de varios par\u00e1metros que pueden modificarse en dise\u00f1o. Uno muy importante es la velocidad del fluido (v) y otro, es el tipo de superficie de transferencia de calor. Analicemos cada uno de estos par\u00e1metros:<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Ma) En dise\u00f1o, la velocidad del fluido se puede modificar a trav\u00e9s del par\u00e1metro \u00c1reas seccional libre de flujo. (A<sub>c<\/sub>). Este par\u00e1metro lo puede elegir el dise\u00f1ador. Por ejemplo, considerando una geometr\u00eda espec\u00edfica como la de un intercambiador de tubo y coraza, en el lado de los tubos se puede especificar el di\u00e1metro interno y externo del tubo, la separaci\u00f3n entre tubos -pitch-, el arreglo de los tubos y el n\u00famero total de tubos. Entre menor \u00e1rea seccional, mayor velocidad del fluido y mayor coeficiente de transferencia de calor. El par\u00e1metro que impone una limitaci\u00f3n para aumentar la velocidad de manera indefinida es la ca\u00edda de presi\u00f3n, que aumenta y mucho m\u00e1s r\u00e1pido que el coeficiente con la velocidad. La Figura 2 muestra un diagrama de la tendencia que sigue el tama\u00f1o del equipo, representado por \u00e1rea superficial, con respecto a la ca\u00edda de presi\u00f3n que se consume. Todos los dise\u00f1os representados en la curva cumplen con la carga t\u00e9rmica especificada. Se observa que, si se consume la \u0394P m\u00e1xima permitida, el tama\u00f1o del equipo ser\u00e1 el menor en ese rango. Otra manera de interpretar el diagrama de la Figura 2 es que existe una gran cantidad de dise\u00f1os que cumplen con la carga t\u00e9rmica y que tienen una ca\u00edda de presi\u00f3n menor o igual a la permitida.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-full\"><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Menor-a\u0301rea.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-8952\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"582\" height=\"373\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Menor-a\u0301rea.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-8952\" srcset=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Menor-a\u0301rea.png 582w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Menor-a\u0301rea-300x192.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 582px) 100vw, 582px\" \/><\/noscript><figcaption>Figura 2. Comportamiento del \u00e1rea o tama\u00f1o del equipo en funci\u00f3n de la ca\u00edda de presi\u00f3n.<br><em>Nota: <\/em>Cada punto en la curva satisface la carga t\u00e9rmica requerida.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">   b) Las superficies t\u00edpicas de transferencia de calor son lisas. En esta condici\u00f3n, el flujo de un fluido desarrolla una subcapa laminar, que en condiciones de flujo desarrollado -cuando se estabiliza la subcapa l\u00edmite- su espesor depende de la velocidad del fluido (Figura 3). Aparte del ensuciamiento, es la principal resistencia a la transferencia de calor en un equipo de intercambio de calor.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-full\"><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Subcapa-laminar-que-se-forma-cuando-el-flujo-se-desarrolla-completamente.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-8953\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"801\" height=\"250\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Subcapa-laminar-que-se-forma-cuando-el-flujo-se-desarrolla-completamente.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-8953\" srcset=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Subcapa-laminar-que-se-forma-cuando-el-flujo-se-desarrolla-completamente.png 801w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Subcapa-laminar-que-se-forma-cuando-el-flujo-se-desarrolla-completamente-300x94.png 300w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Subcapa-laminar-que-se-forma-cuando-el-flujo-se-desarrolla-completamente-768x240.png 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 801px) 100vw, 801px\" \/><\/noscript><figcaption>\u00a0Figura 3. Subcapa laminar que se forma cuando el flujo se desarrolla completamente.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Cuando una superficie es rugosa o tiene alguna geometr\u00eda que hace que el fluido cambie de direcci\u00f3n y cree turbulencia local, la fracci\u00f3n de mayor velocidad golpea al fluido estancado y lo remueve sustituy\u00e9ndolo por fluido de alta velocidad. Este fen\u00f3meno se conoce como rompimiento de la capa l\u00edmite. Como la subcapa laminar representa una resistencia importante a la transferencia de calor porque en esta zona el calor se transmite por conducci\u00f3n y la conductividad de los fluidos es baja, el resultado es un incremento sustancial en el valor del coeficiente. Este movimiento tambi\u00e9n origina un incremento en la ca\u00edda de presi\u00f3n. Una manera de generar turbulencia local es a trav\u00e9s del empleo de promotores de turbulencia (Figura 4). Revisar el documento: Heat Transfer Enhancement.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-full\"><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Captura-de-Pantalla-2022-02-24-a-las-11.12.10.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-8038\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"382\" height=\"153\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Captura-de-Pantalla-2022-02-24-a-las-11.12.10.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-8038\" srcset=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Captura-de-Pantalla-2022-02-24-a-las-11.12.10.png 382w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Captura-de-Pantalla-2022-02-24-a-las-11.12.10-300x120.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 382px) 100vw, 382px\" \/><\/noscript><figcaption>Figura 4. Uso de promotores de turbulencia.<br><em>Nota:<\/em> Se usan para eliminar la subcapa laminar e incrementar la transferencia de calor a costa de un incremento en la ca\u00edda de presi\u00f3n.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">La idea de buscar eliminar la subcapa laminar, ha dado origen al desarrollo de nuevas geometr\u00edas de intercambiadores de calor que cuentan con superficies extendidas o con corrugaciones cuyo objetivo es incrementar el \u00e1rea superficial de transferencia de calor y crear turbulencia local. Las tecnolog\u00edas que utilizan este tipo de principio en su dise\u00f1o se conocen como intercambiadores de calor compactos. Los m\u00e1s comunes son: Intercambiadores de playo y marco (En apoyo a tu aprendizaje te invito a ver los siguientes enlaces: Plate and frame heat exchangers;<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-embed is-type-video is-provider-youtube wp-block-embed-youtube wp-embed-aspect-16-9 wp-has-aspect-ratio\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<iframe loading=\"lazy\" title=\"Plate Heat Exchanger, How it works - working principle hvac industrial engineering phx heat transfer\" width=\"1200\" height=\"675\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/br3gkrXTmdY?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen><\/iframe>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">y How a plate heat exchanger Works;<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-embed is-type-video is-provider-youtube wp-block-embed-youtube wp-embed-aspect-16-9 wp-has-aspect-ratio\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<iframe loading=\"lazy\" title=\"Sondex Plate Heat Exchanger - Working Principles\" width=\"1200\" height=\"675\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/Jv5p7o-7Pms?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen><\/iframe>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">los intercambiadores de plato y aleta y los intercambiadores de tipo compabloc (ver los videos: Compabloc heat exchanger;<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-embed is-type-video is-provider-youtube wp-block-embed-youtube wp-embed-aspect-4-3 wp-has-aspect-ratio\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<iframe loading=\"lazy\" title=\"How a CompaBloc Works\" width=\"1200\" height=\"900\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/OyUkotYgpGM?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen><\/iframe>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">y los intercambiadores en espiral (ver video: Spiral heat exchangers:<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-embed is-type-video is-provider-youtube wp-block-embed-youtube wp-embed-aspect-16-9 wp-has-aspect-ratio\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<iframe loading=\"lazy\" title=\"SONDEX\u00ae spiral heat exchangers\" width=\"1200\" height=\"675\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/lOAZuRDqb94?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen><\/iframe>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Alternativas para mejorar el desempe\u00f1o en el lado de la coraza en intercambiadores de tubo y coraza son los bafles en espiral (ver el video: Helical heat exchanger;<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-embed is-type-video is-provider-youtube wp-block-embed-youtube wp-embed-aspect-16-9 wp-has-aspect-ratio\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<iframe loading=\"lazy\" title=\"heat exchanger helical\" width=\"1200\" height=\"675\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/1RSTh9HFhLU?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen><\/iframe>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">La direcci\u00f3n del flujo de los fluidos dentro de un intercambiador de calor se conoce como arreglo de flujo. Existen tres arreglos b\u00e1sicos y la combinaci\u00f3n de ellos da origen a arreglos complejos. La Figura 5 muestra los arreglos de flujo m\u00e1s comunes.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-image\"><figure class=\"aligncenter size-full\"><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Arreglos-de-flujo-ma\u0301s-comunes-en-intercambiadores-de-calor.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-8954\" \/><noscript><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"678\" height=\"388\" src=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Arreglos-de-flujo-ma\u0301s-comunes-en-intercambiadores-de-calor.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-8954\" srcset=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Arreglos-de-flujo-ma\u0301s-comunes-en-intercambiadores-de-calor.png 678w, https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/wp-content\/uploads\/sites\/71\/2022\/02\/Arreglos-de-flujo-ma\u0301s-comunes-en-intercambiadores-de-calor-300x172.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 678px) 100vw, 678px\" \/><\/noscript><figcaption>Figura 5. Arreglos de flujo m\u00e1s comunes en intercambiadores de calor.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Los arreglos diferentes al contracorriente se usan para atender diferentes situaciones, por ejemplo, cuando es necesario retirar una cantidad de calor de manera r\u00e1pida, lo m\u00e1s conveniente es aprovechar un gradiente amplio de temperatura, por lo que el arreglo en paralelo es preferible; cuando no se puede modificar la direcci\u00f3n del flujo del fluido y se debe usar un flujo cruzado, por ejemplo en enfriadores de aire; cuando es necesario incrementar la velocidad de un fluido se utilizan arreglos con m\u00e1s de un paso.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">Otro elemento de dise\u00f1o es el n\u00famero de corazas o de unidades en serie. Este recurso de dise\u00f1o se usa para alcanzar la efectividad t\u00e9rmica cuando existen limitaciones por el tipo de arreglo. Para conocer m\u00e1s detalles, revisar el documento: Complex flow arrangements.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"conclusion\">Conclusi\u00f3n <\/h2>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">En conclusi\u00f3n, existe una gran variedad de tecnolog\u00edas de intercambio de calor. Cada tecnolog\u00eda est\u00e1 dise\u00f1ada para lograr el mejor desempe\u00f1o en aplicaciones espec\u00edficas. Las diferencias principales entre las tecnolog\u00edas se encuentran en el tipo de fluidos que pueden manejar -l\u00edquidos, gases, fluidos viscosos, con alta tendencia al ensuciamiento, etc.- y las condiciones de temperatura y presi\u00f3n de operaci\u00f3n. En esta sesi\u00f3n se present\u00f3 la ecuaci\u00f3n general de dise\u00f1o y se establecieron las bases para la implementaci\u00f3n de una metodolog\u00eda de dise\u00f1o. Los conceptos principales de esta clase son los siguientes:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>La capacidad para transferir calor en un intercambiador est\u00e1 determinada por la magnitud de los coeficientes de transferencia de calor de cada fluido.<\/li><li>Los coeficientes de transferencia de calor dependen de la velocidad del fluido y este par\u00e1metro se puede variar en dise\u00f1o mediante la selecci\u00f3n del \u00e1rea seccional libre de flujo.<\/li><li>La ca\u00edda de presi\u00f3n impone un l\u00edmite a la posibilidad de incrementar la velocidad del fluido para mejorar la transferencia de calor.<\/li><li>Para una carga t\u00e9rmica determinada, existen diferentes dise\u00f1os -representados por el \u00e1rea superficial de transferencia de calor- cada uno con una ca\u00edda de presi\u00f3n diferente.<\/li><li>La principal resistencia a la transferencia de calor en un equipo, sin considerar el ensuciamiento, es la que se presenta en la subcapa l\u00edmite laminar, donde el mecanismo de transferencia de calor es por conducci\u00f3n a trav\u00e9s del l\u00edquido.<\/li><li>Los dise\u00f1os de nuevas geometr\u00edas de intercambiadores de calor y el desarrollo de promotores de turbulencia para mejorar el desempe\u00f1o t\u00e9rmico se basan en el principio de eliminaci\u00f3n de la subcapa laminar.<\/li><li>Un intercambiador de calor compacto es capaz de transmitir la carga t\u00e9rmica especificada en un volumen menor para la misma ca\u00edda de presi\u00f3n.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<p class=\"wp-block-paragraph\">\u00a1Te felicito por concluir esta sesi\u00f3n! Procura realizar las lecturas y revisar los videos. Cuando hayas finalizado, deber\u00e1s realizar la consigna de esta clase para que puedas afianzar tu aprendizaje. Te encuentro en tu pr\u00f3xima clase, hasta entonces.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"fuentes-de-informacion\">Fuentes de informaci\u00f3n<\/h2>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Archivo PDF: Heat exchangers (75 p\u00e1ginas)<\/li><li>Archivo PDF: Design of heat exchangers (17 p\u00e1ginas)<\/li><li>Archivo PDF: Heat transfer enhancement (25 p\u00e1ginas)<\/li><li>Archivo PDF: Correction factor (3 p\u00e1ginas)<\/li><li>Archivo PDF: Complex flow arrangements (20 p\u00e1ginas)<\/li><\/ul>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Introducci\u00f3n \u00a1Hola! Espero que te encuentres muy bien al iniciar esta nueva clase, te mando un cordial saludo. En esta sesi\u00f3n vamos a conocer las caracter\u00edsticas geom\u00e9tricas y modos de operaci\u00f3n de los principales tipos de intercambiadores de calor de uso industrial. Adem\u00e1s, analizaremos la ecuaci\u00f3n general de dise\u00f1o para comprender la l\u00f3gica del proceso &#8230; <a title=\"Clase digital 3. Dise\u00f1o y operaci\u00f3n de intercambiadores de calor\" class=\"read-more\" href=\"https:\/\/blogs.ugto.mx\/rea\/clase-digital-3-diseno-y-operacion-de-intercambiadores-de-calor\/\" aria-label=\"Leer m\u00e1s sobre Clase digital 3. 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