Manual de Consulta Intecambiadores de Calor

Intercambiadores de Calor

Manual de Consulta

De modo que si el ingeniero quiere tomar una decisión defendible tendrá que calcular áreas de intercambio para varios equipos de clases diferentes, lo que constituye una tarea difícil, engorrosa, tediosa y muy larga. Algunos métodos de cálculo son considerablemente elaborados, a menudo requieren aproximaciones sucesivas, y pueden causar error de cálculo por su carácter complejo y repetitivo, ya que la probabilidad de error crece exponencialmente con la cantidad de operaciones. Para facilitar el trabajo se puede usar el método aproximado que se expondrá a continuación, que si bien no da resultados exactos, permite tener una idea semi cuantitativa que orienta en la toma de decisiones. También existe abundante software para calcular los intercambiadores normalmente más usados en la industria. De todos modos, siempre conviene comprobar los resultados que proporcionan los programas de cálculo mediante un método simple y rápido como el propuesto. MÉTODO APROXIMADO DE CÁLCULO DE LA SUPERFICIE DE INTERCAMBIO El método que se explica aquí se basa en las siguientes definiciones: a) La ecuación de intercambio de calor es la (34). b) El coeficiente total se define por la ecuación 7, a la cual, debido a las situaciones expuestas con anterioridad, se hace la siguiente corrección.

1

U

=

(35)

1

1

k' 1

F 1

+ + +

h

h

C

F

Donde: U = coeficiente total [kcal/h m 2 °C]. h C = coeficiente pelicular de convección del lado interno de la superficie [kcal/h m 2 °C]. h F = coeficiente pelicular de convección del lado externo de la superficie [kcal/h m 2 °C]. k’ = Seudo coeficiente de conductividad del material de la superficie. Este seudo coeficiente incluye el espesor del material. Se define como el cociente del espesor y el verdadero coeficiente:

k k' e

° h m C kcal 2

⎢⎣ ⎡

⎥⎦ ⎤

= =

Con: e = Espesor del material, metros.

F = Factor o cociente de ensuciamiento que permite prever la resistencia adicional que ofrecerá el sarro o incrustaciones al final del periodo de actividad (periodo que media entre dos limpiezas) [kcal/h m 2 °C].

Concepto de Resistencia Controlante Si se analizan las ecuaciones (34) y (35), se observa que ambas se pueden escribir de un modo ligeramente diferente al habitual, esto permitirá expresar ciertas ideas provechosas.

Δ UA T Q =

Tomando la ecuación (34):

Δ U t A Q = =

R Δ T

Esta ecuación se puede escribir:

El primer término es una intensidad de flujo (fluido por unidad de tiempo y de superficie) y Δ T es una diferencia de potencial. R es la resistencia que se opone al flujo. Esta ecuación es análoga a otras (como la de flujo de electricidad) que rigen los fenómenos de flujo.

50