INSTITUTO DE EDUCACIN SUPERIOR TECNOLGICOPBLICO
"CAJAMARCA"Carrera TcnicaIndustrias AlimentariasTRABAJO :
INTERCAMBIADORES DE CALORMODULO : MAQUINARIA Y EQUIPOSDOCENTE :
Ing. ARANGO LLANTOY, Migue !ngeALUMNOS : CASTREJN P"RE#, A$e%&'
Gen(%' CARUAJULCA SIL)A, R'*+e%, M(g(i CERNA MONSE-U, Au%ei&(
D.A# )EL!SQUE#, Gu(/(u0eA1O DE ESTUDIOS: PRIMER A1OCICLO :
IICajamarca, Noviembre del 20142INSTITUTO DE EDUCACIN SUPERIOR
TECNOLGICO PBLICO "CAJAMARCA"Carrera tcnica de Industrias
alimentariasContenidoI.
INTRODUCCIN.......................................................................................
3II.
OBJETIVOS............................................................................................
4III. MARCO
TERICO..................................................................................
5INTERCAMBIADORES DE
CALOR.................................................................53.1.
DEFINICIN....................................................................................
53.2. TIPOS DE INTERCAMBIADORES DE
CALOR.....................................53.3. APLICACIONES
GENERALES.........................................................133.4.
SELECCIN DE
INTERCAMBIADORES...........................................143.5.
LIMPIEZA Y MANTENIMIENTO DE LOS INTERCAMBIADORES.......15IV.
CONCLUSIONES..................................................................................
19V.
BIBLIOGRAFA.......................................................................................
20INTERCAMBIADORE DE CA!OR3INSTITUTO DE EDUCACIN SUPERIOR
TECNOLGICO PBLICO "CAJAMARCA"Carrera tcnica de Industrias
alimentariasI. INTRODUCCINLosprocesos detransferenciadecalor
serealizanenequipos conocidos comointercambiadores de calor. Entre
stos, los de contacto indirecto son los ms usadospues permiten el
manejo higinico de dos corrientes independientes, mismas quenunca
tienen contacto entre si ya que la transferencia de calor se
realiza a travs unasuperficie fabricada con material de alta
conductividad trmica. Debido a su altaeficiencia los
intercambiadores de calor de placas tienen gran uso en la industria
dealimentos, son muy utilizados por ejemplo, en los procesos de
pasteurizacin deleche y jugos. En las plantas pasteurizadoras es
importante considerar que al e!poner un
alimentocomplejocomolalecheaaltastemperaturas,
suscomponentessufrencambios,como es el caso de las prote"nas que al
calentarse son desnaturalizadas. Este cambiogenera inestabilidad en
estas molculas y provoca que se adhieran a la superficiedel equipo
formando una estructura que atrapa minerales. La incorporacin de
losminerales aestecomplejoorgnicosedebeaqueal aumentar
latemperaturapierden solubilidad. Este proceso de incrustacin se
conoce como formacin de costra. La formacin decostra es un problema
en el proceso que provoca que la transferencia de calor
seaineficiente, disminuyendo el valor del coeficiente global de la
transferencia de calor#$%. &or otro lado la presencia de
incrustaciones tambin produce ca"das de presin y esuna
interferencia en el manejo higinico del producto.INTERCAMBIADORE DE
CA!OR4INSTITUTO DE EDUCACIN SUPERIOR TECNOLGICO PBLICO
"CAJAMARCA"Carrera tcnica de Industrias alimentariasII. OBJETIVOS
Estudiar los diferentes tipos de 'ntercambiadores de (alor y sus
diferentesaplicaciones en el mundo industrial. )esaltar
laimportanciadelos intercambiadores decalor al momentodeeconomizar
ahorros en costos energticos.III. MARCO TERICOINTERCAMBIADORES DE
CALOR3.1.DEFINICININTERCAMBIADORE DE CA!OR5INSTITUTO DE EDUCACIN
SUPERIOR TECNOLGICO PBLICO "CAJAMARCA"Carrera tcnica de Industrias
alimentariasLos equipos de intercambio de calor sontodos los
dispositivos que pueden serutilizados paratransferir #recuperar%
calor desdeunacorrientedeunfluidocaliente a otro constituido por
uno ms frio.Ejemplo En un tipo de intercambiador, los hidrocarburos
procesados circulan a travs detubos rodeados por aire o agua fr"a,
de forma similar al radiador de unautomvil.*oto +,. -./
'ntercambiador de calor 3.2. TIPOS DE INTERCAMBIADORES DE CALORLos
intercambiadoresgeneralmente se clasificande acuerdocon el
arreglodeflujo y el tipo de construccin.3.2.1. Arr!"# $ %"&'#
F"&'# ()r)""#E!iste un flujo paralelo cuando el flujo interno o
de los tubos y elflujo e!terno o de la carcasa ambos fluyen en la
misma direccin. Enestecaso, losdos fluidosentranal intercambiador
por el mismoe!tremo y estos presentan una diferencia de
temperaturasignificativa. (omo el calor se transfiere del fluido
con mayortemperatura hacia el fluido de menor temperatura, la
temperatura delos fluidos se apro!ima la una a la otra,es decir
tratan de alcanzar elequilibrio trmico entre ellos. INTERCAMBIADORE
DE CA!OR"INSTITUTO DE EDUCACIN SUPERIOR TECNOLGICO PBLICO
"CAJAMARCA"Carrera tcnica de Industrias alimentarias C#*+r)
%"&'#0e presenta un contraflujo cuando los dos fluidos fluyen
en la mismadireccin pero en sentido opuesto. (ada uno de los
fluidos entra alintercambiador por diferentes e!tremos. 1a que el
fluido con menortemperaturasaleencontraflujodel intercambiador
decalor enele!tremo donde entra el fluido con mayor temperatura, la
temperaturadel fluidoms fr"oseapro!imaralatemperaturadel
fluidodeentrada. Este tipo de intercambiador resulta ser ms
eficiente que losotros tipos mencionados
anteriormente.INTERCAMBIADORE DE CA!OR#INSTITUTO DE EDUCACIN
SUPERIOR TECNOLGICO PBLICO "CAJAMARCA"Carrera tcnica de Industrias
alimentarias F"&'# ,r&-)$#En la figura se muestra como en
el intercambiador de calor de flujocruzado uno de los fluidos pasa
a travs de tubos mientras que elotro pasa alrededor de dichos tubos
formando un ngulo de 2-.
$nejemplosonlossistemasdecondensacindevapor,dondeelvapor e!hausto
que sale de una turbina entra como flujo e!terno a lacarcasa del
condensador yel agua fr"a que fluye por los tubosabsorbe el calor
del vapor y ste se condensa y forma agua l"quida.0e pueden
condensar grandes vol3menes de vapor de agua al utilizaeste tipo de
intercambiador de calor.INTERCAMBIADORE DE CA!OR$INSTITUTO DE
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Industrias alimentarias3.2.2. P#r .& ,#*.+r&,,/0*
C#*,1*+r/,#Es el tipo ms sencillo de intercambiador de calor. Est
constituidopor dos tubos concntricos de dimetros diferentes. $node
losfluidos fluye por el tubo de menor dimetro y el otro fluido
fluye porel espacio anular entre los dos tubos. En este tipo de
intercambiadorson posibles dos configuraciones en cuanto a la
direccin del flujo delos fluidos/ contraflujo y flujo paralelo. En
la configuracin en flujoparalelo los dos fluidos entran por el
mismo e!tremo y fluyen en elmismo sentido. En la configuracin en
contraflujo los fluidos entranpor los e!tremos opuestos y fluyen en
sentidos opuestos.La temperatura de salida del fluido frio nunca
puede ser superior a latemperatura de entrada del fluido
caliente.INTERCAMBIADORE DE CA!OR9INSTITUTO DE EDUCACIN SUPERIOR
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alimentarias I*+r,)23/)$#r. $ C).,# 4 T&3#Es el tipo ms com3n
de intercambiador de calor en las aplicacionesindustriales porque
demanda de manera significativa altatemperatura y presin. Este tipo
de intercambiadores estncompuestos por grancantidadde tubos #a
veces varios cientos%contenidos en un casco. Los tubos se disponen
con sus ejes paralelosal eje del casco. La transferencia de calor
tiene lugar a medida queuno de los fluidos se mueve por el interior
de los tubos mientras queel otro se mueve por fuera de stos, por el
casco.(alentador de fuel oilINTERCAMBIADORE DE CA!OR10INSTITUTO DE
EDUCACIN SUPERIOR TECNOLGICO PBLICO "CAJAMARCA"Carrera tcnica de
Industrias alimentarias'ntercambiador de calor de tubo y coraza con
un paso coraza y tubos #contraflujo cruzado% T&3# 4 ,#r)-)
&roporcionaflujos decalor elevado enrelacin con su pesoyvolumen
Es relativamente fcil de construir en una gran variedad detama4os.
Es bastante fcil de limpiar y reparar #mantenimiento%. Esverstil
ypuedeser dise4ado para cumplir prcticamente encualquier
aplicacin.INTERCAMBIADORE DE CA!OR11INSTITUTO DE EDUCACIN SUPERIOR
TECNOLGICO PBLICO "CAJAMARCA"Carrera tcnica de Industrias
alimentarias C#2(),+#.0on intercambiadores dise4ados para lograr
una gran rea superficialde transferencia de calor por unidad de
volumen. Ejemplos de intercambiadores de calor compactos son los
radiadoresde automviles y el pulmn humano.En los intercambiadores
compactos los dos fluidos suelen moverseen direcciones ortogonales
entre s". Esta configuracin de flujorecibeel nombredeflujocruzado.
Esteasuvezseclasificaenmezclado #uno de los fluidos fluye
libremente en direccin ortogonalal otro sin restricciones% y no
mezclado #se disponen una placas paraguiar el flujo de uno de los
fluidos%.INTERCAMBIADORE DE CA!OR12INSTITUTO DE EDUCACIN SUPERIOR
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alimentarias I*+r,)23/)$#r. $ P"),)..(onsiste en un conjunto de
placas preformadas con unos canales endisposicinparalela por donde
circulanlos fluidos. Estas
placasestnmontadassobreunbastidordeaceroydosplacasdeacerosujetadas
por esprragos de apriete que compactan las placas. (adaplaca
dispone de 5 bocas por donde circulan los fluidos en
paralelomientras que un fluido es conducido por las placas pares y
el otro porlas impares consiguiendo as" el necesario intercambio de
calor entreambos.INTERCAMBIADORE DE CA!OR13INSTITUTO DE EDUCACIN
SUPERIOR TECNOLGICO PBLICO "CAJAMARCA"Carrera tcnica de Industrias
alimentarias3.3. APLICACIONES GENERALES(om3nmente se utilizan en un
gran n3mero de instalaciones 'ndustriales,+avales y de (limatizacin
(ivil. I*.+)"),/#*. I*$&.+r/)".5(alentamientode producto6
refrigeracinde producto, recuperacin decondensados, plantas de
energ"a y ciclos combinados. I*.+)"),/#*. N)6)".57otoresmarinos,
generadoresdeaguadulce, refrigeracincamisasdemotor principal,
motores au!iliares, produccindevapor ensalas demquinas I*.+)"),/#*.
$ C"/2)+/-),/0* C/6/"5&roduccin de agua caliente sanitaria
#8(0%, torres de refrigeracinINTERCAMBIADORE DE CA!OR14INSTITUTO DE
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Industrias alimentarias3.4. SELECCIN DE INTERCAMBIADORESLa seleccin
de un intercambiador de calor depende de factores como eleconmico,
de aplicacin, de operacin y por supuesto del criterio del
ingenierode proyectos. 8 continuacin se presenta una tabla de las
caracter"sticas de cadauno de los intercambiadores.INTERCAMBIADORE
DE CA!OR15INSTITUTO DE EDUCACIN SUPERIOR TECNOLGICO PBLICO
"CAJAMARCA"Carrera tcnica de Industrias alimentarias3.5. LIMPIEZA Y
MANTENIMIENTO DE LOSINTERCAMBIADORES(uando se producen
incrustaciones en los intercambiadores se hace muy notablela ca"da
de presin y la reduccin de transferencia de calor. &or este
motivo todointercambiador debe ser limpiado peridicamente.P)r) ")
"/2(/-) 7+r/#r $ "#. +&3#. . &.)* 6)r/#. 21+#$#.5.. 0e
pueden taladrar mecnicamente los interiores de los tubos y limpiar
ele!terior con aire de presin y por lavado.9. 0e puede calentar el
haz de tubos en un ba4o de gasolina caliente de sosaca3stica.:.
;aciendo circular por l cido inhibido.5. 0e puede limpiar el haz de
tubos por chorreado de arena seca.P)r) ") "/2(/-) /*+r/#r5-? .--
@gAcm9.INTERCAMBIADORE DE CA!OR1"INSTITUTO DE EDUCACIN SUPERIOR
TECNOLGICO PBLICO "CAJAMARCA"Carrera tcnica de Industrias
alimentarias3.5.1. C#rr#./0* 4 A+)8& 9&:2/,#.8
travsdenuestrosrevestimientospodemosdeteneryAoeliminarlosprocesos
de ataque qu"mico, corrosin galvnica #entre tubos y equipos%y
corrosin tanto interna como e!terna, as" como eliminar la necesidad
deconsumir nodos de zinc.INTERCAMBIADORE DE CA!OR1#INSTITUTO DE
EDUCACIN SUPERIOR TECNOLGICO PBLICO "CAJAMARCA"Carrera tcnica de
Industrias alimentarias3.5.2. M)*+*/2/*+#1; C#*$*.)$#r.5 La
limpieza interna deber ser peridicamente
#de2-a.9-d"as%oanteriorsilorequiereelsistema, el tiempoestbasado en
la e!periencia.2; T&3#.5 Utilizar solo cepillos especiales
adecuados, estos deben serde dureza y dimetro apropiado y son
fabricados con cerda de aceroino!idable, no utilizar varillas de
metal sin proteccin ya que puedenda4arlasparedesdetitanio, si
esposiblec3bralasysinfilos, noutilizar cidos noconocidos,
depreferenciasoloagua. el titanioreacciona en ambientes
hidrogenados. en caso de usarlo mantener
laobservanciadelareaccinynoe!cederlasrecomendacionessinsupervisin.3;
T#2). $ A!&)5 No instale nodos de zinc en la toma de agua ni
lasperfore, unatomaalteradaafectaladurabilidadygarant"adelasmismas.
8ctualmente estas son de acero ino!idable y son para altaduracin.4;
E2()8&.5)evisequelasempaquetadurasestnenbuenestadoantes de su
instalacin y aplique un poco de aceite a las mismas porambos lados,
son de hule neopreno com3n slido de .A>B de espesordureza media
valor apro!imad C2-?.-- sin refuerzo interno serecomienda hacer
empaques nuevos en caso de que se apreciedeformado, da4ado o roto.
El empaque de la tapa ciega de servicio esde cara completa y
aseg3rese que est bien sellada ya que esta tapaes de acero al
carbn, no utiliza proteccin interna anticorrosiva y nodeber tener
contacto con agua de mar.5; C&r(#5 Es necesario revisarlos cada
5 a D meses por presencia depuntos de o!idacin, si esto ocurre
debern limpiarseprofundamente, aplicaralg3nremovedorde!idoaqu"
eslomsrecomendable, algunos equipos desarrollan o!idacin por la
parte delas caras de los espejos. en acero ino!idable t:-5 yes
necesario seguir las recomendaciones para una secuencia que
semuestra en la parte inferior para el ajuste y torque cuando este
searequerido en los tornillos como es el caso de las tapas
derefrigerante, cuando no utilice torquimetro mantener cuidado de
nosobre comprimir el empaque aplicando demasiada presin,
estetornillonorequiereaditamentoe!tracomoel
antibloqueosoloserecomienda que est limpio y revisar las roscas por
da4os. &8E)F+ DE 8G$0EE )E(F7E+D8DF &8)8 LF0 EF)+'LLF0 DE
L80 H)'D80 1 LF0 E7&8=$E0 E+L80 E8&80 DE LF0
'+EE)(87H'8DF)E0 DE (8LF)0')08?E'E8+'FIINTERCAMBIADORE DE
CA!OR19INSTITUTO DE EDUCACIN SUPERIOR TECNOLGICO PBLICO
"CAJAMARCA"Carrera tcnica de Industrias alimentariasIV.
CONCLUSIONES 8l conocer los tipos de intercambiadores de calor
podemos seleccionar elintercambiador apropiado, este depende de su
aplicacin en la industria y por sueconom"a para su elaboracin. La
utilizacin delos intercambiadores de calor en la industria se
puedeahorrarenerg"a lo cual implica costos y mantener las
propiedades de tratamiento de losfluidoslosmismosquecoadyuvanel
ptimodesempe4odelasmquinasyequipos. E!isten diferentes tipos de
intercambiadores #flujo y por
construccin%,aplicadoseninstalacionesindustriales,
instalacionesnavales, instalacionesdeclimatizacin civil que nos han
ha ayudado para los ahorros de costosenergticos. En un
intercambiador de calor se debe realizar paulatinamente
unmantenimiento ya que esto puede ocasionar problemas para su
funcionamiento.V. BIBLIOGRAFA 'ng. Dosinda Jonzlez 7endizabal.
Karagoza 9--9. 'ntercambiadores de (alor/ Eipos Jenerales y
8plicaciones.-DA..A9-.5. Disponible
en/http/AAguiasusb.files.Lordpress.comA9-.:A-2Atf99
