Repblica Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular para la Educacin UniversitariaUniversidad Nacional Experimental Rafael Mara BaraltPrograma: Ingeniera y Tecnologa Proyecto: Ingeniera de gas Ctedra: Transferencia de CalorProf. Ing. Siuberth Urribarr

Unidad V: Transferencia de Calor en la Condensacin

La transferencia de calor por condensacin se presenta cuando la temperatura de un vapor se reduce por debajo de su temperatura de saturacin Tsat. Esto suele llevarse a cabo cuando el vapor entra en contacto con una superficie slida cuya temperatura, est debajo de la temperatura de saturacin de ese vapor. Pero la condensacin tambin puede ocurrir sobre la superficie libre de un lquido o incluso en un gas, cuando la temperatura de estos a la cual se expone el vapor est por debajo de Tsat. En este ltimo caso las gotitas de lquido suspendidas en el gas forman una niebla. Se observan dos formas distintas de condensacin: en pelcula y por gotas.

En la condensacin en pelcula el condensado moja la superficie y forma una pelcula de lquido sobre la superficie, la cual resbala hacia abajo debido a la influencia de la gravedad. El espesor de la pelcula aumenta en la direccin del flujo a medida que ms vapor se condensa sobre ella esta es la forma en la que por lo general ocurre la condensacin en la prctica. En la condensacin en pelcula la superficie se cubre por una pelcula de lquido de espesor creciente y esta pared lquida entre la superficie slida y el vapor sirve como una resistencia a la transferencia de calor.

Por su parte, en la condensacin por gotas el vapor condensado forma gotitas sobre la superficie, en lugar de una pelcula continua, y esa superficie se cubre de un nmero incontable de gotitas de dimetros variable.

Definicin de Condensacin: La condensacin consiste en pasar del estado gaseoso a lquido. El estado lquido requiere menos energa, ya que no es necesaria tanta energa para mantener separadas las molculas. As pues la condensacin hace aumentar la temperatura a travs de la liberacin del calor latente.

La condensacin se produce cuando un vapor saturado que se pone en contacto con una superficie a menor temperatura, se enfra hasta que la temperatura se hace inferior a su temperatura de saturacin. Si el vapor es puro, la temperatura de saturacin corresponde a la presin total; si se trata de un mezcla de vapor y gas no condensable, la temperatura de saturacin corresponder a la presin parcial del vapor. Para que se produzca condensacin en una determinada masa de aire ha de variar uno de estos tres factores: el volumen del aire, la temperatura o la presin de vapor de agua o humedad relativa.

Condensacin en forma de Pelcula: En la condensacin en forma de pelcula el vapor condensante, al ponerse en contacto con la superficie fra, moja la superficie, de manera que se forma un pelcula continua de condensado.

En esta condensacin las gotas son totalmente afines con la superficie, formndose as una pelcula, a medida que se condensa el vapor, cubre la superficie, para ello se requiere vapor adicional para que se condense en la pelcula y no en la superficie de condensacin. Debido a la resistencia de la pelcula del condensado a la transferencia de calor los coeficientes de transferencia para la condensacin por gota son de 4 a 8 veces ms grandes que en pelcula.

En el mecanismo de condensacin en forma de pelcula, se pueden realizar anlisis matemticos bien estructurados. Para ello Nusselt encontr tericamente correlaciones que modelan la condensacin en pelcula con resultados que se ajustan bien a la parte experimental.

Entre los tipos de condensacin ms realizados se tienen:

Condensacin de vapores simples:

Vapor saturado: Puede existir una condensacin parcial o total; tambin puede haber una condensacin seguido de un sub-enfriamiento. Vapor sobrecalentado: Hay primero un de sobrecalentamiento y luego la condensacin. Condensacin dentro de tubos: En esta se pueden presentar de sobrecalentamientos, condensaciones o sub-enfriamientos.

Los condensadores ms empleados en la industria son:

Condensadores parciales: se emplean cuando se desea en un proceso condensar una porcin del vapor que se utiliza. Condensador de superficie: es un aparato tubular, empleado especialmente para condensar el vapor de agua. Condensador de reflujo: se maneja en un circuito cerrado para mantener una mezcla lquida en su punto de ebullicin hasta completar una reaccin qumica si es este caso, o tratar de concentrar una solucin para obtener mejores productos. Condensador ciego: Es aquel que esta puesto verticalmente y el vapor ingresa a los tubos por la parte inferior y el condensado retorna por ellos mismos. Intercambiador trmico: en cual se pretende que cierto fluido que lo recorre, cambie a fase lquida desde su fase gaseosa mediante el intercambio de calor (cesin de calor) con otro medio.

La condensacin se puede producir bien utilizando aire mediante el uso de un ventilador o con agua (esta ltima suele ser en circuito cerrado con torre de refrigeracin, en un ro o la mar). La condensacin sirve para condensar el vapor, despus de realizar un trabajo termodinmico.

CONDENSACIN EN FORMA DE GOTA: Cuando una superficie sobre la que va a condensar un vapor est contaminada con una sustancia que impide que el condensado moje la superficie, el vapor condensar en forma de gotas, en lugar de hacerlo como una pelcula continua, fenmeno que se conoce como condensacin en forma de gotas. En estas condiciones una gran parte de la superficie no se ve cubierta con una pelcula aislante, si la superficie est cubierta de una sustancia que impide que se moje, es posible mantener condensacin de gotas. Las gotas se forman en grietas, hoyos y cavidades sobre la superficie y pueden crecer y unirse a travs de la condensacin. Normalmente, ms del 90% de la superficie est cubierta por gotas, que van de unos pocos micrmetros de dimetro a aglomeraciones visibles a simple vista. Las gotas fluyen desde la superficie debido a la accin de la gravedad.

En la condensacin de gotas la mayor parte de la transferencia de calor es a travs de gotas de menos de 100 m de dimetro, y se pueden alcanzar transferencias de calor que son de un orden de magnitud mayores que las asociadas con la condensacin de pelcula. De este modo, es prctica comn utilizar recubrimientos superficiales que inhiban el humedecimiento, y por ello estimulen la condensacin de gotas. A menudo se utilizan silicones, tefln y una variedad de ceras y cidos grasosos con este propsito. Sin embargo, tales recubrimientos pierden de forma gradual su efectividad debido a la oxidacin, obstruccin o eliminacin completa y finalmente ocurre la condensacin de pelcula. Aunque es deseable alcanzar la condensacin de gotas en aplicaciones industriales, a menudo es difcil mantener esta condicin.

Por tal razn y como los coeficientes de conveccin para condensacin de pelcula son ms pequeos que los del caso de gotas, los clculos del diseo de condensadores con frecuencia se basan en la suposicin de condensacin de pelcula. Para calcular el coeficiente de transmisin de calor por conveccin, se recomienda suponer una condensacin en forma de pelcula porque, incluso en el caso del vapor de agua, slo se puede esperar que se obtenga la condensacin en forma de gotas bajo condiciones cuidadosamente controladas, que no pueden mantenerse siempre en la prctica.

En la condensacin por gotas stas se forman en los sitios de nucleacin sobre la superficie y crecen como resultado de la condensacin continuada se juntan formando otras ms grandes y resbalan hacia abajo cuando alcanzan cierto tamao, despejando la superficie y exponindola al vapor. En este caso no existe pelcula de lquido que oponga resistencia a la transferencia de calor.

Como resultado, con la condensacin por gotas se pueden lograr coeficientes de transferencia que son ms de 10 veces ms grandes que los asociados con la condensacin en pelcula. Los coeficientes de transferencia grandes permiten a los diseadores lograr una velocidad especfica de transferencia de calor con un rea superficial ms pequea y por consiguiente un condensador ms pequeo. Por lo tanto la condensacin por gotas es el modo preferido en las aplicaciones de transferencia de calor.

El reto en este tipo de condensacin no es lograrla sino sostenerla durante largos periodos. La condensacin por gotas se logra al agregar una sustancia qumica promotora en el vapor, tratando con esta la superficie o recubrindola con un polmero, como el tefln, o con un metal noble como oro, plata, sodio, paladio o platino.

Los promotores usados incluyen diversas ceras y cidos grasos como los cidos oleico, esterico y linoico. No obstante pierden su afectividad despus de un tiempo, debido a la incrustacin la oxidacin y la remocin del promotor de la superficie. Es posible sostener la condensacin por gotas durante un ao mediante los efectos combinados de recubrimiento de la superficie e inyeccin peridica del promotor en el vapor. Sin embargo cualquier ganancia en la transferencia de calor debe trazarse contra el costo asociado con el sostenimiento de este tipo de condensacin.

Los coeficientes de transferencia de calor que se pueden lograr con la condensacin por gotas tienen poco significado si el material de la superficie de condensacin no es un buen conductor, como el cobre, o si la resistencia trmica del otro lado de la superficie es demasiado grande.

CONDENSACION EN PELICULA SOBRE PAREDES PLANAS: La condensacin por pelcula es susceptible al anlisis matemtico y los clculos de los condensadores comerciales se basan en este tipo de condensacin. En la condensacin por pelcula los coeficientes de transferencia de calor son ms bajos que en la condensacin por goteo, el espesor de la pelcula se ve afectado por la velocidad, viscosidad, la densidad, el dimetro del tubo la textura de la superficie por la que se efecta la condensacin y sobre todo por la posicin del condensador.

En la condensacin los equipos pueden ser colocados en forma horizontal o vertical dependiendo de la aplicacin del condensado. Para poder definir la posicin de un condensador debe tomarse en cuenta la facilidad de mantenimiento, el tipo de soportes estructurales y el costo que implica, generalmente es ms costoso instalar un condensador de tipo vertical. La posicin del condensador afecta considerablemente el valor de los coeficientes de pelcula.

Unidad VI: analisis y diseo de equipos de Transferencia de Calor usados en la industria del gas natural

INTERCAMBIADORES DE CALOR: Es un dispositivo que facilita la transferencia de calor de una corriente de fluido a otra. Los procesos de produccin de energa, refrigeracin, calefaccin, acondicionamiento de aire, elaboracin de alimentos, elaboracin de productos qumicos, refinacin de petrleo y el funcionamiento de casi todos los vehculos dependen de diversos tipos de intercambiadores de calor.

La aplicacin de los principios de la transferencia de calor al diseo de un equipo destinado a cubrir un objeto determinado en ingeniera, es de capital importancia, porque al aplicar los principios al diseo, se debe trabajar en la consecucin del importante logro que supone el desarrollo de un producto para obtener provecho econmico.

El equipo de transferencia de calor se define por las funciones que desempea en un proceso. Los intercambiadores recuperan calor entre dos corrientes en un proceso. Los calentadores se usan primeramente para calentar fluidos de proceso, y generalmente se usa vapor con este fin. Los enfriadores se emplean para enfriar fluidos en un proceso, el agua es el medio enfriador principal. Los condensadores son enfriadores cuyo propsito principal es eliminar calor latente en lugar de calor sensible. Los hervidores tienen el propsito de suplir los requerimientos de calor en los procesos como calor latente. Los evaporadores se emplean para la concentracin de soluciones por evaporacin de agua u otro fluido. En general, un cambiador de calor es un aparato recorrido por dos o ms medios, uno de los cuales cede a los dems calor o fro. Si un proceso qumico debe desarrollarse de una forma prevista de antemano, ser preciso realizarlo a una determinada temperatura. Las reacciones ponen en juego, en general, considerables cantidades de calor. Casi siempre resulta conveniente enfriar los productos de la reaccin en un enfriador. El calor as recuperado, puede utilizarse para recalentar otros productos o para precalentar los empleados en el propio proceso. Incluso es obligado a veces proceder a este precalentamiento, a fin de obtener temperaturas bastantes elevadas para que el proceso de fabricacin se desenvuelva normalmente. Se ha reconocido que el empleo juicioso de los balances trmicos conduce a resultados interesantes, en lo que respecta a la rentabilidad. Desde este punto de vista, el cambiador de calor aparece como un rgano particularmente importante de las instalaciones qumicas. (Un ejemplo de un intercambiador se muestra en la siguiente figura)

Calentador de Gas

INTERCAMBIADORES DE UNA Y DE DOS CORRIENTES: Una importante clasificacin de los intercambiadores de calor los divide en intercambiadores de calor de una sola corriente e intercambiadores de dos corrientes. Un intercambiador de una sola corriente es aquel en el que solo vara la temperatura de un fluido; ejemplos de estos intercambiadores son muchos tipos de evaporadores y condensadores usados en centrales elctricas y sistemas de refrigeracin. Un intercambiador de dos corrientes es aquel en el que cambia la temperatura de ambos fluidos; ejemplos de este tipo son los radiadores y los Inter enfriadores para motores de automviles, as como los enfriadores de aceite de los motores aeronuticos.

El estudiante que se inicia puede sentirse confundido por el hecho de que en muchos intercambiadores de una corriente en realidad hay dos flujos. La definicin solo exige que vare la temperatura de una sola corriente dentro del intercambiador. Esta caracterstica la que hace que el estudio de los intercambiadores de una corriente sea muy sencillo.

OTROS INTERCAMBIADORES DE UNA SOLA CORRIENTE: Los evaporadores y las calderas simples son tambin intercambiadores de una sola corriente; en ellos la corriente fra es algn lquido de evaporacin o en ebullicin, y la corriente caliente proporciona la entalpa de evaporacin. La transferencia de calor a una corriente de fluido tambin puede intervenir en problemas en los que no participan intercambiadores de calor.

Intercambiador de calor tubular

El intercambiador de calor tipo serpentn, nos permite calentar el agua del usuario, con la presin de la entrada de la red municipal o de su sistema de presin interno. De esta forma podemos usar el equipo tipo termosifn con intercambiador de calor y evitarnos la instalacin de la vlvula de presin.

CONDENSADORES: Bsicamente un condensador es un dispositivo capaz de almacenar energa en forma de campo elctrico. Est formado por dos armaduras metlicas paralelas (generalmente de aluminio) separadas por un material dielctrico. De hecho, todos hemos tenido un condensador en las manos multitud de veces, es tan sencillo como un cable elctrico. El cable que tocamos, son de hecho dos conductores paralelos, aislados entre s y que cada cable interior (conductor) lleva corriente opuesta (fase y neutro, positivo y negativo). Esto es un condensador, evidentemente muy pequeo.

Los condensadores son todos iguales, dos armaduras enfrentadas, en una hay un polo de la batera y en el otro el opuesto. Entre ellas, las armaduras no se tocan fsicamente, hay aire en medio, aislante, es el dielctrico. Algunos Tipos de condensadores: condensadores electrolticos, cermicos, polister, Los hay de papel, de styroflex entre otros.Las diferencias entre ellos es, la capacidad y el voltaje que aguantan. Tambin algunos son especficos para aplicaciones concretas, por ejemplo, en las emisoras se suelen usar cermicos por sus propiedades adecuadas para las altas frecuencias, en los circuitos de alta tensin de los televisores y monitores se usan, los cermicos, en las fuentes de alimentacin, para eliminar la componente alterna se usan los electrolticos. Electrolticos. Tienen el dielctrico formado por papel impregnado en electrolito. Polister. Suelen tener capacidades inferiores a 1 F y tensiones de trabajo a partir de 63v. Cermicos: material dielctrico interior es polipropileno. Valores de capacidad estn comprendidos entre 0.5 pF y 47 nFCONDENSADOR DE GAS: Un condensador de gas dispuesto para condensar gas/vapor que se evapora de un lquido voltil que se encuentra almacenado, por ejemplo, en un tanque de almacenamiento. El gas/vapor se conduce hacia una cmara de gas provista de orificios, posiblemente tambin boquillas, la cmara de gas est colocada en un alojamiento circundante. Posteriormente el gas/vapor se succiona hacia al menos una seccin Venturi en donde el lquido, por ejemplo, se hace fluir con una sub-presin esttica con relacin al gas/vapor entrante.

A travs de al menos una seccin de expansin , una mezcla de gas/vapor (burbujas) y lquido fluye hacia una cmara de condensacin a travs de la cual la presin esttica del lquido se incrementa y el gas/vapor se condensa, despus de lo cual la mezcla se conduce de regreso, por ejemplo, hacia un tanque de almacenamiento. Mediante uno o varios dispositivos de ajuste dispuestos en el condensador de gas, la forma del volumen de hendidura de la seccin Venturi, posiblemente tambin el volumen de hendidura de la seccin d expansin (80, 90), y de esta manera el curso de la presin a travs de la misma, puede ajustarse, ptimamente, a la condicin de operacin presente y a la condensacin de gas presente, necesarias CAPACIDAD DE UN CONDENSADOR: La capacidad de un condensador depende de la superficie de las armaduras y de la separacin entre ellas; a mayor superficie, ms capacidad, a menor distancia entre armaduras (placas ms juntas), mayor capacidad. A este espacio que hay entre las dos placas, las dos armaduras se llaman dielctrico, sea este espacio, aire, papel, cermica u otro material.

EVAPORADORES: Los evaporadores son intercambiadores de calor usados especficamente para concentrar soluciones mediante la evaporacin parcial del solvente, algunas veces hasta el punto que ocurra el fenmeno de la cristalizacin. Son diseados para optimizar la produccin del producto lquido o slido.

Se conoce por evaporador al intercambiador de calor que genera la transferencia de energa trmica contenida en el medio ambiente hacia un gas refrigerante a baja temperatura y en proceso de evaporacin. Este medio puede ser aire o agua.

Estos intercambiadores de calor se encuentran al interior de neveras, refrigeradores domsticos, cmaras de refrigeracin industrial, vitrinas comerciales para alimentos y un sinfn de aplicaciones en procesos para la industria de alimentos, as como en procesos qumicos. De igual manera, tambin se encuentran al interior una diversa gama de equipos de aire acondicionado. Es debido a esto que el evaporador tiene un diseo, tamao y capacidad particular conforme la aplicacin y carga trmica.

En los sistemas frigorficos el evaporador opera como intercambiador de calor, por cuyo interior fluye el refrigerante el cual cambia su estado de lquido a vapor. Este cambio de estado permite absorber el calor sensible contenido alrededor del evaporador y de esta manera el gas, al abandonar el evaporador lo hace con una energa interna notablemente superior debido al aumento de su entalpa, cumplindose as el fenmeno de refrigeracin.

El flujo de refrigerante en estado lquido es controlado por un dispositivo o vlvula de expansin la cual genera una abrupta cada de presin en la entrada del evaporador. En los sistemas de expansin directa, esta vlvula despide una fina mezcla de lquido y vapor a baja presin y temperatura. Debido a las propiedades termodinmicas de los gases refrigerantes, esta cada de presin est asociada a un cambio de estado y, lo que es ms importante an, al descenso en la temperatura del mismo.

De esta manera, el evaporador absorbe el calor sensible del medio a refrigerar transformndolo en calor latente el cual queda incorporado al refrigerante en estado de vapor. Este calor latente ser disipado en otro intercambiador de calor del sistema de refrigeracin por compresin conocido como condensador dentro del cual se genera el cambio de estado inverso, es decir, de vapor a lquido.

TIPOS DE EVAPORADOR

Segn alimentacin de refrigerante:

EXPANSIN SECA: En los evaporadores de expansin directa la evaporacin del refrigerante se lleva a cabo a travs de su recorrido por el evaporador, encontrndose este en estado de mezcla en un punto intermedio de este. De esta manera, el fluido que abandona el evaporador es puramente vapor sobrecalentado. Estos evaporadores son los ms comunes y son ampliamente utilizados en sistemas de aire acondicionado. No obstante son muy utilizados en la refrigeracin de media y baja temperatura, no son los ms apropiados para instalaciones de gran volumen.

INUNDADOS: Los evaporadores inundados trabajan con refrigerante lquido con lo cual se llenan por completo a fin de tener humedecida toda la superficie interior del intercambiador y, en consecuencia, la mayor razn posible de transferencia de calor. El evaporador inundado est equipado con un acumulador o colector de vapor el que sirve, a la vez, como receptor de lquido, desde el cual el refrigerante lquido es circulado por gravedad a travs de los circuitos del evaporador. Preferentemente son utilizados en aplicaciones industriales, con un nmero considerable de evaporadores, operando a baja temperatura y utilizando amonaco (R717) como refrigerante.

SOBREALIMENTADOS: En este tipo de evaporadores el flujo msico de lquido supera con creces al flujo de vapor producido en el evaporador. De esta manera, el fluido que abandona el evaporador es mezcla vapor-lquido de alto ttulo, que no alcanza a ser vapor saturado. Son preferentemente utilizados en aplicaciones industriales.

Segn tipo de construccin:

TUBO DESCUBIERTO: Los evaporadores de tubo descubierto se construyen por lo general en tuberas de cobre o bien en tubera de acero. El tubo de acero se utiliza en grandes evaporadores y cuando el refrigerante a utilizar sea amonaco (R717), mientras para pequeos evaporadores se utiliza cobre. Son ampliamente utilizados para el enfriamiento de lquidos o bien utilizando refrigerante secundario por su interior (salmuera, glicol), donde el fenmeno de evaporacin de refrigerante no se lleva a cabo, sino ms bien estos cumplen la labor de intercambiadores de calor.

Evaporador de tubo descubierto de cobre para enfriamiento de agua

DE SUPERFICIE DE PLACA: Existen varios tipos de estos evaporadores. Uno de ellos consta de dos placas acanaladas y asimtricas las cuales son soldadas hermticamente una contra la otra de manera tal que el gas refrigerante pueda fluir por entre ellas; son ampliamente usados en refrigeradores y congeladores debido a su economa, fcil limpieza y modulacin de fabricacin. Otro tipo de evaporador corresponde a una tubera doblada en serpentn instalada entre dos placas metlicas soldadas por sus orillas. Ambos tipos de evaporadores, los que suelen ir recubiertos con pintura epxica, tienen excelente respuesta en aplicaciones de refrigeracin para manutencin de productos congelados.

EVAPORADORES ALETEADOS

Evaporador de serpentn aleteado y conveccin forzada para baja temperatura, sin bandeja de condensados.

Evaporador de serpentn aleteado al interior de equipo de aire acondicionado tipo Split.Los serpentines aleteados son serpentines de tubo descubierto sobre los cuales se colocan placas metlicas o aletas y son los ms ampliamente utilizados en la refrigeracin industrial como en los equipos de aire acondicionado. Las aletas sirven como superficie secundaria absolvedora de calor y tiene por efecto aumentar el rea superficial externa del intercambiador de calor, mejorndose por tanto la eficiencia para enfriar aire u otros gases.

El tamao y espaciamiento de las aletas depende del tipo de aplicacin para el cual est diseado el serpentn. Tubos pequeos requieren aletas pequeas y viceversa. El espaciamiento de la aletas vara entre 1 hasta 14 aletas por pulgada, dependiendo principalmente de la temperatura de operacin del serpentn. A menor temperatura, mayor espaciamiento entre aletas; esta distancia entre las aletas es de elemental relevancia frente la formacin de escarcha debido a que esta puede obstruir parcial o totalmente la circulacin de aire y disminuir el rendimiento del evaporador.

Respecto de los evaporadores aleteados para aire acondicionado, y debido a que evaporan a mayores temperaturas y no generan escarcha, estos pueden tener hasta 14 aletas por pulgada. Ya que existe una relacin entre superficie interior y exterior para estos intercambiadores de calor, resulta del todo ineficiente aumentar el nmero de aletas por sobre ese valor (para aumentar superficie de intercambio optimizando el tamao del evaporador), ya que se disminuye la eficiencia del evaporador dificultando la circulacin del aire a travs de este.

Esta circulacin de aire se realiza de dos maneras: por conveccin forzada por ventiladores bien sean centrfugos o axiales, mono o trifsicos, conforme la aplicacin- y de manera natural por diferencia de densidades del aire, fenmeno conocido como conveccin natural.Evaporadores para Enfriamiento de Lquido:

ENFRIADOR DE DOBLE TUBO: Es un serpentn que enfra lquido que suministra gran rango de transferencia de calor entre el refrigerante y el lquido que va a ser enfriado. El camino del refrigerante puede ser a travs de uno u otro de los tubos aunque usualmente la salmuera o lquido que va a ser enfriado hace circular a travs del tubo interior y el refrigerante que remueve el calor esta entre los dos tubos. Este tipo de serpentn para intercambio de calor se usa tambin en el diseo de condensadores, pipas, entre otros.

ENFRIADOR BAUDELOT: Puede usarse para enfriar agua, u otros lquidos o para varios usos industriales, y es frecuentemente usado como enfriador de leche. La tubera del evaporador se coloca verticalmente, y el lquido que va enfriarse se hace circular sobre los serpentines de enfriamientos mediante el flujo de gravedad desde el arreglo colocado encima de los serpentines. El lquido es recogido en una bandeja la cual puede ser recirculado por el:

Enfriador tipo tanque Enfriador con serpentn en casco Enfriador acorazado

REHERVIDORES: Son intercambiadores de calor que conectados a la base de una columna de destilacin proporcionan el calor necesario para devolver el vapor al fondo de la columna y permitir as que se lleve a cabo la destilacin. Estos equipos pueden tomar diferentes formas, as por ejemplo, los fraccionadores pequeos utilizados en el trabajo de plantas piloto tal vez requieran simplemente de una olla con chaqueta, pero necesariamente ser pequea la superficie de transferencia de calor y la capacidad correspondiente de generacin de vapor.

TIPOS DE REHERVIDORES

En lo que respecta a la manera de cmo circula el fluido de proceso, se tienen dos tipos bsicos de rehervidores:

CIRCULACIN NATURAL: Circulacin natural que incluye a los termosifones y rehervidores incrustado o indirectos. Entre ellos tenemos Rehervidores de Termosifn de un solo paso, rehervidores Tipos de flujo preferencial Circulacin forzada, que incluye a los rehervidores tipo horno.

Circulacin Natural El movimiento del fluido se produce por una diferencia de densidad creada en el sistema creado por la entrada de calor al sistema. Termosifn de un solo paso se caracterizan por tomar el lquido a rehervir del plato de fondo de la columna, mediante un plato de retiro total. El lquido pasa por el termosifn una vez y fluye hacia el sumidero o fondo. El vapor y el lquido que salen del rehervidor, se separan en el sumidero. El vapor sube para la destilacin, y el lquido sale como producto de la torre.

Termosifones de Recirculacin: el lquido del plato de fondo cae al fondo sumidero de la columna. En esta zona, se sucede continuamente la separacin vapor-lquido del material rehervido, mezclndose el lquido separado con el correspondiente al plato de fondo. Parte de esta mezcla lquida se remueve como producto de fondo, y el resto se alimenta al rehervidor.

Termosifn de flujo preferencial: es muy semejante a los termosifones de recirculacin, con la diferencia que el fondo de la columna tiene deflectores que separan al lquido que se remueve como producto de fondo, del lquido que se alimenta al rehervidor.

CIRCULACIN FORZADA: Rehervidores de Bombeo Directo: consisten en un intercambiador convencional alimentado por una bomba. La vaporizacin puede darse en el lado de la carcaza o en el lado de los tubos.

Se usan cuando:

Se tienen fluidos sucios y es necesaria una circulacin positiva. Cuando se requiere una alta velocidad de circulacin y/o un bajo incremento en temperatura para minimizar la degradacin trmica del producto de fondo. Cuando el tamao del rehervidor de circulacin natural sera irracionalmente grande (requiriendo carcazas mltiples y tuberas complejas). Para servicios donde el cabezal hidrosttico est limitado

Rehervidores tipo hornos: consiste en un rehervidor con llamas alimentado por una bomba. Los rehervidotes con llamas son el tipo de instalacin ms costosa. Estos son usados normalmente slo cuando el nivel de temperatura requerido para rehervir es mayor que el obtenido por el vapor o una corriente de proceso.

Rehervidores de Marmita: son un caso especial de los rehervidotes de un solo paso, ya que el retiro del producto de fondo se hace en el rehervidor, no en el fondo de la columna. Este tipo de rehervidores, principalmente, un termosifn. Normalmente consta de un haz de tubo en U (fluido limpio para calentamiento)encerrado en una carcaza suficientemente grande que provee un espacio apropiado para la separacin del lquido y el vapor arriba del haz y un espacio para acumulamiento de lquido debajo del haz.

CLASIFICACION DE LOS INTERCAMBIADORES Y SUS APLICACIONES

Para la clasificacin de los intercambiadores de calor tenemos tres categoras importantes:

REGENERADORES: Los regeneradores son intercambiadores en donde un fluido caliente fluye a travs del mismo espacio seguido de uno fro en forma alternada, con tan poca mezcla fsica como sea posible entre las dos corrientes. La superficie, que alternativamente recibe y luego libera la energa trmica, es muy importante en este dispositivo.

Las propiedades del material superficial, junto con las propiedades de flujo y del fluido de las corrientes fluidas, y con la geometra del sistema, son cantidades que deben conocer para analizar o disear los regeneradores.

INTERCAMBIADORES DE TIPO ABIERTO: Como su nombre lo indica, los intercambiadores de calor de tipo abierto son dispositivos en los que las corrientes de fluido de entrada fluyen hacia una cmara abierta, y ocurre una mezcla fsica completa de las corrientes. Las corrientes caliente y fra que entran por separado a este intercambiador salen mezcladas en una sola.

El anlisis de los intercambiadores de tipo abierto involucra la ley de la conservacin de la masa y la primera ley de la termodinmica; no se necesitan ecuaciones de relacin para el anlisis o diseo de este tipo de intercambiador.

INTERCAMBIADORES DE TIPO CERRADO O RECUPERADORES: Los intercambiadores de tipo cerrado son aquellos en los cuales ocurre transferencia de calor entre dos corrientes fluidas que no se mezclan o que no tienen contacto entre s. Las corrientes de fluido que estn involucradas en esa forma estn separadas entre s por una pared de tubo, o por cualquier otra superficie que por estar involucrada en el camino de la transferencia de calor.

En consecuencia, la transferencia de calor ocurre por la conveccin desde el fluido ms cliente a la superficie slida, por conduccin a travs del slido y de ah por conveccin desde la superficie slida al fluido ms fro.

MANTENIMIENTO Y LIMPIEZA DE LOS INTERCAMBIADORES: Los intercambiadores de calor aire aire no requieren prcticamente mantenimiento, aunque si se precisa una limpieza peridica de los tubos, sobre todo si el aire ambiental donde trabaja la maquina elctrica no es limpio. Una gran suciedad en los tubos puede reducir la eficiencia del intercambio de calor, por lo que es recomendable su control y limpieza cuando sea necesario antes que las acumulaciones lleguen a formar capas en el interior de los tubos.

Las incrustaciones se pueden eliminar por procedimientos mecnicos o qumicos, pero por riesgos de corrosin es preferible una limpieza mecnica cuidadosa. Tambin se admite la limpieza por aire comprimido, agua a presin o disolventes no corrosivos.