INTERCAMBIADORES DE CALOR DE PLACAS
Introducción.
Una vez terminada la clase de diseño de intercambiadores tipo plato y aleta, es momento
de comenzar a revisar una tecnología de intercambiadores de calor más ampliamente
utilizada, la tecnología Plato y Aleta.
Desarrollo
Los intercambiadores de calor de placas (PHE) por sus siglas en inglés, se encuentran en
la categoría de equipos compactos; esto quiere decir que pueden presentar altas áreas
de transferencia de calor en pequeños espacios. A diferencia de los equipos plato y aleta,
los intercambiadores de calor de placas sólo poseen un área de transferencia de calor
primaria, es decir no poseen aletas de transferencia de calor.
Figura 1. Intercambiador de calor de platos.
Ref.
https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fwcrhx.com%2Fheatexchangers%2Fplate-heat-exchangers%2F&psig=AOvVaw2lLNk5hYGfK3NHa0NombH&ust=1697037546785000&source=images&cd=vfe&opi=89978449&ved=
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Los intercambiadores de calor de placas están formados por placas metálicas de
transferencia de calor contenidas en un marco que permite formar una estructura sobre
la cual son montadas las placas, creando pasajes por los cuales circulan el fluido caliente
y el fluido frío.
Las placas o superficies primarias tienen un patrón grabado sobre su superficie que les
permite incrementar el área de transferencia de calor y crear patrones de flujo que
incrementan la turbulencia local, incrementando los coeficientes convectivos de
transferencia de calor h. El patrón de las superficies típicamente es realizado mediante
un proceso de estampado en placas metálicas que poseen una alta conductividad
térmica. Entre los patrones más ampliamente utilizados se encuentran los patrones tipo
Chevrón, los cuales tienen una corrugación tipo sinusoidal con una altura de corrugación
y paso de corrugación definido.
Figura 2. Placa Chevron
Adicionalmente, las corrugaciones tienen un ángulo respecto a la dirección del flujo, este
ángulo se llama ángulo de corrugación 𝛽 y sus valores típicos oscilan desde 20° hasta 80°.
Figura 3.
Figura 3. Ángulo de corrugación en placa Chevron
Ref:
http://transferenciadecalorpsm.blogspot.com/2016/09/aplicaciones-deintercambiadores-de.html
La separación de las placas permite el paso de los fluidos. Esta separación se genera por
la inclusión de juntas de sellado, mientras más delgada sea la junta menor será la
separación; el espesor de la junta controla la separación de placas.
Cuando se diseña un intercambiador de calor de placas, debe especificarse el ángulo de
corrugación 𝛽 y las dimensiones de la placa. Debe tomarse en cuenta que mientras
mayor sea el ángulo de corrugación, mayor serán los coeficientes convectivos, pero
también se incrementará la caída de presión de las corrientes, por tal razón, las
metodologías de diseño deben contemplar el desempeño termohidráulico de las placas.
Esta observación nos hace notar que no existe una placa que se adapte a todas las
necesidades, por lo tanto, deberá hacerse la evaluación para un número comercial de
placas basados en el caso de estudio específico.
El diseño final de una unidad del tipo plato y marco debe contener las especificaciones
del tipo de plato, dimensiones del plato, ángulo de corrugación, número de platos, área
de transferencia de calor, área libre de flujo y caída de presión de ambas corrientes.
Conclusiones.
Ha concluido el material relacionado con los fundamentos teóricos de intercambiadores
de calor de platos. El siguiente paso es conocer los pasos para el cálculo del tamaño de
un intercambiador cuando se requiere calentar o enfriar una corriente. Estos
conocimientos los revisarás en la siguiente clase virtual.