Factores de ensuciamiento en un intercambiador de calor

Escrito por amy rodriguez | Traducido por rafael ernesto díaz
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Factores de ensuciamiento en un intercambiador de calor
Los intercambiadores de calor operan en los refrigeradores. (contents of fridge image by Christopher Hall from Fotolia.com)

Los intercambiadores de calor operan en varios aparatos, desde radiadores de automóviles hasta refrigeradores. Un intercambiador de calor mueve el calor de un líquido a otro fluido separado, comúnmente a través de un tubo o una placa sólida. Los radiadores de vehículos eliminan el calor de la zona del motor a través de la construcción intrincada del tubo de radiador, evitando el sobrecalentamiento del motor. Sin embargo, los intercambiadores de calor pueden llegar a ensuciarse o taparse. La industria del intercambiador de calor utiliza factores de ensuciamiento para determinar la tendencia general a ensuciarse del intercambiador.

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Identificación del factor de ensuciamiento

Los factores de ensuciamiento proporcionan un valor numérico, que refleja la resistencia a mover el calor entre medios fluidos. Por ejemplo, un aumento de la resistencia de un fluido en particular refleja un valor del factor de ensuciamiento mayor, tal como 0,001 ft2-° F-hr/BTU, o resistencia al ensuciamiento. Normalmente, los diseñadores de intercambiadores de calor compensan los factores de ensuciamiento altos aumentando el área de superficie del mismo. Aunque todavía se producirá ensuciamiento, hay más área superficial para el intercambio funcional del calor, continuando con las operaciones adecuadas.

Factores de ensuciamiento en un intercambiador de calor
Identificación del factor de ensuciamiento. (BlackboardLawsofPhysics image by treenabeena from Fotolia.com)

Causas del factor de ensuciamiento

Muchas causas contribuyen al ensuciamiento dentro de un intercambiador de calor. Las reacciones químicas dentro del fluido que corre producen depósitos que se adhieren a la superficie del intercambiador. La corrosión interna puede ocurrir si el intercambiador de calor no está construido de un material resistente a la misma, tal como el acero inoxidable. El depósito de la suciedad se materializa cuando el fluido que corre no alcanza la velocidad correcta dentro del intercambiador de calor. El material se asienta fuera del líquido sobre las superficies interiores, formando una capa de sedimento. Los organismos que pueden crecer dentro del fluido crean un ensuciamiento biológico, que eventualmente se une a la superficie. Además, la cristalización se produce cuando se disuelven las sales en el depósito de fluido a lo largo de la superficie del intercambiador de calor.

Factores de ensuciamiento en un intercambiador de calor
Cristalización. (red crystals image by Yurok Aleksandrovich from Fotolia.com)

Influencias del factor de ensuciamiento

Otros elementos físicos influyen en los valores del factor de ensuciamiento. La temperatura de la pared del intercambiador, así como la del fluido, contribuyen al ensuciamiento. Las temperaturas excesivas, ya sea de la pared o del fluido, crean más resistencia al intercambio de calor, lo que obstaculiza el proceso de transferencia de calor en general. La velocidad del fluido debe permanecer dentro de la especificación del fabricante para prevenir los depósitos de sedimentación a lo largo de la superficie del intercambiador.

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La temperatura es un factor de influencia. (temperature rising image by Keith Frith from Fotolia.com)

Consideraciones para la limpieza

Los intercambiadores de calor que utilizan conjuntos tubulares son más difíciles de limpiar que los que tienen forma de placa. Los usos industriales de los intercambiadores de calor, tales como las refinerías, se benefician del uso de intercambiadores de calor en forma de placa. Es posible limpiar diariamente este tipo de intercambiadores, proporcionando la mayor eficiencia de producción. Las industrias que utilizan intercambiadores de calor tubulares sólo pueden limpiar los conjuntos cada varios meses, o incluso una vez al año, posiblemente funcionen mal entre las limpiezas debido a una excesiva suciedad interna.

Factores de ensuciamiento en un intercambiador de calor
Las refinarías utilizan intercambiadores de calor en forma de placa. (oil refinery 6 image by Aaron Kohr from Fotolia.com)

Problemas de diseño

A pesar de que ampliar la superficie ayuda a que el intercambiador de calor funcione durante más tiempo con un poco de suciedad, las superficies excesivamente grandes de los intercambiadores de calor bajan la velocidad del fluido. Como resultado, los depósitos disuelven el fluido y contribuyen a un ensuciamiento mayor que el de un intercambiador de calor de superficie más pequeña.

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Intercambiador de calor en un radiador de automóvil. (radiateur image by ISABELLE.ESSELIN from Fotolia.com)

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