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PALABRAS CLAVE / Intercambiadores de Calor / Placas Onduladas / Convección de Calor /
Recibido: 11/06/2001. Modificado: 13/08/2001. Aceptado: 26/08/2001
La transferencia de calor es componente importante de muchos procesos industriales y puede influir significativamente en la operación de una gran variedad de sistemas de ingeniería. Una aplicación donde el incremento en la transferencia de calor es de fundamental importancia es el diseño de intercambiadores de calor. Estos dispositivos permiten la transferencia de calor entre un fluido caliente y uno frio, normalmente sin permitir el contacte entre ambos. La magnitud de la transferencia de calor es un factor clave en el diseño de sistemas, y su incremento es altamente recomendable en determinadas situaciones.
Un intercambiador de calor de placas usualmente consta de una estructura armada que mantiene en posición un conjunto de placas paralelas que forman un conjunto de canales. Los fluidos caliente y frío fluyen a través de estos canales tal como se muestra en la Figura 1.
Por medio de la promoción de un buen mezclado de los fluidos que circulan por las placas se puede lograr un incremento de la transferencia de calor. Uno de los métodos más comunes de incrementar el mezclado de los fluidos es introduciendo algun tipo de rugosidad en la superficie de las placas. Si se introducen corrugaciones en las placas en la dirección del flujo de los fluidos, se crea un flujo secundario cuando el fluido se separa de la pared, y ello contribuye a incrementar el mezclado. Algunos experimentes han demostrado que los flujos secundarios son los responsables del incremento en la transferencia de calor que se presenta en canales convergentes-divergentes, y varios estudios numéricos han demostrado la efectividad de las corrugaciones de placa para incrementar la transferencia de calor.
Debido a que los flujos turbulentos presentan muy buen mezclado, suele ser conveniente operar los intercambiadores de calor en régimen turbulento, con frecuencia por medio de la inserción de obstáculos promotores de turbulencia. Sin embargo, esto requiere un incremento importante en la cantidad de energía necesaria para mover el fluido ya que los flujos turbulentos suelen presentar mayor fricción. En algunos casos puede ser indeseable o poco práctico operar en régimen turbulento. Si el flujo es de un fluido muy viscoso o en el caso...