TRANSFERENCIA DE CALOR EN BIORREACTORESLAS CAMISAS En algunos motores esos cilindros están construidos por una “camisa” que es, simplemente, un tubo de acero en el block del motor y que posibilita la refrigeración por medio del líquido refrigerante en su vuelta. Son relativamente fáciles de sustituir, en caso de desgaste. Tipos de camisas Camisas Secas: se montan en el cilindro, en el mismo material que el del block, de forma prensada de manera que no tenga contacto con el líquido refrigerante. NO entra en contacto con el líquido. Una camisa seca no bien ajustada al block creara una barrera térmica que mantendrá el calor dentro de la camisa lo que provocará un aumento de la temperatura lo que puede ocasionar rayaduras en la pared del cilindro, el pistón o los aros. Una camisa seca demasiado ajustada comprime el material de la camisa con lo cual se contrae y pierde el ajuste de interferencia y puede crear un hueco entre la camisa y el cilindro del block. El desgaste de las camisas. a veces se hacen de acero 38XM1OA. para ello es necesario un sello en la parte superior que evite ingresar al líquido dentro del cilindro y otro sello inferior para que el líquido no llegue al carter. aumenta al disminuir la dureza.Camisa húmeda: Está rodeada de líquido refrigerante que moja la parte externa de la camisa con lo cual se elimina el problema de la transferencia del calor. El espesor de la pared de la camisa en las secciones de las ranuras de empaquetamiento no debe ser menor de 5 mm. Así. 2 -3 mm mayor que el espesor mínimo. Dimensiones de las camisas El espesor de las paredes de las camisas secas se hace igual a 3 – 5 mm. . y en las secciones de los resaltes anulares guiadores.10) D. teniendo en cuenta la posibilidad de fresar las camisas al hacer la reparación. las camisas cuya dureza es HB 140 – 160 se desgastan 2 veces antes que las que tienen la dureza HB 220 – 250 (siendo la dureza de los segmentos de los émbolos HB 230 -260). Cuando el diámetro del cilindro no es mayor de 250 mm el recubrimiento antedicho es seguro.05 -0. que depende de la dureza de la superficie del espejo del cilindro. y el de las húmedas se determina por la correlación S= (0. El espesor de la camisa húmeda es mucho mayor que el de la camisa seca y ese mayor grosor especial es necesario porque la camisa húmeda no tiene apoyo en el cilindro en toda su longitud.08 mm de espesor). Para elevar su resistencia.06 – 0. ¿De qué están hechas? En la mayoría de los casos las camisas se hacen de fundición ácido-resistente de alta aleación con estructura austenítica. por ejemplo. el espejo de los cilindros se recubre de una capa delgada de cromo poroso (de 0. 2. . Se usa normalmente para tanques y puede operar por convección natural o forzada. Usualmente se emplea tubería lisa de ¾ a 2 pulgadas. 4. Depurando el aire en dos etapas. SERPENTIN HELICOIDAL Serpentines Un intercambiador de serpentín es un simple tubo que se dobla en forma helicoidal y se sumerge en el líquido. 5. Empleando filtros de papel de depuración fina.Modos de aumentar la durabilidad La duración de las camisas se puede aumentar de los modos siguientes: 1. Debido a su bajo costo y r·pida construcción se improvisa fácilmente con materiales abundantes en cualquier taller de mantenimiento. Instalando un termóstato en el sistema de refrigeración. Utilizando ventilación en el cárter para desalojar los gases que llegan a él desde los cilindros. 3. en cuyo caso el desgaste de la camisa disminuye en 2 veces por término medio. Colocando delante del radiador persianas mandadas por un termóstato independiente. esto causa aumentos en los coeficientes de película interna. El serpentín es uno de los medios más baratos y eficientes para obtener superficies de transferencia de calor. el cual se construye doblando en forma helicoidal tuberías de cobre. Para las determinaciones de los coeficientes exteriores de los fluidos debe tenerse presente si existe o no agitación mecánica dentro del recipiente y si es proceso continuo o de cochada.La figura 3-12 a . . máxime que por los serpentines fluye generalmente vapor o agua. o de acero o de aleaciones para conformar lo que se denomina espiral simple o espiral plana (figura 3-12 B ) de uso en tanques o recipientes cilíndricos. En un serpentín ocurre una mayor turbulencia que en tubería recta.5[D/Dh]) No se precisan correcciones más exactas. nos muestra la disposición de un recipiente provisto de serpentín. Varios autores han determinado que para líquidos o fluidos comunes puede emplearse la ecuación: Hsi = hi(1 + 3. Diseño más sencillo. Pueden extenderse a varios pasos dispuestos en un haz de tubos verticales. SERPENTIN EXTERNO Área disponible para trasmisión de calor menor Suficiente Área en sistemas escala a laboratorio CAMBIADORES DE CALOR DE TUBOS CONCÉNTRICOS Los intercambiadores de calor de tubos concéntricos o doble tubo son los más sencillos que existen.Cuando no existe agitación mecánica. la eficiencia de transferencia es muy baja. ya que el líquido calentado se eleva verticalmente perdiéndose el efecto de los espirales superiores. . la transferencia de calor se hace mediante el fenómeno de convección libre. En el serpentín de espiral simple o helicoidal. una dentro de la otra. Uno de los fluidos fluye por el interior del tubo de menor diámetro y el otro fluido fluye por el espacio anular entre los dos tubos. 2 tuberías metálicas. por tal razón cuando no existe agitación mecánica se deben emplear espirales planas. Están constituidos por dos tubos concéntricos de diámetros diferentes. Una aplicación de un intercambiador de doble tubo es el que se utiliza para enfriar o calentar una solución de un tanque encamisado y con serpentín CAMBIADORES DE CALOR DE CARCASA Y TUBOS Los intercambiadores del tipo de coraza y tubo (como el mostrado en la figura # 3) constituyen la parte más importantes de los equipos de transferencia de calor sin combustión en las plantas de procesos químicos. en cambio en paralelo entran por el mismo extremo y fluyen en el mismo sentido. A contracorriente los dos fluidos entran por los extremos opuestos y fluyen en sentidos opuestos. . Como resultado el área exterior se amplia. Se utilizan tubos aleteados cuando el coeficiente de transferencia de calor de uno de los fluidos es mucho menor que el otro. (aun cuando se está haciendo cada vez mayor hincapié en otros diseños). A continuación se pueden ver dos imágenes con las dos posibles configuraciones de los fluidos dentro de los tubos.Hay dos posibles configuraciones en cuanto a la dirección de los fluidos: a contracorriente y en paralelo. siendo ésta más grande que el área interior. Los intercambiadores de calor de tubos concéntricos o doble tubo pueden ser lisos o aleteados. La convección es la transferencia de calor entre partículas relativamente calientes y frías de un fluido por medio de mezcla. CONVECCIÓN. si las superficies del material son isotérmicas y el cuerpo es homogéneo e isotrópico. éste mecanismo se debe al movimiento del fluido. Longitud de los tubos determinan el área de transmisión.FIGURA # 3 Intercambiadores de Casco y Tubo General. el intercambiador coraza (carcaza) y tubo. Área de transmisión de calor debe ser más de 10 -15 m 2 Grandes áreas de intercambio en un volumen pequeño. La convección libre o natural . El fluido frío adyacente a superficies calientes recibe el calor que luego transfiere al resto del fluido frío mezclándose con él. consiste en una serie de tubos lineales colocados dentro de un tubo muy grande llamado coraza (como se aprecia en la figura anterior) y representan la alternativa a la necesidad de una gran transferencia de calor. DEFINIR LOS MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR CONDUCCIÓN La conducción es la transferencia de calor a través de un material fijo. La dirección del flujo de calor será a ángulos rectos al cuerpo. y el calor puede ser transmitido por radiación a través del vacío absoluto . RADIACIÓN. La transferencia de calor radiante no requiere de la intervención de un medio. Cuando la radiación se emite desde una fuente a un recibidor. Pero cuando el fluido se agita mecánicamente. el calor se transfiere por convección forzada. La radiación involucra la transferencia de energía radiante desde una fuente a un recibidor. parte de la energía se absorbe por el recibidor y parte es reflejada por él.ocurre cuando el movimiento del fluido no se complementa por agitación mecánica.