TY - JOUR 
A1 - Martínez Hernández, David Sebastián
AU - Solano Fernández, Juan Pedro
AU - Illán Gómez, Fernando
AU - Viedma Robles, Antonio
T1 - Medida de la temperatura de pared en intercambiadores de calor de superficie rascada mediante termopares embebidos
Y1 - 2015
UR - http://hdl.handle.net/10317/9931
AB - Los procesos de calentamiento o enfriamiento de fluidos son habituales en la industria química,
petroquímica y alimentaria. Típicamente estos procesos tienen lugar en intercambiadores de
calor en los que el producto es calentado o enfriado mediante el flujo de un fluido secundario.
Para evaluar y caracterizar la transferencia de calor al producto, es necesario determinar el flujo
de calor q que este recibe y, a partir de él, definir el coeficiente de transmisión de calor.
Este coeficiente representa la medida de la convección existente entre pared y fluido, y para su
determinación resulta fundamental conocer con suficiente precisión la temperatura de pared Tp.
Por otro lado, en multitud de situaciones el empleo de fluidos altamente viscosos, la
acumulación de suciedad en la pared o la naturaleza del proceso en sí (p.ej. procesos de
cristalización) requieren además del empleo de elementos rascadores, que limpian las paredes e
incrementan el mezclado. Esto añade aún más dificultad a la medida de la temperatura de pared,
imposibilitando cualquier acceso a la misma por el lado "rascado". Como alternativa solo queda
emplear un coeficiente de transmisión de calor global [1] o medir la temperatura en el lado
opuesto [2].
El presente trabajo introduce una nueva técnica de medida de la temperatura de pared basada en
el uso de termopares embebidos directamente en ésta y muy próximos a la superficie. Para ello
se introdujo cable de termopar tipo T en un agujero de diámetro reducido (φ 4 mm) practicado
en la pared (espesor 8 mm, acero AISI 316). El agujero se rellenó posteriormente mediante
soldadura con metal de aporte, que actúa a su vez como material de junta del termopar. Una vez
soldado, todo el conjunto (pared + termopares) se calibró en una cámara a temperatura
constante.
El sistema de medida propuesto ha sido probado en un intercambiador de calor de placas de
superficie rascada rotativo empleado para la producción de hielo líquido [3]. Un total de 26
termopares fueron soldados a la placa, presentando una dispersión en la medida de 0,3 ºC y un
error en la medida después de su calibración de 0,2 ºC. El error respecto al valor de Tp real y la
respuesta en frecuencia de los termopares en la medida de la temperatura se determinó mediante
la simulación numérica del campo bidimensional de temperaturas en la pared, en régimen
transitorio y ante distintas oscilaciones impuestas en Tp. Se ha determinado la influencia del
espesor de la placa y su conductividad, la conductividad del material de aporte, la posición del
termopar y el flujo de calor que cruza la pared.
KW - Intercambiador de calor de superficie rascada
KW - Temperatura de pared
KW - Termopares
LA - spa
PB - Universidad Politécnica de Cartagena
ER -