Intercambiador de calor

Un intercambiador de calor es un sistema utilizado para transferir calor entre una fuente y un fluido de trabajo . Los intercambiadores de calor se utilizan tanto en procesos de refrigeración como de calefacción. ^{[ 1 ]} Los fluidos pueden estar separados por una pared sólida para evitar la mezcla o pueden estar en contacto directo. ^{[ 2 ]} Se utilizan ampliamente en calefacción de espacios , refrigeración , aire acondicionado , centrales eléctricas , plantas químicas , plantas petroquímicas , refinerías de petróleo , procesamiento de gas natural y tratamiento de aguas residuales . El ejemplo clásico de un intercambiador de calor se encuentra en un motor de combustión interna en el que un fluido circulante conocido como refrigerante del motor fluye a través de serpentines del radiador y el aire fluye alrededor de los serpentines, lo que enfría el refrigerante y calienta el aire entrante . Otro ejemplo es el disipador de calor , que es un intercambiador de calor pasivo que transfiere el calor generado por un dispositivo electrónico o mecánico a un medio fluido, a menudo aire o un refrigerante líquido. ^{[ 3 ]}

Según su disposición de flujo, existen tres clasificaciones principales de intercambiadores de calor:

1. En los intercambiadores de calor de flujo paralelo , los fluidos entran al intercambiador por el mismo extremo y circulan en paralelo para salir por el otro lado. Esta configuración es preferible, aunque a costa de la eficiencia, cuando se pretende que ambos fluidos alcancen exactamente la misma temperatura, ya que reduce el estrés térmico y produce una tasa de transferencia de calor más uniforme.
2. En los intercambiadores de calor de flujo a contracorriente, los fluidos entran al intercambiador por extremos opuestos. ^{[ 4 ]} El diseño de contracorriente es el más eficiente, aproximadamente entre el 70 y el 90% dependiendo del caudal y la diferencia de temperatura, ya que puede transferir la mayor cantidad de calor del medio de transferencia de calor por unidad de masa debido a que la diferencia de temperatura promedio a lo largo de cualquier unidad de longitud es mayor . ^{[ 5 ]} Véase intercambio a contracorriente .
3. En un intercambiador de calor de flujo cruzado o de placas cruzadas , los fluidos viajan aproximadamente perpendiculares entre sí con eficiencias entre 50 y 70% en el aire. ^{[ 5 ]}

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  Figura 1: Intercambiador de calor de carcasa y tubos , paso único (flujo paralelo 1-1)
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  Figura 2: Intercambiador de calor de carcasa y tubos, lado de los tubos de 2 pasos (flujo cruzado 1-2)
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  Figura 3: Intercambiador de calor de carcasa y tubos, lado de la carcasa de 2 pasos, lado de los tubos de 2 pasos (contracorriente 2-2)

Para aumentar la eficiencia, los intercambiadores de calor se diseñan para maximizar la superficie de contacto entre los dos fluidos, minimizando la resistencia (caída de presión) al flujo. La eficiencia del intercambiador se puede incrementar mediante la adición de elementos de transferencia de calor: aletas, corrugaciones, hendiduras o rejillas en una o ambas direcciones, que aumentan la superficie y pueden canalizar el flujo o generar turbulencias . Sin embargo, se debe tener cuidado al añadir estos elementos, ya que pueden atrapar o atraer partículas durante el funcionamiento, lo que provoca obstrucciones, ensuciamiento y una mayor resistencia que reduce y, con el tiempo, puede eliminar cualquier beneficio inicial en la eficiencia en comparación con un intercambiador sin dichos elementos. Para restaurar la eficiencia del intercambiador a su estado original, puede ser necesario realizar un mantenimiento preventivo.

La temperatura de conducción a través de la superficie de transferencia de calor varía con la posición, pero se puede definir una temperatura media aproximada. En la mayoría de los sistemas sencillos, esta es la " diferencia de temperatura media logarítmica " (LMTD). En ocasiones, no se dispone de un conocimiento directo de la LMTD y se utiliza el método NTU .

El diseño y la fabricación de intercambiadores de calor están sujetos a numerosas normativas, que varían según la región en la que se vayan a utilizar.

Los códigos de diseño y fabricación incluyen: Código ASME de calderas y recipientes a presión (EE. UU.); PD 5500 (Reino Unido); BS 1566 (Reino Unido); ^{[ 6 ]} EN 13445 (UE); ^{[ 7 ]} CODAP (Francés); Reglamento de seguridad de equipos a presión de 2016 (PER) (Reino Unido); Directiva de equipos a presión (UE); NORSOK (Noruego); TEMA ; ^{[ 8 ]} API 12; API 560 ^{[ 9 ]} ; API 660 ^{[ 10 ]} .

Los intercambiadores de calor presentan diseños únicos, pero generalmente se clasifican en las siguientes categorías generales:

• Tubo doble
• Carcasa y tubo
• Tubo y aleta (placa aleteada)
• Placa y aleta
• Placa y caparazón
• rueda adiabática
• Plato de almohada
• Contacto directo

Los intercambiadores de calor de doble tubo son los más sencillos, lo que permite un menor coste y mantenimiento. Si bien en el pasado se utilizaban ampliamente en diversas aplicaciones, actualmente se emplean principalmente para enseñar a los estudiantes los fundamentos del diseño de intercambiadores de calor, ya que las leyes físicas básicas son las mismas para todos ellos. Su baja eficiencia, sumada a su tamaño relativamente grande, ha llevado a las industrias modernas a optar por intercambiadores de calor más eficientes, como los de carcasa y tubos o de placas.

Cuando un fluido fluye a través del tubo más pequeño, el otro fluye a través del espacio anular entre ambos tubos. En un intercambiador de calor de doble tubo, estos flujos pueden ser paralelos o contracorrientes.

La figura anterior ilustra las direcciones de flujo paralelo y contracorriente del intercambiador de fluidos.

Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos constan de una serie de tubos que contienen un fluido que debe calentarse o enfriarse. Un segundo fluido, contenido en una carcasa exterior, circula sobre los tubos que se calientan o enfrían, proporcionando o absorbiendo el calor necesario. Un conjunto de tubos se denomina haz de tubos y puede estar compuesto por varios tipos de tubos: lisos, con aletas longitudinales, curvados, en U, etc. Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos se utilizan normalmente en aplicaciones de alta presión y alta temperatura (con presiones superiores a 30 bar y temperaturas superiores a 260 °C) ^{[ 21 ]} debido a su robustez gracias a su forma. Existen muchas variaciones en el diseño de carcasa y tubos; sin embargo, su construcción debe realizarse siguiendo las normas industriales: TEMA ^{[ 22 ]} . Normalmente, los extremos de cada tubo se conectan a cámaras de distribución (a veces llamadas cajas de agua) mediante orificios en las placas tubulares.

Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos presentan muchas variantes debido a la variedad de características de diseño disponibles:

• Diámetro del tubo: El uso de tubos de pequeño diámetro hace que el intercambiador de calor sea económico y compacto. Sin embargo, aumenta la probabilidad de que se ensucie más rápidamente y su pequeño tamaño dificulta la limpieza mecánica de la suciedad acumulada. Para solucionar los problemas de ensuciamiento y limpieza, se pueden utilizar tubos de mayor diámetro. Por lo tanto, para determinar el diámetro del tubo, se deben considerar el espacio disponible, el costo y la naturaleza de la suciedad de los fluidos.
• Forma del tubo: La forma del tubo puede ser más ovalada o aerodinámica para mejorar la transferencia de calor y reducir la caída de presión. ^{[ 23 ]}
• Espesor del tubo: El espesor de la pared de los tubos se determina generalmente para garantizar:
  • Hay suficiente espacio para la corrosión.
  • Esa vibración inducida por el flujo tiene resistencia
  • Resistencia axial
  • Disponibilidad de repuestos
  • Resistencia circunferencial (para soportar la presión interna del tubo)
  • Resistencia al pandeo (para soportar la sobrepresión en la carcasa)
• Longitud de los tubos: los intercambiadores de calor suelen ser más económicos cuando tienen un diámetro de carcasa menor y tubos largos. Por lo tanto, normalmente se busca que el intercambiador de calor sea lo más largo posible sin exceder la capacidad de producción. Sin embargo, existen muchas limitaciones, como el espacio disponible en el lugar de instalación y la necesidad de disponer de tubos con una longitud que duplique la requerida (para poder extraerlos y reemplazarlos). Además, los tubos largos y delgados son difíciles de extraer y reemplazar.
• Paso de los tubos: al diseñar los tubos, es conveniente asegurarse de que el paso entre ellos (es decir, la distancia entre los centros de tubos adyacentes) no sea inferior a 1,25 veces el diámetro exterior de los tubos. Un paso mayor entre tubos conlleva un diámetro total de la carcasa mayor, lo que resulta en un intercambiador de calor más caro.
• Corrugación de tubos: este tipo de tubos, utilizados principalmente para los tubos interiores, aumenta la turbulencia de los fluidos y el efecto es muy importante en la transferencia de calor, lo que proporciona un mejor rendimiento.
• Disposición de los tubos: se refiere a la forma en que se colocan los tubos dentro de la carcasa. Existen cuatro tipos principales de disposición de tubos: triangular (30°), triangular girada (60°), cuadrada (90°) y cuadrada girada (45°). Las disposiciones triangulares se utilizan para lograr una mayor transferencia de calor, ya que fuerzan al fluido a fluir de forma más turbulenta alrededor de las tuberías. Las disposiciones cuadradas se utilizan en casos de alta acumulación de incrustaciones y donde la limpieza es más frecuente.
• Diseño de deflectores: Los deflectores se utilizan en intercambiadores de calor de carcasa y tubos para soportar los tubos y dirigir el fluido de forma natural o para crear turbulencia (aumentando la mezcla del fluido) a través del haz de tubos. Se colocan perpendicularmente a la carcasa y sujetan el haz, evitando que los tubos se comben a lo largo de una longitud considerable. También pueden evitar que los tubos vibren. El tipo de deflector más común es el segmentado. Los deflectores segmentados semicirculares están orientados a 180 grados con respecto a los deflectores adyacentes, lo que obliga al fluido a fluir hacia arriba y hacia abajo entre el haz de tubos. El espaciado de los deflectores es de gran importancia termodinámica al diseñar intercambiadores de calor de carcasa y tubos. Los deflectores deben espaciarse considerando la conversión de la caída de presión y la transferencia de calor. Para una optimización termoeconómica, se sugiere que los deflectores no estén espaciados a menos del 20 % del diámetro interior de la carcasa. Un espaciado excesivo de los deflectores provoca una mayor caída de presión debido a la redirección del flujo. En consecuencia, tener los deflectores demasiado separados significa que puede haber puntos más fríos en las esquinas entre los deflectores. También es importante asegurarse de que los deflectores estén lo suficientemente cerca para que los tubos no se comben. El otro tipo principal de deflector es el deflector de disco y rosquilla, que consta de dos deflectores concéntricos. Un deflector exterior, más ancho, parece una rosquilla, mientras que el deflector interior tiene forma de disco. Este tipo de deflector obliga al fluido a pasar alrededor de cada lado del disco y luego a través del deflector de rosquilla, generando un tipo diferente de flujo de fluido. Los deflectores se utilizan para soportar los tubos, dirigir el flujo de fluido hacia los tubos de una manera aproximadamente natural y maximizar la turbulencia del fluido de la carcasa. Hay muchos tipos diferentes de deflectores, y la elección de la forma, el espaciado y la geometría del deflector depende del caudal admisible de la caída en la fuerza del lado de la carcasa, la necesidad de soporte de los tubos y las vibraciones inducidas por el flujo. Hay varias variaciones de intercambiadores de carcasa y tubos disponibles; Las diferencias radican en la disposición de las configuraciones de flujo y en los detalles de construcción.
• Diseño de tubos y aletas: en aplicaciones de refrigeración de aire con tecnología de carcasa y tubos (como intercoolers o enfriadores de aire de carga para motores de combustión ), la diferencia en la transferencia de calor entre el aire y el fluido frío puede ser tal que se requiere aumentar la superficie de transferencia de calor en el lado del aire. Para ello, se pueden añadir aletas a los tubos para incrementar la superficie de transferencia de calor en el lado del aire y crear una configuración de tubos y aletas.

Los intercambiadores de calor con larga vida útil, ideales para entornos marinos y hostiles, pueden ensamblarse con carcasas de latón, tubos de cobre, deflectores de latón y cubos de extremo integrales de latón forjado ^{[ 24 ]} , acero inoxidable o titanio. ^{[ 25 ]} (Véase: Cobre en intercambiadores de calor ).

Carcasa y tubo en espiral

Una modificación al flujo perpendicular del HCHE típico implica el reemplazo de la carcasa por otro tubo en espiral, lo que permite que los dos fluidos fluyan en paralelo entre sí y requiere el uso de diferentes cálculos de diseño. ^{[ 30 ]} Estos son los intercambiadores de calor espirales (SHE), que pueden referirse a una configuración de tubo helicoidal (en espiral); más generalmente, el término se refiere a un par de superficies planas que se enrollan para formar los dos canales en una disposición de flujo a contracorriente. Cada uno de los dos canales tiene una trayectoria curva larga. Un par de puertos de fluido están conectados tangencialmente a los brazos exteriores de la espiral, y los puertos axiales son comunes, pero opcionales. ^{[ 31 ]}

La principal ventaja del intercambiador de calor de superficie (SHE) reside en su eficiente aprovechamiento del espacio. Esta característica se suele utilizar para optimizar el rendimiento, teniendo en cuenta las ventajas y desventajas inherentes al diseño de intercambiadores de calor. (Una de estas ventajas es la relación entre el coste de capital y el coste operativo). Un SHE compacto puede utilizarse para reducir el espacio ocupado y, por lo tanto, los costes de capital generales, mientras que un SHE sobredimensionado puede emplearse para obtener una menor caída de presión , menor consumo energético , mayor eficiencia térmica y menores costes energéticos.

Construcción

La distancia entre las láminas en los canales espirales se mantiene mediante espárragos espaciadores soldados antes del laminado. Una vez laminado el paquete espiral principal, se sueldan los bordes superior e inferior alternos y cada extremo se cierra con una tapa plana o cónica con junta, atornillada al cuerpo. Esto garantiza que no se mezclen los dos fluidos. Cualquier fuga se produce desde la tapa periférica hacia la atmósfera o hacia un conducto que contiene el mismo fluido. ^{[ 32 ]}

Autolimpiable

Los intercambiadores de calor espirales se utilizan a menudo para calentar fluidos que contienen sólidos y que, por lo tanto, tienden a ensuciar el interior del intercambiador. La baja caída de presión permite que el intercambiador de calor espiral gestione la suciedad con mayor facilidad. El intercambiador de calor espiral utiliza un mecanismo de autolimpieza, mediante el cual las superficies sucias provocan un aumento localizado de la velocidad del fluido, incrementando así la fricción sobre la superficie sucia, lo que ayuda a desalojar la obstrucción y a mantener limpio el intercambiador de calor. "Las paredes internas que componen la superficie de transferencia de calor suelen ser bastante gruesas, lo que hace que el intercambiador de calor espiral sea muy robusto y capaz de durar mucho tiempo en entornos exigentes". Además, son fáciles de limpiar, ya que se abren como un horno donde cualquier acumulación de suciedad se puede eliminar mediante lavado a presión .

Los filtros de agua autolimpiables se utilizan para mantener el sistema limpio y en funcionamiento sin necesidad de apagarlo ni de reemplazar los cartuchos y las bolsas.

Disposiciones de flujo

En un intercambiador de calor en espiral existen tres tipos principales de flujo:

• Flujo a contracorriente : Los fluidos fluyen en direcciones opuestas. Se utilizan para aplicaciones de condensación, enfriamiento de líquidos y gases. Generalmente, las unidades se montan verticalmente para condensar vapor y horizontalmente para procesar altas concentraciones de sólidos.
• Flujo espiral/flujo cruzado: Un fluido circula en espiral y el otro en flujo cruzado. En este tipo de intercambiador de calor espiral, los conductos de flujo se sueldan en ambos extremos. Este flujo es adecuado para gases de baja densidad, que circulan por el conducto cruzado, evitando así la pérdida de presión. También puede utilizarse en aplicaciones líquido-líquido si el caudal de un líquido es considerablemente mayor que el del otro.
• Flujo de vapor distribuido/en espiral: Este diseño corresponde a un condensador y suele montarse verticalmente. Está diseñado para el subenfriamiento tanto del condensado como de los gases no condensables. El refrigerante circula en espiral y sale por la parte superior. Los gases calientes que entran salen como condensado por la salida inferior.

Aplicaciones

El intercambiador de calor espiral es adecuado para aplicaciones como pasteurización, calentamiento de digestores, recuperación de calor, precalentamiento (véase: recuperador ) y enfriamiento de efluentes. Para el tratamiento de lodos, los intercambiadores de calor espirales suelen ser más pequeños que otros tipos de intercambiadores de calor. Estos se utilizan para transferir el calor.

Otro tipo de intercambiador de calor es el de placas . Estos intercambiadores están compuestos por numerosas placas delgadas, ligeramente separadas, con superficies muy grandes y pequeños conductos para la transferencia de calor. Las juntas sellan los espacios entre cada par de placas adyacentes, creando dos canales de flujo independientes. Este diseño permite que dos fluidos diferentes circulen por canales alternos sin mezclarse. Las placas se fijan mediante soldadura y atornillado para garantizar la integridad estructural y evitar fugas. Los avances en la tecnología de juntas y soldadura fuerte han hecho que el intercambiador de calor de placas sea cada vez más práctico.

En aplicaciones de climatización (HVAC) , los intercambiadores de calor de gran tamaño de este tipo se denominan de placas y bastidores . Cuando se utilizan en circuitos abiertos, estos intercambiadores suelen ser de tipo junta para permitir su desmontaje, limpieza e inspección periódicos. Existen muchos tipos de intercambiadores de calor de placas con unión permanente, como los de placas soldadas por inmersión, soldadura al vacío y soldadura fuerte, y a menudo se especifican para aplicaciones de circuito cerrado, como la refrigeración . Los intercambiadores de calor de placas también difieren en los tipos de placas que se utilizan y en sus configuraciones. Algunas placas pueden estar estampadas con patrones en forma de chevrón, con hendiduras u otros diseños, mientras que otras pueden tener aletas y/o ranuras mecanizadas.

En comparación con los intercambiadores de carcasa y tubos, la configuración de placas apiladas suele tener menor volumen y costo. Otra diferencia radica en que los intercambiadores de placas generalmente manejan fluidos de baja a media presión, a diferencia de los de carcasa y tubos, que manejan presiones medias y altas. Una tercera diferencia importante es que los intercambiadores de placas emplean mayor flujo a contracorriente que flujo cruzado, lo que permite menores diferencias de temperatura de aproximación, mayores cambios de temperatura y una mayor eficiencia.

Los patrones de superficie corrugada de las placas cumplen dos funciones cruciales: aumentan la superficie disponible para la transferencia de calor y generan un flujo turbulento que optimiza el rendimiento térmico. En la configuración a contracorriente, los dos fluidos fluyen en direcciones opuestas a través de canales adyacentes, lo que maximiza la diferencia de temperatura disponible para el intercambio de calor y mejora la eficiencia.

Las juntas ubicadas entre las placas del bastidor exterior y las placas de presión interiores crean un sellado fiable que evita la contaminación cruzada. El diseño de distribución garantiza que el fluido fluya por toda la superficie de transferencia de calor, previniendo zonas estancadas donde podrían acumularse depósitos. Los intercambiadores de calor de placas se fabrican en diversas configuraciones, incluyendo placas y bastidor, placas y carcasa, y diseños en espiral, con diferentes profundidades, tamaños y patrones de corrugación de las placas para adaptarse a aplicaciones y requisitos de rendimiento específicos.

Este tipo de intercambiador de calor utiliza conductos tipo sándwich con aletas para aumentar la eficacia de la unidad. Los diseños incluyen flujo cruzado y contracorriente, junto con diversas configuraciones de aletas, como aletas rectas, aletas desplazadas y aletas onduladas.

Los intercambiadores de calor de placas y aletas suelen estar fabricados con aleaciones de aluminio, que proporcionan una alta eficiencia de transferencia de calor. Este material permite que el sistema funcione con una menor diferencia de temperatura y reduce el peso del equipo. Los intercambiadores de calor de placas y aletas se utilizan principalmente en aplicaciones de baja temperatura, como plantas de licuefacción de gas natural, helio y oxígeno , plantas de separación de aire e industrias del transporte, como motores de automóviles y aeronaves .

Ventajas de los intercambiadores de calor de placas y aletas:

• Alta eficiencia de transferencia de calor, especialmente en el tratamiento de gases.
• Mayor superficie de transferencia de calor
• Es aproximadamente 5 veces más ligero que un intercambiador de calor de carcasa y tubos.
• Capaz de soportar alta presión

Desventajas de los intercambiadores de calor de placas y aletas:

• Podría provocar obstrucciones ya que los conductos son muy estrechos.
• Es difícil limpiar los caminos.
• Las aleaciones de aluminio son susceptibles a la fragilización por mercurio líquido.

El intercambiador de calor de placas y carcasa se construye completamente sin juntas, lo que garantiza la estanqueidad a altas presiones y temperaturas. Dentro de la carcasa se encuentra un conjunto de placas circulares totalmente soldadas, fabricadas mediante el prensado y corte de placas redondas y su posterior soldadura. Unas boquillas dirigen el flujo hacia dentro y hacia fuera del conjunto de placas (el conducto de flujo del lado de las placas). Este conjunto de placas soldadas se ensambla en una carcasa exterior que crea un segundo conducto de flujo (el lado de la carcasa). La tecnología de placas y carcasa ofrece una alta transferencia de calor, alta presión, alta temperatura de funcionamiento , tamaño compacto, baja acumulación de incrustaciones y baja temperatura de aproximación.

Los intercambiadores de calor de rueda adiabática utilizan un fluido o sólido intermedio para almacenar calor, que luego se transfiere al otro lado del intercambiador para ser liberado. Dos ejemplos de esto son las ruedas adiabáticas, que consisten en una rueda grande con roscas finas que giran a través de los fluidos caliente y frío, y los intercambiadores de calor de fluidos.

En la industria láctea, se suele utilizar un intercambiador de calor de placas tipo almohada para enfriar la leche en tanques de acero inoxidable . Este intercambiador puede cubrir prácticamente toda la superficie del tanque, sin los espacios que se producirían entre las tuberías soldadas al exterior. Las placas tipo almohada también pueden fabricarse como placas planas apiladas dentro del tanque. Su superficie relativamente plana facilita la limpieza, especialmente en aplicaciones estériles.

La placa de soporte puede construirse con una lámina delgada de metal soldada a la superficie más gruesa de un tanque o recipiente, o con dos láminas delgadas soldadas entre sí. La superficie de la placa se suelda con un patrón regular de puntos o un patrón serpentino de líneas de soldadura. Tras la soldadura, el espacio confinado se presuriza con la fuerza suficiente para provocar la expansión directa del metal delgado, creando un abultamiento alrededor de las soldaduras. Esto proporciona espacio para que fluyan los fluidos del intercambiador de calor y crea la apariencia característica de una almohada hinchada formada por metal.

Los intercambiadores de calor de contacto directo implican la transferencia de calor entre corrientes calientes y frías de dos fases en ausencia de una pared separadora. ^{[ 33 ]} Por lo tanto, dichos intercambiadores de calor se pueden clasificar como:

• Gas – líquido
• líquido inmiscible – líquido
• Sólido-líquido o sólido-gas

La mayoría de los intercambiadores de calor de contacto directo pertenecen a la categoría Gas-Líquido, donde el calor se transfiere entre un gas y un líquido en forma de gotas, películas o aerosoles. ^{[ 21 ]}

Este tipo de intercambiadores de calor se utilizan predominantemente en sistemas de aire acondicionado , humidificación , calentamiento de agua industrial , refrigeración de agua y plantas de condensación. ^{[ 34 ]}

El uso de aletas en un intercambiador de calor tubular es común cuando uno de los fluidos de trabajo es un gas a baja presión, y es típico en intercambiadores de calor que funcionan con aire ambiente, como los radiadores de automóviles y los condensadores de aire de los sistemas de climatización . Las aletas aumentan drásticamente la superficie de intercambio de calor, mejorando la eficiencia de la conducción térmica a un fluido con muy baja conductividad térmica , como el aire. Las aletas suelen estar hechas de aluminio o cobre, ya que deben conducir el calor desde el tubo a lo largo de su longitud, y generalmente son muy delgadas.

Los principales tipos de construcción de intercambiadores de tubos aleteados (tubos y aletas) son:

• Una pila de placas metálicas espaciadas uniformemente actúa como aletas, y los tubos se insertan a presión a través de orificios precortados en las aletas. Generalmente, se logra un buen contacto térmico mediante la deformación de las aletas alrededor del tubo. Esta es la construcción típica para serpentines de aire de sistemas de climatización y grandes condensadores de refrigeración .
• Las aletas se enrollan en espiral sobre tubos individuales formando una tira continua; luego, los tubos se pueden agrupar, doblar en forma de serpentina o enrollar en grandes espirales.
• Se colocan tiras metálicas en zigzag entre tubos rectangulares planos, a menudo soldadas o unidas mediante soldadura fuerte para lograr una buena resistencia térmica y mecánica. Esto es común en intercambiadores de calor de baja presión, como los radiadores de refrigeración por agua . Los tubos planos convencionales se expanden y deforman si se exponen a altas presiones, pero los tubos planos con microcanales permiten utilizar esta construcción a altas presiones. ^{[ 36 ]}

Para los tubos que se encuentran dentro de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos, se puede utilizar una construcción con aletas apiladas o enrolladas en espiral cuando se requiere una transferencia térmica de alta eficiencia a un gas.

En la refrigeración de componentes electrónicos, los disipadores de calor , en particular los que utilizan tubos de calor , pueden tener una construcción de aletas apiladas.

Los intercambiadores de calor que utilizan un sistema de transferencia de calor bifásico son condensadores, calderas y evaporadores. Los condensadores son instrumentos que toman y enfrían gas o vapor caliente hasta el punto de condensación, transformándolo en líquido. El punto en el que un líquido se convierte en gas se denomina vaporización, y viceversa, condensación. El condensador de superficie es el tipo más común e incluye un dispositivo de suministro de agua. La figura 5 muestra un condensador de superficie de dos pasos.

La presión del vapor a la salida de la turbina es baja donde la densidad del vapor es muy baja y el caudal es muy alto. Para evitar una disminución de la presión durante el flujo de vapor desde la turbina al condensador, este último se ubica debajo y se conecta a la turbina. Dentro de los tubos, el agua de refrigeración circula en paralelo, mientras que el vapor desciende verticalmente desde la amplia abertura superior y recorre el tubo.

Además, las calderas se clasifican como la primera aplicación de los intercambiadores de calor. El término generador de vapor se utilizaba habitualmente para describir una caldera donde la fuente de calor es un flujo de líquido caliente, en lugar de los productos de la combustión. Las calderas se fabrican según sus dimensiones y configuraciones. Algunas solo producen fluido caliente, mientras que otras se fabrican para la producción de vapor.

Además de calentar o enfriar fluidos en una sola fase , los intercambiadores de calor pueden usarse para calentar un líquido para evaporarlo (o hervirlo) o como condensadores para enfriar un vapor y condensarlo a un líquido. En plantas químicas y refinerías , los rehervidores que se usan para calentar la alimentación entrante para las torres de destilación suelen ser intercambiadores de calor. ^{[ 42 ] [ 43 ]} Los sistemas de destilación suelen usar condensadores para condensar los vapores destilados de nuevo en líquido. Las centrales eléctricas que usan turbinas de vapor suelen usar intercambiadores de calor para hervir agua y convertirla en vapor . Los intercambiadores de calor o unidades similares para producir vapor a partir de agua a menudo se llaman calderas o generadores de vapor. En las centrales nucleares llamadas reactores de agua a presión , intercambiadores de calor grandes especiales transfieren calor del sistema primario (planta del reactor) al sistema secundario (planta de vapor), produciendo vapor a partir de agua en el proceso. Estos se llaman generadores de vapor . Todas las centrales eléctricas de combustibles fósiles y nucleares que utilizan turbinas de vapor tienen condensadores de superficie para convertir el vapor de escape de las turbinas en condensado (agua) para su reutilización. ^{[ 44 ] [ 45 ] [ 46 ]} Para conservar energía y capacidad de refrigeración en plantas químicas y de otro tipo, los intercambiadores de calor regenerativos pueden transferir calor de una corriente que debe enfriarse a otra corriente que debe calentarse, como la refrigeración de destilados y el precalentamiento de la alimentación del rehervidor.

Este término también puede referirse a intercambiadores de calor que contienen un material con cambio de fase en su estructura. Generalmente, se trata de una transición de sólido a líquido debido a la pequeña diferencia de volumen entre ambos estados. Este cambio de fase actúa eficazmente como amortiguador, ya que se produce a temperatura constante, pero permite que el intercambiador de calor absorba calor adicional. Un ejemplo de su aplicación en la electrónica de alta potencia para aeronaves es su uso en este campo.

Los intercambiadores de calor que funcionan en regímenes de flujo multifásico pueden estar sujetos a la inestabilidad de Ledinegg .

Una unidad de recuperación de calor residual (WHRU, por sus siglas en inglés) es un intercambiador de calor que recupera el calor de una corriente de gas caliente y lo transfiere a un fluido de trabajo, generalmente agua o aceites. La corriente de gas caliente puede ser el gas de escape de una turbina de gas o un motor diésel, o bien un gas residual de la industria o una refinería.

Los sistemas de gran tamaño con flujos de gas de alto volumen y temperatura, típicos en la industria, pueden beneficiarse del ciclo Rankine de vapor (SRC) en una unidad de recuperación de calor residual, pero estos ciclos resultan demasiado costosos para sistemas pequeños. La recuperación de calor de sistemas de baja temperatura requiere fluidos de trabajo diferentes al vapor.

Una unidad de recuperación de calor residual de ciclo Rankine orgánico (ORC) puede ser más eficiente en el rango de bajas temperaturas utilizando refrigerantes que hierven a temperaturas más bajas que el agua. Los refrigerantes orgánicos típicos son el amoníaco , el pentafluoropropano (R-245fa y R-245ca) y el tolueno .

El refrigerante se calienta en el evaporador mediante una fuente de calor , produciendo vapor sobrecalentado. Este fluido se expande en la turbina para convertir la energía térmica en energía cinética, la cual se transforma en electricidad en el generador eléctrico. Este proceso de transferencia de energía disminuye la temperatura del refrigerante, que a su vez se condensa. El ciclo se cierra y completa mediante una bomba que devuelve el fluido al evaporador.

Otro tipo de intercambiador de calor es el intercambiador de calor de superficie rascada (dinámica) . Este se utiliza principalmente para calentar o enfriar productos de alta viscosidad , en procesos de cristalización , evaporación y aplicaciones con alta tendencia a la incrustación . Se logran tiempos de funcionamiento prolongados gracias al raspado continuo de la superficie, evitando así la incrustación y consiguiendo una tasa de transferencia de calor constante durante el proceso.

Uno de los usos más extendidos de los intercambiadores de calor es en refrigeración y aire acondicionado . Este tipo de intercambiadores se conoce comúnmente como serpentines de aire , o simplemente serpentines debido a su tubería interna a menudo serpentina, o condensadores en el caso de la refrigeración , y suelen ser de tubo aleteado. Los serpentines de HVAC de líquido a aire, o de aire a líquido, suelen tener una configuración de flujo cruzado modificado. En los vehículos, los serpentines de calor se denominan a menudo núcleos de calefacción .

En el lado líquido de estos intercambiadores de calor, los fluidos comunes son agua, una solución de agua y glicol, vapor o refrigerante . Para serpentines de calefacción , el agua caliente y el vapor son los más comunes, y este fluido caliente es suministrado por calderas , por ejemplo. Para serpentines de refrigeración , el agua fría y el refrigerante son los más comunes. El agua fría es suministrada por un enfriador que puede estar ubicado muy lejos, pero el refrigerante debe provenir de una unidad condensadora cercana. Cuando se utiliza un refrigerante, el serpentín de refrigeración es el evaporador y el serpentín de calefacción es el condensador en el ciclo de refrigeración por compresión de vapor . Los serpentines de HVAC que utilizan esta expansión directa de refrigerantes se denominan comúnmente serpentines DX . Algunos serpentines DX son de tipo "microcanal". ^{[ 36 ]}

En el lado del aire de las serpentinas de HVAC existe una diferencia significativa entre las utilizadas para calefacción y las utilizadas para refrigeración. Debido a la psicrometría , el aire que se enfría a menudo presenta condensación de humedad, excepto en flujos de aire extremadamente secos. Calentar parte del aire aumenta su capacidad para retener agua. Por lo tanto, las serpentinas de calefacción no necesitan considerar la condensación de humedad en su lado del aire, pero las serpentinas de refrigeración deben diseñarse y seleccionarse adecuadamente para manejar sus cargas particulares de humedad latente (humedad) y sensible (refrigeración). El agua que se elimina se llama condensado .

En muchos climas, las serpentinas de los sistemas de climatización (HVAC) que utilizan agua o vapor pueden estar expuestas a temperaturas bajo cero. Debido a que el agua se expande al congelarse, estos intercambiadores de calor de paredes delgadas, que suelen ser costosos y difíciles de reemplazar, pueden dañarse o destruirse fácilmente con una sola helada. Por ello, la protección contra la congelación de las serpentinas es una preocupación fundamental para los diseñadores, instaladores y operadores de sistemas HVAC.

La introducción de hendiduras colocadas dentro de las aletas de intercambio de calor controló la condensación, permitiendo que las moléculas de agua permanecieran en el aire enfriado. ^{[ 47 ]}

Los intercambiadores de calor en las calderas de combustión directa , comunes en muchas viviendas, no son serpentines. Se trata, en cambio, de intercambiadores de calor gas-aire, generalmente fabricados con chapa de acero estampada. Los productos de la combustión circulan por un lado de estos intercambiadores, y el aire caliente por el otro. Por lo tanto, una grieta en el intercambiador de calor representa una situación peligrosa que requiere atención inmediata, ya que los productos de la combustión pueden entrar en el espacio habitable.

Debido a la gran cantidad de variables involucradas, seleccionar los intercambiadores de calor óptimos para una capacidad objetivo (kW) puede resultar complejo. Si bien es posible realizar cálculos manuales, generalmente se requieren muchas iteraciones. Por ello, lo más habitual es que los parámetros del intercambiador de calor se modifiquen y simulen mediante programas informáticos hasta seleccionar el intercambiador deseado, ya sea por los diseñadores del sistema, que suelen ser ingenieros , o por los proveedores de equipos.

Los programas informáticos pueden variar los siguientes parámetros de simulación dimensional.

• Número de núcleos
• Número de pasadas y placas/tubos de microcanales para cada pasada.
• Radio del tubo
• Altura/Longitud/Profundidad del microcanal Número de canales por placa, radio o ancho/altura del canal, paso Distancia entre canales y distancia a la superficie
• Forma, tipo, grosor, longitud y paso de la aleta

Para seleccionar un intercambiador de calor adecuado, los diseñadores del sistema (o los proveedores de equipos) considerarían primero las limitaciones de diseño de cada tipo de intercambiador de calor. Si bien el costo suele ser el criterio principal, existen otros criterios de selección importantes:

• Capacidad de intercambio de calor (kW)
• Límites de alta/baja presión
• Rendimiento térmico
• rangos de temperatura
• Mezcla de productos (líquido/líquido, partículas o líquido con alto contenido de sólidos)
• Caída de presión a través del intercambiador
• Capacidad de flujo de fluido
• Facilidad de limpieza, mantenimiento y reparación
• Materiales necesarios para la construcción
• Capacidad y facilidad de expansión futura
• Selección de materiales, tales como cobre , aluminio , acero al carbono , acero inoxidable , aleaciones de níquel , cerámica , polímero y titanio . ^{[ 50 ] [ 51 ]}
• Tamaño. ^{[ 52 ]}

Se pueden proporcionar datos de rendimiento para un intercambiador de calor de un evaporador a diferentes caudales de aire, con una temperatura y humedad del aire de mezcla (fresco y recirculado) idealmente constantes. Se pueden utilizar factores de corrección para estimar el rendimiento a otras temperaturas o niveles de humedad del aire.

El monitoreo en línea de los intercambiadores de calor comerciales se realiza mediante el seguimiento del coeficiente global de transferencia de calor. Este coeficiente tiende a disminuir con el tiempo debido a la acumulación de incrustaciones.

Calculando periódicamente el coeficiente global de transferencia de calor a partir de los caudales y las temperaturas del intercambiador, el propietario del mismo puede estimar cuándo resulta económicamente rentable limpiarlo.

Mantener la seguridad y establecer el intervalo de inspección de un intercambiador de calor puede ser el resultado de una evaluación de riesgos o, de manera más amplia, de una buena práctica de fabricación . ^{[ 53 ]} Muchas industrias utilizan intercambiadores de calor para enfriar productos: leche, alimentos, cerveza, ingredientes farmacéuticos activos ^{[ 54 ]} que pueden estar regulados de manera más estricta y prescriptiva ^{[ 53 ]} por un organismo rector, la FDA (a través de la FSMA ) o la CFIA utilizando varios estándares de la industria: 3-A ^{[ 55 ]} .

Los intercambiadores de calor pueden mantenerse mediante ensayos no destructivos tubulares y otras técnicas para un rendimiento óptimo, para posiblemente prevenir la contaminación cruzada o las fugas utilizando diversos métodos de inspección y ensayo:

• Visual (bajo costo) ^{[ 56 ]} de los pernos, sujetadores, conexiones, carcasa, superficies, juntas, aletas, ventiladores y estructura, etc.
• Penetración de tinte para grietas
• Pruebas de fugas de gas mediante presión y helio, aire, tintes, etc.
• Prueba de presión hidrostática
• Las pruebas ultrasónicas (UT) pueden revelar el espesor restante de la pared y el grado de corrosión.
• Pruebas de conductividad mediante corrientes de Foucault
• Fuga de flujo magnético (MFL) ^{[ 57 ]}
• Endoscopio o fibroscopio para visualización interna
• Análisis de caída de presión
• Registro del rendimiento térmico

La incrustación se produce cuando las impurezas se depositan en la superficie de intercambio de calor. La deposición de estas impurezas puede disminuir significativamente la eficacia de la transferencia de calor con el tiempo y es causada por:

• Baja tensión cortante en la pared
• Bajas velocidades del fluido
• Altas velocidades del fluido
• Precipitación sólida del producto de reacción
• Precipitación de impurezas disueltas debido a temperaturas elevadas de la pared.

La tasa de ensuciamiento del intercambiador de calor se determina restando la reincorporación/supresión de partículas a la tasa de deposición. Este modelo fue propuesto originalmente en 1959 por Kern y Seaton.

Incrustaciones en intercambiadores de petróleo crudo . En el refinado comercial de petróleo crudo, este se calienta de 21 °C (70 °F) a 343 °C (649 °F) antes de entrar en la columna de destilación. Una serie de intercambiadores de calor de carcasa y tubos suelen intercambiar calor entre el petróleo crudo y otras corrientes de petróleo para calentarlo a 260 °C (500 °F) antes de calentarlo en un horno. Las incrustaciones se producen en el lado del crudo de estos intercambiadores debido a la insolubilidad de los asfaltenos. La naturaleza de la solubilidad de los asfaltenos en el petróleo crudo fue modelada con éxito por Wiehe y Kennedy. ^{[ 59 ]} La precipitación de asfaltenos insolubles en trenes de precalentamiento de crudo ha sido modelada con éxito como una reacción de primer orden por Ebert y Panchal ^{[ 60 ]} quienes ampliaron el trabajo de Kern y Seaton.      

Incrustaciones en el agua de refrigeración . Los sistemas de agua de refrigeración son susceptibles a las incrustaciones. El agua de refrigeración suele tener un alto contenido total de sólidos disueltos y sólidos coloidales en suspensión. La precipitación localizada de sólidos disueltos ocurre en la superficie del intercambiador de calor debido a que las temperaturas de la pared son superiores a la temperatura del fluido. Las bajas velocidades del fluido (menos de 3  ft/s) permiten que los sólidos en suspensión se depositen en la superficie del intercambiador de calor. El agua de refrigeración suele estar en el lado de los tubos de un intercambiador de carcasa y tubos porque es fácil de limpiar. Para prevenir las incrustaciones, los diseñadores suelen asegurarse de que la velocidad del agua de refrigeración sea superior a 0,9 m/s y que la temperatura del fluido se mantenga por debajo de 60 °C (140 °F) . Otros enfoques para controlar las incrustaciones combinan la aplicación "a ciegas" de biocidas y productos químicos antiincrustantes con pruebas de laboratorio periódicas.  

Los intercambiadores de calor se utilizan ampliamente en la industria para la refrigeración y el calentamiento de procesos industriales a gran escala. El tipo y el tamaño del intercambiador de calor se pueden adaptar a cada proceso en función del tipo de fluido, su fase, temperatura, densidad, viscosidad, presión, composición química y otras propiedades termodinámicas.

En muchos procesos industriales se desperdicia energía o se genera un flujo de calor residual. Los intercambiadores de calor permiten recuperar este calor y reutilizarlo calentando otro flujo dentro del mismo proceso. Esta práctica supone un importante ahorro para la industria, ya que el calor suministrado a otros flujos desde los intercambiadores provendría, de otro modo, de una fuente externa más costosa y perjudicial para el medio ambiente.

Los intercambiadores de calor se utilizan en muchas industrias, entre ellas:

• Tratamiento de aguas residuales
• Refrigeración
• Elaboración de vino y cerveza
• Refinación de petróleo
• Energía nuclear

En el tratamiento de aguas residuales, los intercambiadores de calor desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento de temperaturas óptimas dentro de los digestores anaeróbicos para favorecer el crecimiento de microorganismos que eliminan los contaminantes. Los tipos más comunes de intercambiadores de calor utilizados en esta aplicación son el intercambiador de calor de doble tubo y el intercambiador de calor de placas y bastidores.

En las aeronaves comerciales, los intercambiadores de calor se utilizan para extraer el calor del sistema de aceite del motor y calentar el combustible frío. ^{[ 67 ]} Esto mejora la eficiencia del combustible y reduce la posibilidad de que el agua atrapada en el combustible se congele en los componentes. ^{[ 68 ]}

Estimada en 17.500 millones de dólares estadounidenses en 2021, se prevé que la demanda mundial de intercambiadores de calor experimente un sólido crecimiento de aproximadamente el 5 % anual durante los próximos años. Se espera que el valor de mercado alcance los 27.000 millones de dólares estadounidenses para 2030. Con una creciente demanda de opciones respetuosas con el medio ambiente y un mayor desarrollo de oficinas, comercios y edificios públicos, se prevé que el mercado siga creciendo. ^{[ 69 ]}

Un intercambio de calor simple ^{[ 70 ] [ 71 ]} podría pensarse como dos tuberías rectas con flujo de fluido, que están conectadas térmicamente. Supongamos que las tuberías tienen la misma longitud L y transportan fluidos con capacidad calorífica.${\displaystyle C_{i}}$(energía por unidad de masa por unidad de cambio de temperatura) y sea el caudal másico de los fluidos a través de las tuberías, ambos en la misma dirección,${\displaystyle j_{i}}$(masa por unidad de tiempo), donde el subíndice i se aplica a la tubería 1 o a la tubería 2.

Los perfiles de temperatura para las tuberías son${\displaystyle T_{1}(x)}$y${\displaystyle T_{2}(x)}$donde x es la distancia a lo largo de la tubería. Supongamos un estado estacionario, de modo que los perfiles de temperatura no dependan del tiempo. Supongamos también que la única transferencia de calor desde un pequeño volumen de fluido en una tubería se produce hacia el elemento de fluido en la otra tubería en la misma posición; es decir, no hay transferencia de calor a lo largo de una tubería debido a diferencias de temperatura en ella. Según la ley de enfriamiento de Newton, la tasa de cambio de energía de un pequeño volumen de fluido es proporcional a la diferencia de temperaturas entre este y el elemento correspondiente en la otra tubería.

${\displaystyle {\frac {du_{1}}{dt}}=\gamma (T_{2}-T_{1})}$

${\displaystyle {\frac {du_{2}}{dt}}=\gamma (T_{1}-T_{2})}$

(esto es para flujo paralelo en la misma dirección y gradientes de temperatura opuestos, pero para intercambio de calor a contracorriente el signo es opuesto en la segunda ecuación delante de${\displaystyle \gamma (T_{1}-T_{2})}$ ), dónde${\displaystyle u_{i}(x)}$es la energía térmica por unidad de longitud y γ es la constante de conexión térmica por unidad de longitud entre las dos tuberías. Este cambio en la energía interna produce un cambio en la temperatura del elemento de fluido. La tasa de cambio temporal para el elemento de fluido arrastrado por el flujo es:

${\displaystyle {\frac {du_{1}}{dt}}=J_{1}{\frac {dT_{1}}{dx}}}$

${\displaystyle {\frac {du_{2}}{dt}}=J_{2}{\frac {dT_{2}}{dx}}}$

dónde${\displaystyle J_{i}={C_{i}}{j_{i}}}$es el "caudal másico térmico". Las ecuaciones diferenciales que rigen el intercambiador de calor se pueden escribir ahora como:

${\displaystyle J_{1}{\frac {\partial T_{1}}{\partial x}}=\gamma (T_{2}-T_{1})}$

${\displaystyle J_{2}{\frac {\partial T_{2}}{\partial x}}=\gamma (T_{1}-T_{2}).}$

Dado que el sistema se encuentra en estado estacionario, no existen derivadas parciales de la temperatura con respecto al tiempo, y dado que no hay transferencia de calor a lo largo de la tubería, no existen derivadas de segundo orden en x como se encuentra en la ecuación del calor . Estas dos ecuaciones diferenciales acopladas de primer orden pueden resolverse para obtener:

${\displaystyle T_{1}=A-{\frac {Bk_{1}}{k}}\,e^{-kx}}$

${\displaystyle T_{2}=A+{\frac {Bk_{2}}{k}}\,e^{-kx}}$

dónde${\displaystyle k_{1}=\gamma /J_{1}}$,${\displaystyle k_{2}=\gamma /J_{2}}$,

${\displaystyle k=k_{1}+k_{2}}$

(esto es para flujo paralelo, pero para flujo en sentido contrario el signo delante de ${\displaystyle k_{2}}$ es negativo, de modo que si ${\displaystyle k_{2}=k_{1}}$Para el mismo "caudal másico térmico" en ambas direcciones opuestas, el gradiente de temperatura es constante y las temperaturas son lineales en la posición x con una diferencia constante.${\displaystyle (T_{2}-T_{1})}$a lo largo del intercambiador, explicando por qué el diseño de intercambio a contracorriente es el más eficiente)

y A y B son dos constantes de integración aún no determinadas. Sea${\displaystyle T_{10}}$y${\displaystyle T_{20}}$sean las temperaturas en x=0 y sea${\displaystyle T_{1L}}$y${\displaystyle T_{2L}}$Sean las temperaturas al final de la tubería en x=L. Definamos las temperaturas promedio en cada tubería como:

${\displaystyle {\overline {T}}_{1}={\frac {1}{L}}\int _{0}^{L}T_{1}(x)dx}$

${\displaystyle {\overline {T}}_{2}={\frac {1}{L}}\int _{0}^{L}T_{2}(x)dx.}$

Utilizando las soluciones anteriores, estas temperaturas son:

Al elegir dos de las temperaturas anteriores, se eliminan las constantes de integración, lo que nos permite hallar las otras cuatro temperaturas. Hallamos la energía total transferida integrando las expresiones para la tasa de cambio temporal de la energía interna por unidad de longitud:

${\displaystyle {\frac {dU_{1}}{dt}}=\int _{0}^{L}{\frac {du_{1}}{dt}}\,dx=J_{1}(T_{1L}-T_{10})=\gamma L({\overline {T}}_{2}-{\overline {T}}_{1})}$

${\displaystyle {\frac {dU_{2}}{dt}}=\int _{0}^{L}{\frac {du_{2}}{dt}}\,dx=J_{2}(T_{2L}-T_{20})=\gamma L({\overline {T}}_{1}-{\overline {T}}_{2}).}$

Por conservación de la energía, la suma de las dos energías es cero. La cantidad${\displaystyle {\overline {T}}_{2}-{\overline {T}}_{1}}$Se conoce como la diferencia de temperatura media logarítmica y es una medida de la eficacia del intercambiador de calor para transferir energía térmica.

• Coulson, J. y Richardson, J. (1999). Ingeniería química: flujo de fluidos. Transferencia de calor y transferencia de masa: volumen 1; Reed Educational & Professional Publishing LTD.
• Dogan Eryener (2005), 'Optimización termoeconómica del espaciado de los deflectores para intercambiadores de calor de carcasa y tubos', Energy Conservation and Management, Volumen 47, Número 11–12, Páginas 1478–1489.
• GFHewitt, GLShires, TRBott (1994) Transferencia de calor en procesos, CRC Press, Inc, Estados Unidos de América.

• Software de diseño de intercambiadores de calor de carcasa y tubos para aplicaciones educativas (PDF)
• Intercambiador de calor de placas: cómo funcionan
• Directrices de la UE sobre equipos a presión
• Un concepto de gestión térmica para la aplicación en sistemas de energía de aeronaves más eléctricas (PDF)