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Área de transferencia de calor

El área efectiva de transferencia de calor de un sistema de camisa externa, según Humprey (1989), es el área lateral del tanque

 

Donde, AC es el área de transferencia de calor de la camisa (m2); DT es el diámetro del tanque (m); H es la altura alcanzada por la mezcla de fermentación dentro del reactor (m).

Es necesario remover el calor que se genera con el propósito de controlar la temperatura de la mezcla durante la fermentación, (entre 25 y 35ºC), . Por esta razón, se requieren áreas de transferencia que por lo general no se pueden alcanzar con el área disponible de la camisa. Consecuentemente, la mayoría de los fermentadores con capacidad superior a 1000 litros necesitan un serpentín interno.

Las superficies helicoidales tienen la ventaja de proporcionar una gran área de transferencia en un volumen determinado de fluido, pero son relativamente costosos y difíciles de mantener. El área de transferencia de calor de un sistema de serpentín interno (Figura 1), es

 

Figura 1. Reactor con serpentín interno

Donde, AS es el área de transferencia de calor del serpentín interno; d es el diámetro externo del tubo de serpentín; LS es la longitud del serpentín, LS = p DSnS ; DS es el diámetro del serpentín. Generalmente DS = (0,9DT ), para serpentines sencillos de una sola hilera, donde DT es el diámetro del reactor y nS es el número de espiras del serpentín y es igual a [HS /e + 1], donde HS es la altura del serpentín. Usualmente HS = 0,8H , donde H es la altura que alcanza la mezcla de fermentación dentro del reactor; e , es la separación entre espiras adyacentes (por lo general, e varía entre 2d y 4d ) .

Otro tipo de sistema de transferencia de calor, consiste en la utilización de intercambiadores de calor de doble tubo o de coraza y tubos, con diversas configuraciones de flujo. Kern (1965), presenta el diseño de tales equipos de manera detallada.