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8/17/2019 Unitarias: INTERCAMBIADOR DE CALOR
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Universidad Nacional Experimental
“Francisco de Miranda”
Operaciones Unitarias I
INTERCAMBIADORESDE CALOR
UNIDAD I
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ContenidINTERCAMBIADORES DE CALOR INTERCAMBIADORES DE CALOR Introducción Definiciones Básicas
Energía
Calor
Trabajo
Energía InternaTemperatra
!rimera "e# de la Termodin$mica
Trans%erencia de Calor
Mecanismos de Transferencia de
Calor Condcci&n
Convecci&n
'adiaci&n
Eui!os de Transferencia de Calor
(e acerdo al tipo de servicioDe acuerdo a su Configuración o
Construcción
Intercam"iador de Carcasa # Tu"o
EstrctraClasi%icaci&n
Elementos del Intercam"iadorde Calor de Carcasa # Tu"oTbos
(e%lectores o )a%les
Carcasa*
Selección del $luido!or los tbos
!or la carcasa
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ContenidINTERCAMBIADORES DE CALOR INTERCAMBIADORES DE CALOR Ca%da de &resión
Ecuaciones Básicas !ara elIntercam"iador de Calor
Condcci&n
Convecci&n
Coe%iciente global de trans%erencia decalor*
Factores de ensciamiento*
Coe%iciente limpio de trans%erencia de
calor
Diferencia de Tem!eratura MediaLo'ar%tmica (LMTD)
Diferencia de Tem!eratura MediaEfecti*a+
Tem!eratura de la &ared
&rocedimiento ,eneral de Dise-o
Ta"las # ,ráficos
Dise-o de un Intercam"iador de Calor de Carcasa #Tu"o
!rocedimiento manal +oja de C$lclo
!rograma
E*aluación de un Intercam"iador de Calor de Carcasa #Tu"o
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E.UI&OS DONDE SE REALI/A EL$EN0MENO DE TRAS&ORTE DE
TRAS$ERENCIA DE CALORENTRE DOS $LU1DOS
DefniciónINTERCAMBIADORES DE CALOR INTERCAMBIADORES DE CALOR
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Un intercam"iador de calor es un eui!outili2ado !ara enfriar un fluido ue está
más caliente de lo deseado3 transfiriendoeste calor a otro fluido ue esta fr%o #necesita ser calentado+
La transferencia de calor se reali2a atra*4s de una !ared metálica o de untu"o ue se!ara am"os fluidos
DefnicionINTERCAMBIADORES DE CALOR INTERCAMBIADORES DE CALOR
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La función "ásica de los intercam"iadores es latransferencia de ener'%a t4rmica entre dos omás fluidos a diferente tem!eratura+
El calor flu#e3 como resultado del 'radiente detem!eratura3 desde el fluido caliente 5acia el fr%oa tra*4s de una !ared de se!aración3 la cual sele denomina su!erficie o área de transferenciade calor+
Es decir3 no e6iste fuente de ener'%a t4rmica enun intercam"iador+
DefniciónINTERCAMBIADORES DE CALOR INTERCAMBIADORES DE CALOR
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Las funciones de un intercam"iador en la industria7
Recu!eración de calor7 la corriente fr%a recu!era !artedel calor contenido en la corriente caliente+ Es decir3calentamiento # enfriamiento de las corrientesin*olucradas3 las cuales flu#en simultáneamente aam"os lados del área de transferencia de calor+
E*a!oración7 una de las corrientes in*olucradas en elintercam"io de calor cam"ia de fase l%uida a *a!or+
Condensación7 una de las corrientes in*olucradas enel intercam"io de calor cam"ia de fase *a!or a fasel%uida+
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'e%rigerador 'ervidor
Condensador ,enerador de vapor
En%riador
Calentador
-obrecalentador
.apori/ador
Clasifcación
SEGÚN SU SERVICIO SEGÚN SU SERVICIO
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Enfriadores de aire+
ClasifcaciónSEGÚN SU CONFIGURACIÓN O
CONSTRUCCIÓN
SEGÚN SU CONFIGURACIÓN O
CONSTRUCCIÓN
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Enfriadores de aire+
Clasifcación
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Enfriadores de aire+
Clasifcación
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Clasifcación
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Intercam"iadores de do"le tu"o+
ClasifcaciónSEGÚN SU CONFIGURACIÓN O CONSTRUCCIÓN SEGÚN SU CONFIGURACIÓN O CONSTRUCCIÓN
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Intercam"iadores de do"le tu"o+
ClasifcaciónSEGÚN SU CONFIGURACIÓN O CONSTRUCCIÓN SEGÚN SU CONFIGURACIÓN O CONSTRUCCIÓN
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ClasifcaciónSEGÚN SU CONFIGURACIÓN O CONSTRUCCIÓN SEGÚN SU CONFIGURACIÓN O CONSTRUCCIÓN
Intercam"iadores ti!o carcasa # tu"o+
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Haz de tubo encerrado enuna carcasa cilíndrica, es elmás utilizado por su gran
versatilidad, de bajo costo,ácil de limpiar y se
encuentra disponible endierentes tamaños
Defnicion
INTERCAMBIADORES DECARCASA Y TUBO INTERCAMBIADORES DECARCASA Y TUBO
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INTERCAMBIADORES DE
CARCASA Y TUBO
INTERCAMBIADORES DE
CARCASA Y TUBO
!roporciona %ljos de calor elevados en relaci&n con s peso # volmen
Es relativamente %$cil de constrir en na gran variedad de tama0os
Es bastante %$cil de limpiar # reparar
Es vers$til # pede ser dise0ado para cmplir pr$cticamente con
cal1ier aplicaci&n
Características
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Carcaza cilíndrica
(e%lectores transversales
2ba%%les3
)o1illa de la carca/a
)o1illa de la carca/a
)o1illa para los tbos
Tubos
Placa de tubos
(e%lectores
longitdinales
)o1illa para los tbos
structuraINTERCAMBIADORES DE
CARCASA Y TUBO
INTERCAMBIADORES DE
CARCASA Y TUBO
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Clasifcación-e dise0an
TEMA7 T ubular E xchanger M anufacturers Association
-eg4n est$ndares pblicados por Asociación de Fabican!es dein!eca"biadoes !#b#$aes
Intercambiadores decarcaza y tubo
Los intercam"iadores de calor de tu"o # carcasa seclasifican de acuerdo a estándares 'enerales ue
contienen información so"re dise-o3 fa"ricación #materiales de construcción del eui!o+
La nomenclatura TEMA3 es un or'anismo uere'ula # norma la construcción # mantenimiento deestos eui!os
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Clasifcación-e dise0an
TEMA7 T ubular E xchanger M anufacturers Association
Clase R Clase C Clase B
%e!ó$eo & a'$icaciones e$acionadas
%ocesos (#)"icos
%o'ósi!os *enea$es
-eg4n est$ndares pblicados por Asociación de Fabican!es dein!eca"biadoes !#b#$aes
Intercambiadores decarcaza y tubo
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TEMA clase R7 est$ orientada a los re1erimientosm# severos de la indstria petrolera # aplicaciones de
proceso* Esta clase debe ser seleccionada en base ala drabilidad # segridad*
TEMA clase C7 -e tili/a para re1erimientosmoderados # aplicaciones de proceso en general* "as
condiciones para el so de este tipo de intercambiador
de calor son 1e los %actores de ensciamiento sean
menores de 5*55567 m89:C;< 25*558 =pie8:F;)TU3 #
las tolerancias de corrosi&n menores a 6 mm 2>;?
plg3*
TEMA clase B7 -on similares a los tipos C@ pero lastolerancias de man%actra son speriores* !or lo
general este tipo de intercambiador de calor@ no se saen re%inerías
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Tipo C peden ser e1ipos c#a %recencia de
mantenimiento es baja* En esta categoría se encentran los
intercambiadores de servicio aga;aga@ en%riadores de
aire@ # aplicaciones similares de corrientes 1e no sean=idrocarbrosA tambiBn se incl#en algnos servicios de
=idrocarbros livianos@ tales como intercambiadores para
%racciones livianos de crdo@ calentadores de aceite
lbricante # algnos calentadores de tan1es de scci&n*!ara estos servicios@ se debería considerar la constrcci&n
Clase C* Dn1e las nidades 1e se %abrican de acerdo a
la Clase ' o a la Clase C@ cmplen con todos los re1isitos
de los c&digos pertinentes@ 2D-ME otros c&digos
nacionales3A las nidades Clase C se dise0an para lograrna ma#or economía@ pdiBndose consegir n a=orro en
costos de =asta el 7 con respecto a las nidades Clase '*
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Estos tres ti!os a!lican !ara todos losintercam"iadores de carcasa # tu"o con laslimitaciones si'uientes
(i$metro interno de la carcasa menor o igal a G5 plgadas@ !resi&n por el lado de la carcasa 1e no exceda 6555 psig@ !rodcto di$metro interno de la carcasa por presi&n 1e no
excedade G5555 plg x psig*
Estas limitaciones se consideran !ara ue el es!esorde la carcasa no sea ma#or de 8 !ul'adas*
Los estándares TEMA contienen una sección de9"uena !ráctica recomendada: donde se !ro*eeinformación adicional !ara diámetro de carcasa
5asta ;
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Designación de intercambiadores AES
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Designación de intercambiadores AES
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Es el m$s com4n entre los cabe/ales %ijos@ se tili/a con
placa de tbo %ija@ tbos en %orma de U # bancos detbos removibles* Este tipo de cabe/al se tili/a mc=o
si se espera limpie/a %recente por el interior de los
tbos*
AESEs n barril cilíndrico o
canal con bridas en ambos
extremos@ no de los
cales permite el acceso alcanal # el otro se sjeta con
pernos a la =oja de tbos
%ija o a na brida al %inal de
la carca/a*Canal # carcasa desmonta"le
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AES
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AES
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AESEste tipo de cabe/alpresenta n canal
removible con na cbierta
integral soldado en nextremo # na brida en el
otro@ sjeta con pernos a la
=oja de tbos@ son m$s
econ&micos 1e los otrostipos # despBs de remover el
cabe/al se tiene acceso
ilimitado al =a/ de tbos*
-e sa con placa de tbo %ija@ tbos en %orma de U@ bancos detbos removibles # carca/as de di$metros grandes* Este tipo
de cabe/al es normalmente sado s&lo cando el %actor de
ensciamiento en el lado del tbo es menor 1e 5*55567
m8:C;< con limpie/a 1ímica especí%ica*
Casuete (Carcasa inte'rada
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AES
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AESEl canal con cbiertaremovible es integral con la
placa de tbo* Existen dostipo C
HEl canal viene pegado a la
carcasa con na conexi&n de
brida # es sada para tbos
en U # =aces removibles*HEl canal es integral con la
carcasa # es sada con
dise0os de placa de tbo %ija*
El so de cabe/ales tipo C con tbos en U # =acesremovibles no es recomendable@ pes el canal es integral
con el =a/ de tbo # esto complica s mantenimiento*
Canal inte'rado con !anel de tu"os# carcasa desmonta"le
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AESEste tipo de cabe/al esespecial para presiones altas@
se sa cando la presi&n de
dise0o en el lado de los tbosexcede G55 J!a man* Dprox
2>555 !si3* El canal # la placa
de tbo tienen constrcci&n
%orjada integral* "a cbiertadel canal est$ sjeta por
tornillos especiales de alta
presi&nCierre es!ecial a alta
!resión
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AES
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AES
L
Este ti!o de construcción es similaral ca"e2al anterior fi=o ti!o A+ Esusado en intercam"iadores de !lacade tu"o fi=o3 cuando se reuierelim!ie2a mecánica de los tu"os+
M
Este tipo de constrcci&n es similar alcabe/al anterior %ijo tipo )* Es sado enintercambiadores de placa de tbo %ijo*
N
Este tipo de constrcci&n es similar alcabe/al anterior %ijo tipo N* Es sado enintercambiadores de placa de tbo %ijo*
Ti!os de ca"e2al !osterior
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AES
&
Llamado cabezal flotante empacadoexternamente, es integral y está formadopor un canal posterior y placas de tubocon empaquetamiento sellador de juntas
contra la Carcasa. No se usa normalmentedebido a que las juntas con empacadurastienen tendencia a gotear. Este nuncadebe ser usado con hidrocarburos o confluidos txicos en el lado de la Carcasa
S
Este modelo es construido con una placa detubo flotante entre un anillo dividido y unacubierta de placa de tubo. El ensamblado de laplaca de tubo se puede mover librementedentro de la cubierta de la Carcasa. (Lacubierta de la Carcasa debe ser de diseño
removible para permitir el acceso alensamblado del cabezal flotante). A menos quelas filiales de las Empresas prefieran uncabezal diferente, este tipo de cabezalposterior es recomendable para uso con diseño
de haces de tubos removibles*
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AES
T
Este tipo es construido conplaca de tubos flotanteatornillada a la cubierta de laplaca de tubo. Este tipo puede
ser usado con cubierta deCarcasa integral o remo!ible"com#n$. %uchas filialesprefieren este tipo de cabezal
posterior con dise&os de hacesde tubos remo!ibles debido a lafacilidad en el alado del hazpara hacerle mantenimiento
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La !rimera letra es la indicati*a del ti!o del ca"e2alestacionario+
Los tipo A Canal ! cubierta desmontable" ! B Cas#uete" son
los m$s comunes+
La se'unda letra es la indicati*a del ti!o de carcasa+
La m$s com%n es la & de un paso" la ' de dos pasos es mas
complicada de mantener(
Los tipos )* + ! , se utilizan para reducir las perdidas de presión en el carcasa condensadores al vacío o gases a baja
presi&n3(
&l tipo - es el tipo de reher.idor de caldera utilizado en torre defraccionamiento+
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La tercera letra nos indica el ti!o de ca"e2al del e6tremo!osterior3 los de ti!o S 3 T # U son los más utili2ados+
&l tipo / cabezal flotante con dispositi.o de apo!o" el di$metrodel cabezal es ma!or #ue el de la carcasa ! ha! #uedesmontarlo para sacarlo(
&l tipo T Cabezal flotante sin contrabrida" puede sacarse sin
desmontar* pero necesita ma!or di$metro de carcasa para la
misma superficie de intercambio(
&l tipo 0 haz de tubo en 0" es el mas económico* pero a la
hora de mantenimiento necesita una gran .ariedad de
tubos de repuesto(
U i "i d d l d " f
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Un intercam"iador de calor de carcasa # tu"o conformea las Normas TEMA se identifica con
Tama-o 8>?;@8 Ti!o AES
8>7 el diámetro en !ul'adas de la carcasa (redondeadoal !ró6imo entero)+
;@87 la lon'itud nominal de los tu"os en !ul'adas (;!ie)+
A7 Ca"e2al anterior fi=o
E7 Carcasa de un solo !aso
S7 Ca"e2al flotante !osterior de anillos di*ididos
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(e cabe/al %ijo )EM
INTERCAMBIADORES DE
CARCASA Y TUBO
INTERCAMBIADORES DE
CARCASA Y TUBO
TIENEN LAS DOS &LACAS DE TUBOSOLDADAS A LA CARCASA
De ca"e2al fi=o Ca"e2al &osterior ti!os L M o N)
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De ca"e2al fi=o Ca"e2al &osterior 3 ti!os L3 M o N)
"as 8 placas de tbos soldadas a la carcasa@ #
son los intercambiadores m$s econ&micos para
dise0o de baja presi&n "os tbos interiores se peden limpiar
mec$nicamente despBs de remover la tapa del
canal
El banco de tbos no se pede extraer # slimpie/a exterior se debe reali/ar 1ímicamente*
-e tili/a para %lidos limpios por el lado de la
carcasa@ como vapor de aga@ re%rigerante@ gases@
entre otros@ los %lidos ensciantes deben circlar
por los tbos* No presentan niones internas por lo cal elimina
partes potenciales de %gas@
(e cabe/al %ijo Cabe/al !osterior@ tipos "@ M o N3
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(e cabe/al %ijo Cabe/al !osterior @ tipos "@ M o N3
"os tbos peri%Bricos se peden colocar m# cerca de la
cara interna de la carcasa
El n4mero de tbos para n determinado di$metro decarcasa es ma#or 1e para cal1ier otro tipo de
intercambiador -e peden tili/ar para altas presiones o %lidos t&xicos* "a combinaci&n de temperatras # coe%icientes de
expansi&n de la carcasa # los tbos drante el servicio
casan na expansi&n di%erencial 1e si no pede ser
absorbida por el e1ipo@ es recomendable tili/ar jnta de
expansi&n en la carcasa otro tipo de intercambiador*
Una jnta de expansi&n pede ser re1erida cando existana di%erencia de m$s de 8?:C 275:F3 entre la temperatra
promedio del metal del tbo # la temperatra promedio del
metal de la carca/a
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INTERCAMBIADORES DE
CARCASA Y TUBO
INTERCAMBIADORES DE
CARCASA Y TUBO
En %orma de “U” Tipo CFU
TIENEN UNA &LACA DONDE SE INSERTANLOS TUBOS EN $ORMA DE U3 LOSCUALES SE MUEEN LIBREMENTE EN
RELACI0N CON LA CARCASA
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INTERCAMBIADORES DE
CARCASA Y TUBO
INTERCAMBIADORES DE
CARCASA Y TUBO
(e cabe/al %lotantes Tipo DE-
SE CARACTERI/A &OR TENER UNA OA DETUBOS $IA MIENTRAS .UE LA OTRA $LOTALIBREMENTE &ERMITIENDO ELMOIMIENTO
DI$ERENCIAL ENTRE LA CARCASA EL TUBO
(e cabe/al %lotantes
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(e cabe/al %lotantes
-e caracteri/an por tener na =oja de tbos
%ija@ mientras 1e la otra %lota librementepermitiendo el movimiento di%erencial entre la
carcasa # los tbos -e pede extraer todo el =a/ de tbo para la
limpie/a* Existen catro tipos de cabe/ales %lotantes
TEMD -@ TEMD T@ TEMD < # TEMD !@ 1e
s&lo di%ieren en el dise0o del cabe/al Independientemente del dise0o del cabe/al
Bstos intercambiadores para n di$metro decarcasa dado@ peden alojar menos tbos
1e los tipo en %orma de U*
'esmiendo los tipos de intercambiadores de
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'esmiendo@ los tipos de intercambiadores de
tbo # carca/a@ en orden de incremento de
costos@ para rango de presiones desde
moderadas a altas@existentes son
1( Intercambiador de cabe/al %ijo*
2( Intercambiador con tbos en U*
3( Intercambiador de cabe/al %ijo con jnta deexpansi&n o jnta de empa1es*
4( Intercambiador de cabe/al %lotante*
El dise0ador debería elegir el tipo de
intercambiador menos costoso@ 1e sea
aplicable al caso en estdio*
t d l i t bi d d
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entos del intercambiador de carcasa y
El nFmero de carcasas de!ende del área reuerida# de la má6ima ca!acidad de un intercam"iadorindi*idual+
Normalmente los diámetros de casco estánlimitados a GH !ul'adas3 la lon'itud a G< !ies # el!eso del "anco de tu"os a ; toneladas+
&ara el mismo diámetro de carcasa el nFmero de
tu"os ue se !uede colocar dentro de ella de!endedel ti!o de intercam"iador3 e=em!lo3 los de ca"e2alfi=o tienen más tu"os ue los flotantes # estos másue los de "ancos de tu"os de arrastre (!ull
t5rou'5)+
CARCASA
t d l i t bi d d
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entos del intercambiador de carcasa y
Carcasas en serie7
Las carcasas mFlti!les tienen la *enta=a de
ele*ar el factor de corrección de tem!eratura$T o $N #
Carcasas en !aralelo7
Cuando se reuiere reducir la ca%da de!resión3 siem!re # cuando no se ten'anser*icios *iscosos o !rocesos de *a!ori2ación
CARCASA
t d l i t bi d d
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entos del intercambiador de carcasa y
!roporcionan la sper%icie de trans%erencia de calor entren %lido 1e %l#e dentro de ellos # otro 1e %l#e sobre s
sper%icie externa
TI&OS
!eden ser de sper%icie lisa o aleteado* "os intercambiadores convencionales de tbo # carcasa
san tbos de sper%icie lisa* * "os tbos con aletas amentan el $rea de trans%erencia@
pero cestan >*K veces el costo de n tbo liso del mismo
material*
TUBOS
entos del intercambiador de carcasa y
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entos del intercambiador de carcasa y
Estos est$n disponibles en cal1ier tipo de materialsado en la %abricaci&n de intercambiadores* -e
encentran disponibles en varios metales como
admiralt#@ latón @ acero de "a=o car"ono@ co"re@aluminio@ J
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entos del intercambiador de carcasa y
Estos est$n disponibles en na gran variedad deespesores* El espesor esta de%inido por el calibrador
)irming=am para alambre 2)8@
>G@ 85 # 8L pie@ siendo la comFn en refiner%as las de 8<
!ie+
TUBOS
entos del intercambiador de carcasa y
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entos del intercambiador de carcasa yTUBOS
"as longitdes de tbo no ma#or de K*6 m 28L pie3 son%$ciles de obtener*
Tbos m$s largos@ =asta de >8*8 m 2L5 pie3A para acero
al carbono # 8>*6 m 2K5 pie3 para aleaciones de cobrepeden encontrarse en los Estados Unidos*
-in embargo@ G*> m 285 pie3 de longitd de tbo es la
medida com4nmente pre%erida en las re%inerías@ an
cando longitdes grandes de tbos redcen el di$metro
de la carcasa # por lo tanto los costos del intercambiador*
entos del intercambiador de carcasa y
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entos del intercambiador de carcasa y
ES&ACIADO DE LOS TUBOS"os ori%icios de los tbos no peden taladrarse m# cerca no de otro@ #a
1e se debilita estrctralmente la placa de tbo
Es!aciado de tu"os (Tu"e &itc5 9&T:)7Es la distancia menor de centro a centro en tbos ad#acentes* "os
espaciamientos com4nmente sados se calclan como >*87 veces eldi$metro externo del tbo
entos del intercambiador de carcasa y
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entos del intercambiador de carcasa y
CLARO O LI,ADURA 9C:
Es la distancia mas corta entre dos tbos ad#acentes
Siendo C &t ? De6t
entos del intercambiador de carcasa y
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entos del intercambiador de carcasa y
ARRE,LO DE LOS TUBOS (TUBE LAOUT)7
Existen catro arreglos de tbos con respecto a la direcci&n transversalentre los bordes de los de%lectores en el lado de la carcasa cadrado (@
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El %lido de la carcasa debe ser limpio@ para %actores de ensciamiento de 5*558 pie8 =
:F ; )t* 25*55567 m8 :C ; 3 o menor con limpie/a 1ímica* -e tili/an para cal1ier tipo de rBgimen de %ljo* Un intercambiador con arreglo trianglar cesta menos por m8 1e no con arreglo de 5:
& L7: # trans%iere mas calor* "os de placa de tbos %ijos siempre san este arreglo* El arreglo trianglar de G5: es poco sado@ debido a 1e ss características
de trans%erencia de calor son bajas comparado con la alta caída de presi&n*
"a ventaja 1e tiene la con%igraci&n trianglar es 1e prodce m$s trblencia # por lo
tanto prodce mejores coe%icientes de pelícla por el lado de la carcasa 2como n 87
m$s 1e en la con%igraci&n en cadrado3 # s trans%erencia de calor es mc=o mejor*
Arre'lo Trian'ular rotadoArre'lo Trian'ular
y
Drreglo Cadrado 'otado Drreglo Cadrado
8/17/2019 Unitarias: INTERCAMBIADOR DE CALOR
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gg
Cuando la limpieza mecánica del lado externo de los tubos es requerida oexigida por la refnería*
El %lido de la carcasa debe ser scio@ %actor de ensciamiento en la carcasa es
ma#or 1e 5*558 pie8 = :F ; )t* * 25*55567 m8 :C ; 3Cando en re=ervidores existe n %ljo de calor G*555 )t;=r pie8*Cando existe %ljo trblento@ especialmente para casos limitados por la caída de
presi&n@ el arreglo de tbos en cadrado son pre%eribles@ debido a 1e el coe%iciente
de trans%erencia de calor es e1ivalente al del arreglo en cadrado rotado@ pero con
menos caída de presi&n*
Cuadrado rotado son preeridos cuando existe ujo laminar, debido a que elcoefciente de transerencia de calor es incrementado por la turbulencia
El arreglo de tubos para haces removibles pueden ser en cuadrado !"#$,en
cuadrado rotado %$ o triangular '"#$(
"a ventaja 1e tiene la con%igraci&n en cadrado es s %$cil accesibilidad para
8/17/2019 Unitarias: INTERCAMBIADOR DE CALOR
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Diámetro externo Triangular CuadradoRecomendación del mayor
espesor
mm pulg mm pulg mm pulg mm pulg BWG
19.05 3/4 23.8115/16 --- --- 2.41 0.095 13
19.05 3/4 --- --- 25.40 1 2.77 0.109 12
25.4 1 31.75 11/4 31.75 11/4 3.40 0.134 10
38.1 11/2 47.63 17/8 47.63 1
7/8 4.19 0.165 8
) '*(+ > 1 1.25 ! Di"#etro e!teriorde$ tu%o
1.25 ! Di"#etroe!terior de$ tu%o
--- ----
&e'er(idores ti)o
#ar#ita con *+50
*sig , f$uo de ca$or >
10.000 /' *ie2
9.5 3/8 9.5 3/8
entos del intercambiador de carcasa y
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entos del intercambiador de carcasa y
ES&EO o &LACA DE TUBOS
entos del intercambiador de carcasa y
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entos del intercambiador de carcasa y
ES&EO o &LACA DE TUBOS
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entos del intercambiador de carcasa y
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entos del intercambiador de carcasa yES&EO o &LACA DE TUBOS
entos del intercambiador de carcasa y
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entos del intercambiador de carcasa y
-on placas per%oradas seg4n el n4mero de tbos 1e
sjetan de extremo a extremo al =a/ de tbos de
trans%erencia # adem$s sirven como divisores del %ljo
lado de la cora/a # el %ljo del lado tbos*
"os espejos se encentran sellados permanentemente
por la expansi&n de los tbos & mediante na soldadra
perimetral en los extremos de los tbos # así no peda
=aber %gas bajo condiciones ra/onables de operaci&n*
entos del intercambiador de carcasa y
8/17/2019 Unitarias: INTERCAMBIADOR DE CALOR
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-oportar el =a/ de tbos*
'estringir la vibraci&n de los tbos debido a los c=o1es
con el %lido*
Canali/ar el %ljo de %lidos por la carcasa originando
trblencia para lograr ma#ores e%ectos de tras%erencia
de calor*
Transversales # longitdnales
entos del intercambiador de carcasa y
DE$LECTORES
entos del intercambiador de carcasa y
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* "a tra#ectoria del %lido en la carcasa depende del tipo# arreglo de los de%lectores*
El espaciado del de%lector es distancia entre centro a
centro de los de%lectores* D menor espaciado del de%lector@ ma#or coe%iciente de
trans%erencia # ma#or caída de presi&nA por lo 1e esta
distancia debe de%inirse de manera tal 1e permita na
alta velocidad # n alto coe%iciente trans%erencia dentro
de los límites permisibles de caída de presi&nA es decir@
=acía n dise0o &ptimo del intercambiador
entos del intercambiador de carcasa yDE$LECTORESP Trans*ersales
entos del intercambiador de carcasa y
8/17/2019 Unitarias: INTERCAMBIADOR DE CALOR
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El corte del de%lector es la porci&n del de%lector “cortada”para permitir el %ljo a travBs del de%lector*
El tama0o del corte a%ecta el coe%iciente de trans%erencia
de calor # la caída de presi&n*Es expresado como el cociente entre la altra del corte #
el (i$metro de la carca/a*Usalmente@ los cortes son 87 de s $rea@ siendo el
m$ximo corte pr$ctico para los soportes de tbos L?*Trabajos reali/ados 2en na sola %ase3 por +T'I@ indican
1e el rango de corte &ptimo es de >7 a 65@ con 87*como el &ptimo*
entos del intercambiador de carcasa yDE$LECTORES
Elementos del intercambiador
8/17/2019 Unitarias: INTERCAMBIADOR DE CALOR
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(istancia centro a centro entre
de%lectores ad#acentes
+oja de metal per%orada c#a altra es
generalmente K7* del di$metro interno de la carcasa# se conocen como de%lectores con 87 de corte*El espaciado mínimo@ 9B: es 8
8/17/2019 Unitarias: INTERCAMBIADOR DE CALOR
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de carcasa - tubo
DE$LECTORESN ; Numero de !ases7 nmero depasos del %lido de la carcasa por losba%les
Correcto
Incorrecto
Incorrecto Correcto
Loca$i,ación de$ -$#ido 'o $os !#bos o cacasa
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Corrosión7 reslta mas econ&mico@ pes los costos por re1erimientode aleaciones # revestimiento son menores*
Ensuciamiento7 "a locali/aci&n en los tbos del %lido con ma#ortendencia a la %ormaci&n de dep&sitos se tradce en na redcci&n delensciamiento del $rea de trans%erencia #a 1e este arreglo permite n
mejor control de la velocidad* D ma#or velocidad menor ensciamiento*
"os tbos rectos se peden limpiar mec$nicamente sin remover el =a/
de tbos # la limpie/a 1ímica normalmente es mejor en el lado de los
tbos* "os tbos con aletas # en arreglo cadrado peden limpiarse
%$cilmente por medios %ísicosA pero salmente la limpie/a 1ímica no es
e%ectiva en la carca/a*
Tem!eratura7 !ara servicios de alta temperatra@ re1iriendo materiales2aleaciones3 costosos@ es recomendable colocar el %lido caliente en losTbos
&resión7 Colocar la corriente de ma#or presi&n en los tbos re1erir$menos componentes de alta presi&n@ lo cal se tradce en na
redcci&n de costos*
Elementos del
8/17/2019 Unitarias: INTERCAMBIADOR DE CALOR
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Ca%da de !resión7 D igal caída de presi&n@ ma#or coe%iciente de
trans%erencia de calor es obtenido en los tboA por esta ra/&n@ el %lidocon menor caída de presi&n permisible debería colocarse en los tbos*
iscosidad7 Ma#ores ratas de trans%erencia de calor son obtenidascolocando n %lido viscoso en la carca/a*
Caracter%sticas tó6icas # letales7 ,eneralmente@ el %lido t&xico debecolocarse en los tbos@ sando na placa doble de tbos para minimi/ar
la posibilidad de %gas* En canto a %lidos con características letales@
re%erirse al C&digo D-ME # cmplir con los re1erimientos establecidos
para este tipo de servicio*
elocidad de flu=o Flido con menor %ljo en la carcasa@generalmente origina en n dise0o m$s econ&mico* Esto se debe a
1e en la carcasa el %lido experimenta ma#or trblencia a menor
velocidad 1e en el tbo*
Loca$i,ación de$ -$#ido 'o $os !#bos o cacasa intercambiadorde carcasa - tubo
Elementos del intercambiador
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Se$ección de$ -$#ido 'o $os !#bos
Dga de en%riamiento*
Flidos corrosivos o n %lido propenso al dep&sito de co1e@
sedimentos # otros s&lidos
* Flidos con alto %actor de obstrcci&n*
El menos viscoso de los 8 %lidos*
El %lido de ma#or presi&n 2para presiones extremadamente altas@ G55
!a 2>555 psi3 manomBtricas@ pede ser econ&mico tratar este pnto
como n4mero > en esta lista*
El %lido m$s caliente*
El lí1ido de ma#or rata de %ljo
de carcasa - tubo
Elementos del intercambiador
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Se$ección de$ -$#ido 'o $os !#bos
-i el cambio de temperatra de n %lido es m# grande
2ma#or 1e aproximadamente >GK :C a >7 :C 2655P
675:F33 # se re1iere el so de m$s de n paso de tbo@
entonces este %lido va salmente en la carcasa@ en ve/de por tbos
-i no de los %lidos es limpio 2%actor de ensciamiento de
5*555>? m8:C;< 25*55> =pie8:F;)TU3 o menor3 # s&lo es
levemente corrosivo al material seleccionado@ este %lido
es el 1e se coloca en los tbos*
de carcasa - tubo
8/17/2019 Unitarias: INTERCAMBIADOR DE CALOR
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Tama-o de las "ouillas7
"as bo1illas de entrada # salida del %lido contenido en la carcasa
son generalmente secciones de tbos est$ndares soldadas a la
carcasa"as bo1illas de los intercambiadores 1e no sean de %abricaci&n
est$ndar@ son del mismo tama0o de la línea a la cal est$n
conectadas*
-e debería veri%icar el Q! a travBs de las bo1illas en los serviciosde caída de presi&n baja*
No se deberían tili/ar bo1illas de di$metro ma#or 1e >;8 el
di$metro del intercambiador por ra/ones mec$nicas**-in embargo@ el tama0o de las bo1illas no debería redcirse =asta
el pnto donde la caída de presi&n a travBs de las bo1illas seaexcesiva ocrran problemas de golpeteo *
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Locali2ación de las "ouillas7
-e sgiere tili/ar las sigientes reglas como na gía para locali/ar
las bo1illas de los intercambiadores
1( "as corrientes 1e se calientan o vapori/an deberían %lir desde el
%ondo al tope@ independientemente 1e circlen por el lado de los
tbos o de la carcasa*
2( "as corrientes 1e se condensan deberían %lir desde el tope al%ondo@ independientemente de 1e circlen por el lado de los tbos o
de la carcasa*
3( "a direcci&n de %ljo de las corrientes 1e se en%rían est$
determinada por el costo de las tberías*
*
Ensuciamiento
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EnsuciamientoEl ensciamiento 2“%oling”3 en las nidades de
trans%erencia de calor pede de%inirse como dep&sitos de
material indeseado sobre la sper%icie de trans%erencia decalor@ casando degradaci&n en la operaci&n del e1ipo en
n
orden del ?5 #@ algnas veces pede casar@ %alla o
sspensi&n total de la
operaci&n*
Este problema es considerado en el dise0o de la nidad
mediante la incorporaci&n de na resistencia tBrmica
denominada Factor de Ensciamiento
"a solci&n obvia es eliminar los agentes de ensciamiento
de las corrientes@ lo cal es a mendo imposible en
corrientes de proceso@ por1e el %lido por si mismo es n
agente de ensciamiento@ por ejemplo en las reacciones de
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Ensuciamiento
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>* El ensciamiento no es salmente severo por debajo de los >85:C
2875:F3*
2( El ensciamiento es m$s severo cando los =idrocarbros se
calientan 1e cando se en%rían* Esto se cmple particlarmente para
los crdos 1e contienen sales diseltas en el aga # s&lidos
sspendidos* El tren de precalentamiento de crdo de las nidades de
destilaci&n@ mc=as veces incl#e n desalador o n tamborvapori/ador para remover el aga antes 1e el crdo alcance la
temperatra de evaporaci&n del aga* (e esta manera@ se redce el
ensciamiento de los intercambiadores de crdo casado por las
sales*
3( "a vapori/aci&n en n intercambiador pede casar ensciamiento
severo@ debido a la concentraci&n@ de dep&sitos en el lí1ido
remanente =asta el pnto de sobresatraci&n*
Ensuciamiento
8/17/2019 Unitarias: INTERCAMBIADOR DE CALOR
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4( Dltas velocidades tienden a redcir el ensciamiento* Esto se cmple
especialmente en los casos de aga de en%riamiento 1e contiene sal@
crdo con arena # gases con partíclas*
5( "a alimentaci&n a los =idro%inadores@ re%ormadores catalíticos #
plantas de desintegraci&n catalítica@ mc=as veces se ve a%ectada por
n proceso de ensciamiento severo debido a las reaccionesorg$nicas con oxígeno@ 1e ocrren mientras la alimentaci&n se
encentra almacenada en los tan1es* Este proceso de
ensciamiento pede redcirse estableciendo na atm&s%era de gas
inerte en los tan1es de almacenamiento*
6( "os %ondos de na torre de destilaci&n de crdo@ an1e son pesados
# se encentra a na temperatra elevada@ no ocasionan
normalmente mc=o ensciamiento 2siempre # cando la temperatra
de la /ona de vapori/aci&n instant$nea no sea excesiva3*
Ecuaciones Básicas !ara el Intercam"io de Calor
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Cando el calor %l#e desde n %lido 1e circla por n lado de n tbo
a otro 1e circla por el otro lado del tbo@ dic=o calor debe vencer las
resistencias sigientes
'i R 'esistencia de la pelícla laminar del %lido en el interior del tbo
r i R 'esistencia del material extra0o depositado en el interior del tbo
r R 'esistencia de la pared del tbo
r o R 'esistencia del material extra0o depositado en el exterior del tbo'o R 'esistencia de la pelícla laminar del %lido en el exterior del tbo
h i
. s
h o
.o
.i
Ecuaciones básicas para elintercambio de calor
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RESISTENCIA AL ENSUCIAMIENTO INTERNA ETERNA
COE$ICIENTE DE TRANS$ERENCIA DE CALOR TOTAL
/ asado en cualquier área
intercambio de calor
Aoho L K
riro Ln
Aihi Rtotal
.
1
...2
/
.
1++=
π
Aoho Ao
ro
L K
riro Ln
Ai
ri
Aihi Rtotal
.
1
...2
/
.
1++++=
π
.1
AU Rtotal
=
Ecuaciones básicas para elintercambio de calor
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COE$ICIENTE LIM&IO DE TRANS$ERENCIA DE CALOR
Es el coe%iciente total 1e pede esperarse cando n intercambiador nevo se
coloca por primera ve/ en servicio*
RE$ERIDA AL REA ETERNA
intercambio de calor
Aoho
A
Ao
ro A
L K
riro Ln A
Ai
ri A
Aihi
AU
.
.
...2
/..
.
1
++++=π
horo
L K
riro Ln Ao
Ai
ri Ao
Aihi
AoUo
1
...2
/..
.
1
++++=
π
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Ecuaciones básicas para elintercambio de calor
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Intercambiador de doble tbo en
paralelo
intercambio de calor
22
11
2211
t-
t- $n
t--t- D
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Flido caliente Flido %río
655 :F entra >75 :F sale
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T
T>
t8
T8
t>
5 "
655 F entra >75 F sale
855 :F sale >55 :F entra
LMTD ;8>+>8 $
12
21
1221
t-
t-$n
t--t- D
D 300 - 150 - 200 - 100
300 - 150
200 - 100$n
Ecuaciones básicas para elintercambio de calor
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intercambio de calor
0luido por la carcaza
.i Entrada
0luido por los tubos
t o1alida
Entrada
0luido por los tubos
0luido por la carcaza
.o 1alida
t/
t i
Ecuaciones básicas para elintercambio de calor
8/17/2019 Unitarias: INTERCAMBIADOR DE CALOR
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intercambio de calor
.i
.o
to
.
ti
.i
t/
.o
to
.
ti
!osibles perfles detemperatura
Ecuaciones básicas para elintercambio de calor
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intercambio de calor
!osibles perfles detemperatura
Ti
t9
To
to
T
ti
•
•
•
•
•
to Ti
Tot
i
-i las orientaciones de las bo1illas en la carcasa se invierten
Ecuaciones básicas para elintercambio de calor
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intercambio de calor
DTMe ($TDTML)
FT 5@K7 2( Jern3 F2
T 5@? 2!(.-D32
FT R > Fljo e1ivalente a contracorriente
7 DD
Diferencia de te#)eratura #edia efecti(aDiferencia de te#)eratura #edia $ogarit#ica
=
Ecuaciones básicas para elintercambio de calor
8/17/2019 Unitarias: INTERCAMBIADOR DE CALOR
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intercambio de calor
to .i
.o ti
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Ecuaciones básicas para el intercambio de calor
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$ACTOR DE CORRECCI0N DE LA LMTD (INTERCAMBIADOR >H8)$ACTOR DE CORRECCI0N DE LA LMTD (INTERCAMBIADOR >H8)
T8 P t
8 R Temperatra de aproximaci&n
!ara t
8 T
8
t8 P T
8 R Temperatra de crce
friof$uido&ango
ca$ientef$uido&ango
tt
&
12
21
−−
t t
t
&ango f$uido frio
Diferencia de te#). #a!i#a
2 1
1 1
−
−
Ecuaciones básicas para el intercambio de calor
8/17/2019 Unitarias: INTERCAMBIADOR DE CALOR
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$ACTOR DE CORRECCI0N DE LA LMTD (INTERCAMBIADOR >H8)$ACTOR DE CORRECCI0N DE LA LMTD (INTERCAMBIADOR >H8)
T; >> C
T8 8 C
t; ;H@ C
t8 8>8 C
R 8+8
S
8/17/2019 Unitarias: INTERCAMBIADOR DE CALOR
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Fluido Cal. Fluido Frío Fluido Cal. Fluido Frío Fluido Cal. Fluido Frío
Entra T !"# t ## !## ## $%# ##
&ale T$ $"# t$ $## $## $## %# $##
Ecuaciones básicas para el intercambio de calor' R > ' R >
8/17/2019 Unitarias: INTERCAMBIADOR DE CALOR
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$ACTOR DE CORRECCI0N DE LA LMTD (INTERCAMBIADOR >H8)$ACTOR DE CORRECCI0N DE LA LMTD (INTERCAMBIADOR >H8)
FT R 5*8 F
T R 5*? F
T R 5*G8
"MT( R 675 H 855 "MT( R 655 H 855 "MT( R 8?5 P 855
"MT( R >75:F "MT( R >55:F "MT( R ?5:F
' R > ' R >& 350 - 250
200 - 100 = 1
200 - 100350 - 100
= 0 4. 200 - 100300 - 100 =05. 200 - 100210 - 100 = 056.
Ecuaciones básicas para el intercambio de calor' R > ' R >
8/17/2019 Unitarias: INTERCAMBIADOR DE CALOR
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D 0.92!150
D 138
D 0:8!100
D 80
D 062!80
D 49.6
675
t9
875
855
>55
8do !ase
>er !ase
T T
t9
655
855
>55
T
t9
8?5
855
>?5
>55
Ecuaciones básicas para el intercambio de calor' R > ' R >
8/17/2019 Unitarias: INTERCAMBIADOR DE CALOR
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Intercam"iador (8?G)
$luido caliente $luido fr%oEntra 67? :F 5 :F
Sale >55 :F >85 :F
"MT( R K>*6>L :F
MTD J;+@>;G 6 >
& t t
358 - 100120 - 90
1 2
2 1−− =
8 6. t - t
t
120 - 90
358 - 90
2 1
1 1− = 011.
( ) ( )6D 4
358 -120 100 - 90
$n
358-120
100-90
−
8/17/2019 Unitarias: INTERCAMBIADOR DE CALOR
106/125
8/17/2019 Unitarias: INTERCAMBIADOR DE CALOR
107/125
3rocedimiento general de dise4o
8/17/2019 Unitarias: INTERCAMBIADOR DE CALOR
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(eterminar las dimensiones %ísicas del intercambiador a partir del $rea calclada
Calclar el coe%iciente global de trans%erencia de calor Uo
Calclar la caída de presi&n a travBs del intercambiador
Calclar el $rea de trans%erencia basada en Uo calclado # MT(
Comparaci&n del $rea de trans%erencia calclada con el paso anterior
'epetir los c$lclos =asta igalar las $rea de trans%erencia
ho
ro
L K
riro Ln Ao
Ai
ri Ao
Aihi
AoUo
1
...2
/..
.
1
++++=
π
Ca%da de !resión"as consideraciones generales aplicables a
8/17/2019 Unitarias: INTERCAMBIADOR DE CALOR
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g p
intercambiadores de tbo # carca/a vienen dadas en el
p$rra%os sigientes*
1( Correcci&n para el $rea redcida de %ljo*P !ara el ladode los tbos@ se re1iere de los splidores de
intercambiadores el sministro de tbos con n espesor
en todo pnto no menor 1e el especi%icado* !or esta
ra/&n@ el di$metro interno actal es siempre m$s pe1e0o1e el di$metro est$ndar* Esta desviaci&n del di$metro
est$ndar es ma#or para el acero al carbono 1e para
tbos de aleaciones de cobre*
!ara el lado de la carca/a@ =a# 1e inclir n %actor 1e
considera el ensciamiento en el lado de a%era de los
tbos* Este ensciamiento redce el $rea libre para %ljo #
de esta manera incrementa la caída de presi&n*
2( Consideraciones económicas de ca%da de!resión+ "a caída de presi&n de dise0o a ser sada@
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! p @normalmente@ es determinada por n balance econ&mico
entre 2>3 el alto costo de bombear # de ciertos
componentes del intercambiador # 283 la redcci&n de$rea sper%icial* D medida 1e el n4mero de pases del
tbo es incrementado o el espaciado de de%lectores es
redcido@ la velocidad del %lido amenta@ prodciendo
así n amento en la caída de presi&n # en el coe%icientede la pelícla* Otra ventaja del incremento de la
velocidad es 1e la medida del ensciamiento decrece*
!ara corrientes presri/adas@ la caída de presi&n debe
ser maximi/ada* Cando no existe in%ormaci&n o
restricciones de proceso sobre la velocidad m$xima@ na
limitaci&n ra/onable para lí1idos es cerca de 6 a 7 m;s
2>5 a >7 pie;s3* !ara gases # vapores@ velocidades =asta
de 65 m;s 2>55 pie;s3 son comnes*
3( NFmero de !asos en el lado del tu"o+ !araen%riadores # condensadores sando aga@ se especi%ica el
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# g @ p
s%icientes n4mero de pasos de tbo para maximi/ar la
tili/aci&n de la caída de presi&n disponible@ siempre #
cando el material de constrcci&n del tbo lo permita* "avelocidad m$xima # mínima de aga varía con el material
del tbo # el tipo de aga*
!ara servicios con =idrocarbros@ se especi%ica els%icientes n4mero de pasos de tbo para obtener na alta
velocidad en los tbos@ previendo así el %ljo laminar o de
transici&n*
Normalmente@ no menos de dos o m$s de oc=o pasos de
tbo son sados* Con m$s de oc=o # menos de dos@ la
constrcci&n se complica # los costos de %abricaci&n
tienden a ser excesivos* veces ser jsti%icados*
Note 1e los arreglos de 8@ L ? pasos de tbo son
%$cilmente intercambiables* -in embargo@ en casos
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g @
especiales@ > paso o m$s de ? pasos peden algnas
El m$ximo n4mero de pasos de tbo normalmente sados
por varios di$metros de carca/a est$n tablados*'estricciones sobre los arreglos de pasos para dise0os
particlares de intercambiadores son como sigen
a*!ara intercambiadores de placa %ija de tbos es posiblesar cal1ier n4mero de pasos de tbo@ impar o par* "os
arreglos m$s comnes son de n paso o n n4mero par
de pasos m4ltiples*
b( !ara intercambiadores de tbos en U@ cal1ier n4mero
de pasos de tbo es posible@ pero normalmente el m$ximo
recomendado es G@ debido a consideraciones de
constrcci&n*
c( !ara intercambiadores de cabe/al %lotante con anillo
dividido # arrastre contino@ cal1ier n4mero de pasos
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dividido # arrastre contino@ cal1ier n4mero de pasos
de tbo es posible* Esto se debe a 1e los dise0os de
n s&lo paso de tbo@ a pesar de no ser generalmente
sados@ re1ieren expansi&n especial o jntas
empacadas*
d( !ara intercambiadores de cabe/al %lotante
empacado externamente con anillo de cierre =idr$lico@s&lo arreglos de n solo paso o dos son posible en este
tipo de constrcci&n*
e( !ara intercambiadores de cabe/al %lotanteempacado externamente de caja de estopas@ cal1ier
n4mero par o impar de pasos de tbo es posible*
L* Consideraciones !ara el lado de la carca2a+ "as características delos de%lectores # de las bo1illas # el n4mero de pasos en la carca/a son
elementos de n intercambiador 1e a%ectan considerablemente la caída
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elementos de n intercambiador 1e a%ectan considerablemente la caída
depresi&n* Dsi
a( NFmero de !asos en la carca2a "os intercambiadores peden tenerm$s de n paso en la carca/a 2n paso es el m$s com4n3* !asos
m4ltiples en la carca/a re1ieren el so de de%lectores longitdinales de
dise0o removible o soldado*
En casos especiales de re1erimientos de grandes sper%icies@
especialmente en servicios re1iriendo carca/as en series para satis%acerlos re1erimientos de Ft@ nidades de carca/a con pasos m4ltiples
empleando de%lectores longitdinales son la selecci&n m$s econ&mica*
-in embargo@ es bastante di%ícil estimar con precisi&n el costo de
intercambiadores sando de%lectores longitdinales* Es por esto 1e es
recomendable por el momento@ 1e para a1ellos casos donde laconstrcci&n sea aplicable@ el intercambiador se especi%ica como na
nidad de n paso por carca/a* "ego@ se solicita na alternativa para
nidades de pasos m4ltiples@ basado en el tipo de de%lector deseado*
b( Deflectores trans*ersales Normalmente se especi%icanl d %l t d t i d d d %l t
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los de%lectores de segmento con n espaciado de de%lectores
=asta el m$ximo permisible de acerdo al TEMD 2“maximm
nsoported span”3@ a menos 1e la caída de presi&n en ellado de la carca/a sea excesivaA en c#o caso@ de%lectores de
segmento doble deben ser sados@ por1e ellos resltan en
na caída de presi&n m$s baja@ con solo n pe1e0o
descenso en el coe%iciente de trans%erencia de calor en el
lado de la carca/a*
c( Bouillas Use dos bo1illas de salida 2na en cadaextremo de la carca/a3 # na bo1illa de entrada en el centro@
o viceversa@ si otra manera de redcir la caída de presi&nreslta ine%ectiva* Este tipo de arreglo de las bo1illas
determina el so de la carca/a conocida como“Carca/a de
%ljo dividido” 2TEMD 3*
%a0"e!os de Dise1o &DSA MD&
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"as sigientes especi%icaciones generales dan la
conversi&n m$s e%iciente de caída de presi&n a
trans%erencia de calor para intercambiadores de calor sincambio de %ase*
1( Corte del de%lector 8< a >
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"as sigientes especi%icaciones generales dan la
conversi&n m$s e%iciente de caída de presi&n a
trans%erencia de calor para intercambiadores de calor sincambio de %ase*
4( !atrones de arreglos de tbo -i se re1iere limpie/a en
los arreglos@ se n arreglo de 5: para %ljo trblento #
n arreglo de L7: para %ljo en transici&n o laminar* -i la
limpie/a no es problema@ se arreglos de 65: para %ljo
laminar o trblento* No se arreglos de G5: debido a 1e
Bstos tienen características de caída de presi&n o de
trans%erencia de calor in%eriores cando se comparan conlos arreglos de 65:*
No es desea"le tener altas ca%das de !resión3 #a uecontri"u#en a la erosión3 reuiriendo el uso de
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# 3 internos con es!esores e6cesi*os # de *ál*ulas3accesorios o tu"er%as de una clasificación ma#or enel circuito del intercam"iador+
Criterios !ara incrementar la transferencia de calorcuando la ca%da de !resión es menor ue la má6ima
!ermitida3 o disminuirla3 si es ma#or ue la !ermitida+
Un dise-o de intercam"iador con los !arámetrosó!timos se considera ineficiente3 aFn cuanto satisfa'a
los reuerimientos de transferencia de calor si no usatoda la ca%da de !resión !ermitidaP si este es el caso3el intercam"iador !uede 5acerse más !eue-oefectuando uno o más de los !asos si'uientes7
Incrementar la lon'itud del tu"o al má6imo !ermitido3!or las !rácticas de construcción # limitaciones de la
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! ! #refiner%a+
Disminuir el es!aciado del tu"o al m%nimo !ermisi"le3!or limitaciones de construcción o mantenimiento+
Disminuir el diámetro del tu"o al m%nimo !ermisi"le3
!or las limitaciones de ca%da de !resión en el lado deltu"o # de mantenimiento+
&ro"ar con tu"os de aleta si el coeficiente del lado de
la carcasa es menor de ;V> del coeficiente del lado delos tu"os # el nFmero de Re#nolds en el lado de lacarcasa es ma#or de ;
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! ! = #ca%da de !resión se !uede7
A=ustar la ca%da de !resión !ermisi"le+ &osi"lementeesta ca%da !ara la cual se dise-ó la unidad3 fueseleccionada ar"itrariamente # se !uede aumentar+
A=ustar la 'eometr%a de tal forma ue !rodu2ca la menordisminución de la transferencia de calor !or unidad
disminuida en ca%da de !resión3 efectuando uno o másde los si'uientes !asos7
Incrementar el es!aciado del deflector+
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Disminuir la lon'itud del tu"o+
Incrementar el es!aciado del tu"o+
Usar deflectores de do"le se'mento+
Usar carca2as de flu=o di*idido+
Usar unidades en !aralelo+
Tem!eratura del a'ua de enfriamiento "astemperatras de salida m$ximas permitidas para el aga de
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temperatras de salida m$ximas permitidas para el aga de
en%riamiento 2determinadas por consideraciones de
ensciamiento3@ en en%riadores 1e no sean recipientesllenos de aga son las sigientes 2)ox Coolers3
Dga -alada L?:C 2>85:F3
Dga -alobre 7>:C 2>87:F3
Dga (lce 7L:C 2>65:F3
"a temperatra m$xima de operaci&n tili/ada para n
pro#ecto debería veri%icarse con el cliente@ #a 1e Bsta tiene
na in%lencia importante en la determinaci&n de lasper%icie*
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>*!ara intercambiadores 1e operan a temperatras entre 5:C
268:F3 # 6:C 2K75:F3@ la temperatra de dise0o debe
d %i i l $ i d i&
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de%inirse como la m$xima temperatra de operaci&n
esperada mas >L:C 287:F3*
2( "a mínima temperatra de dise0o debe ser GG:C 2>75:F3
para intercambiadores operando por encima de 5:C 268:F3*
3( !ara intercambiadores 1e operan a 5:C 268:F3 # amenores temperatras@ la temperatra de dise0o debe
de%inirse como la mínima temperatra de operaci&n esperada*
4( Cando exista la posibilidad de exponer a los tbos@ la placa
de tbos # el cabe/al %lotante a la temperatra de entrada del
%lido caliente@ como resltado de la perdida del medio
en%riante@ estos componentes deben ser dise0ados para la
m$xima temperatra de operaci&n esperada del %lido
caliente*
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