República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Defensa

Universidad Nacional Experimental Politécnica

De la Fuerza Armada Bolivariana

UNEFA – Extensión Punto Fijo

Docente:

Ing. Roberto Gil

Intercambiadores de Calor

Bachilleres:

Borges Yordy C.I 22.605.091

Chirinos Karina C.I 21.155.778

Reyes Hiboryana C.I 23.525.324

Serga María C.I: 21.550.978

Ing. Petroquímica “B” VI Semestre

Punto Fijo; 2013

1

Índice Portada

Índice

Introducción

1. Clasificación de los intercambiadores de calor de carcasa y tubo acorde a la

TEMA

2. Criterios preliminares para hacer una selección tentativa de:

Configuración de flujo

Longitud del intercambiador

Número de tubos

Diámetro de los tubos

Arreglo de los tubos

Deflectores

Asignación de flujo

Diámetro de la carcasa

3. Evaluación del desempeño térmico del intercambiador

Cálculos de Uo y Uos

4. Ensuciamiento y consecuencias en el diseño

Método del factor de ensuciamiento

Método del coeficiente de limpieza

Método del sobre diseño del área

5. Desempeño hidrodinámico para intercambiadores de calor de doble tubo e

intercambiadores de tubo y carcasa

6. Explique detalladamente mediante una aplicación el procedimiento para

diseñar un intercambiador de calor, estableciendo ud como ing de proceso

los datos de entrada necesarios para su diseño

7. Conclusión

Referencias bibliográficas

Lista de símbolos abreviaturas y glosario de términos

2

Introducción

Los intercambiadores de calor son aparatos utilizados para la transferencia de

calor entre dos o más fluidos. La transferencia de calor se realiza a través de una

pared metálica o de un tubo que separa ambos fluidos. Estos dispositivos son

parte esencial de los procesos industriales de ventilación, calentamiento,

refrigeración y asimismo de aire acondicionado, debido a su economía,

construcción y operación.

Las aplicaciones de los intercambiadores de calor son muy variadas y reciben

diferentes nombres: intercambiadores de calor, condensador, enfriador,

calentador, rehervidor, vaporizador. Los intercambiadores de calor se pueden

clasificar en varias formas diferentes, una forma consiste en basar la clasificación

en las direcciones relativas del flujo de los fluidos calientes y frío, dando lugar a

términos como fluidos paralelos, cuando ambos fluidos se mueven en la misma

dirección; flujo encontrado, cuando los fluidos se mueven en paralelo pero en

sentido opuesto; y flujo cruzado, cuando las direcciones de flujo son mutuamente

perpendiculares.

Otro modo de clasificar los intercambiadores de calor es mediante la estructura

y uso de los mismos como: Intercambiadores de coraza y tubo, estos componen la

parte más importante de los equipos de transferencia de calor sin combustión en

las plantas de procesos químicos. Dentro de este tipo de intercambiadores (coraza

y tubo) dependiendo a su construcción mecánica se logra obtener diferentes tipos

como los son, de cabezal flotante, tubos en forma de U, de cabezal fijo. Cabe

mencionar que también pueden clasificarse según TEMA (Tubular Exchanger

Manufactures Association) en clase R, clase C y clase B.

3

1. Clasificación de los intercambiadores de calor de carcasa y tubo acorde a la TEMA

Un Intercambiador de Calor es un equipo utilizado para enfriar un fluido que

está más caliente de lo deseado, transfiriendo esta calor a otro fluido que está frío

y necesita ser calentado. La transferencia de calor se realiza a través de una

pared metálica o de un tubo que separa ambos fluidos.

Las aplicaciones de los intercambiadores de calor son muy variadas y reciben

diferentes nombres:

Intercambiador de Calor: Realiza la función doble de calentar y enfriar

dos fluidos.

Condensador: Condensa un vapor o mezcla de vapores.

Enfriador: Enfría un fluido por medio de agua.

Calentador: Aplica calor sensible a un fluido.

Rehervidor: Conectado a la base de una torre fraccionadora proporciona

el calor de reebulición que se necesita para la destilación.

Vaporizador: Un calentador que vaporiza parte del líquido.

Un intercambiador típico es el radiador del motor de un automóvil, en el que el

fluido refrigerante calentado por la acción del motor se refrigera por la corriente de

aire que fluye sobre él y, a su vez, reduce la temperatura del motor volviendo a

circular en el interior del mismo.

Los intercambiadores de carcasa y tubo están formados por haz de tubos

dentro de una carcaza cilíndrica, con presencia de deflectores para generar

turbulencia y soportar los tubos. Este dispositivo es el más utilizado en las

refinerías y plantas químicas debido a que:

Facilita flujos de calor elevados en relación con su peso y volumen.

Es respectivamente factible de construir en una gran variedad de tamaños.

Es mucho más fácil de limpiar y de reparar.

Es versátil y puede ser diseñado para efectuar fácilmente cualquier

aplicación.

4

Estos intercambiadores se construyen de acuerdo a las normas de la

Asociación de Fabricantes de Intercambiadores de Calor Tubulares (TEMA), con

algunas modificaciones, dependiendo del país. TEMA ha desarrollado una

nomenclatura para designar los tipos básicos de intercambiadores de calor de

carcasa y tubos. En este sistema, cada intercambiador se designa con tres letras,

la primera indicando el cabezal delantero, la segunda el tipo de carcasa, y la

tercera el cabezal posterior: R, C, B.

A. Los intercambiadores clase R son los usados en condiciones de operación

severas, en procesos petroleros y afines.

B. La Clase C designa a los intercambiadores usados en aplicaciones

comerciales y procesos generales bajo condiciones moderadas.

C. La clase B designa a los intercambiadores de calor de carcasa y tubos

usados en procesos químicos.

Habitualmente en estos últimos, los materiales constructivos son no-ferrosos,

mientras que en los Clase C y Clase R, se usan materiales ferrosos.

2. Criterios preliminares para hacer una selección tentativa de:

Configuración de flujo: La más usual para estos intercambiadores es de

un pase de fluido por la carcasa y de uno o dos pases de tubos por la

carcasa (configuración 1-1 y 1-2).

Longitud del intercambiador: Cuanto más largo es un intercambiador,

menos tubos contiene, menor es el diámetro de la carcasa, su diseño es

más simple y menor es su costo. El criterio general es que

115

<Dc

L< 1

5 (1)

donde Dc es el diámetro de la carcasa y L la longitud del intercambiador. La

longitud puede estar limitada por el espacio disponible para instalar el

intercambiador. En todo caso se recomienda que el largo de los tubos sea

igual a la mitad del espacio disponible, con el fin de facilitar la instalación y

limpieza del haz de tubos. La longitud máxima de los intercambiadores

convencionales es de 6 m; sin embargo, existen intercambiadores de gran

5

tamaño tales como los usados en plantas eléctricas que pueden alcanzar

los 30 m de largo.

Número de tubos: Con el fin de incrementar el coeficiente h de

transferencia, se procura tener la velocidad más alta posible, para lo cual se

usa el mayor número de tubos posible con el menor diámetro interno

posible, lo cual está limitado por la caída de presión. Esta última se

incrementa al aumentar el número de tubos ya que este incremento

involucra una reducción en el diámetro de los tubos.

El número de tubos puede calcularse fácilmente, si se conoce el área

requerida, según la expresión

N t=Aopdo L (2)

También puede usarse la expresión empírica que sigue, la cual toma en

cuenta el máximo número de tubos que caben en una carcasa con un

tamaño dado,

N t=0 ,875 (CTPCL ) Dc2

(Pt do)2

do2

(3)

A partir del Dc y el Nt puede determinarse la mejor configuración de flujo.

Diámetro de los tubos: Se prefieren tubos de 8 a 15 mm de diámetro

interno, pero si se espera que haya problemas de limpieza, deben usarse

tubos no menores de 20 mm.

Arreglo de tubos: El arreglo preferido es el triangular invertido o triangular

de 30 º. El criterio usual es que

1 ,25<P tdo

<1,5(4)

donde Pt es la distancia entre los centros de los tubos, o pase de tubo (del

inglés pitch) y do es el diámetro externo de los tubos. Los tubos no deben

6

estar demasiado cerca ya que se presentan problemas con la limpieza;

además la placa de tubos se torna muy débil desde el punto de vista

estructural.

Deflectores: El espaciado de deflectores más usual es de 0,4 < Dc < 0,6,

con un corte del 25 al 35 %, siendo 25 % el valor de corte más usual.

Asignación de flujo: Se recomienda colocar el fluido que más ensucia o el

más corrosivo, o el de mayor presión, a circular por los tubos. Para flujo por

la coraza se recomienda la corriente con el menor coeficiente de

convección, o la corriente con el menor flujo. Algunos de estos criterios son

conflictivos y el ingeniero debe conseguir la configuración óptima.

Diámetro de la carcasa: La selección preliminar del diámetro de la carcasa

se puede hacer conociendo el número de tubos y la configuración de flujo.

Otra forma consiste en hacer un primer estimado a partir de la siguiente

correlación empírica:

Dc=0 ,637√ CLCTP √ Ao (Pt do)

2

do

L(5)

donde CL es la constante de configuración de tubos con un valor de 1 para

arreglos cuadrados y un valor de 0,87 para arreglos triangulares. El término

CTP es la constante de conteo de tubos y depende del número de pasos de

tubos por la carcasa, así para un paso de tubos, CTP es 1, para dos pasos

de tubo, CTP es 0,9 y para 4 pasos de tubo, CTP es de 0,85.

3. Evaluación del desempeño térmico del intercambiador

Consiste esencialmente en determinar el área de transferencia de dicho

intercambiador, para lo cual debe calcularse previamente el coeficiente global de

transferencia de calor para el intercambiador limpio (Uol) y para el intercambiador

sucio (Uos). Si no existen suficientes datos para obtener un primer estimado de Uos,

o de los coeficientes de película hi, es posible iniciar el primer cálculo con los datos

suministrados. Luego se determina el área de transferencia requerida, o As (área

7

para intercambiador sucio) por el método de la LMTD o del NTU. Se encuentra la

curva de factor de Fc para el LMTD, para intercambiadores de carcasa y tubo, un

pase por la carcasa y un número par de pases por los tubos. Igualmente, se

presentan varias ecuaciones (diferentes configuraciones de flujo) para el cálculo

del ε y del NTU, mientras que en la Tabla 9 se muestra la curva de ε en función del

NTU para intercambiadores de carcasa y tubo, un pase por la carcasa y un

número par de pases por los tubos. Por otro lado, el área en cuestión debe

también tomar en consideración la reducción de la eficiencia producida por el

ensuciamiento. En los párrafos siguientes se presentan tres formas para verificar

si el área del intercambiador seleccionado es suficiente para compensar por el

ensuciamiento. Antes, se expone brevemente el método de cálculo de los factores

Uol y Uos.

Cálculo de Uol y Uos:

Los coeficientes globales de transferencia se calculan acorde a las expresiones

siguientes:

Uol=1

dod ihi

+do ln (do /di )

2k+ 1ho (6)

Y

Uos=1

dod ihi

+doR sid i

+do ln (do/d i )

2k+R so+

1ho (7)

Determinar Uol y Uos implica evaluar los coeficientes ho y hi para lo cual se requiere

primero calcular el número de Reynolds. Este puede obtenerse de varias formas,

Re=ρ v Dh

m=mDh

A tm=GDh

m=ρ Q Dh

A tm (8)

donde v es la velocidad media por cada tubo, Q y m son el caudal y el flujo

másico respectivamente y At es el área transversal de flujo por cada tubo. El Dh se

8

sustituye por el diámetro interno cuando se trata de un conducto de área de flujo

circular o tubo, o por

Dh=Di−do (9)

en el caso de un intercambio de doble tubo (D i) es el diámetro interno del tubo

externo y do es el diámetro externo del tubo interno). Cuando el intercambiador de

doble tubo contiene más de un tubo interno, entonces

Dh=Di

2−N tdo2

Di+N t do (10)

Cuando se trata de flujo por la coraza, el Dh se sustituye por el llamado Deq

(diámetro equivalente), cuyo cálculo depende del tipo de arreglo de tubo. Así, para

arreglo cuadrado

Deq=4[P t2− p

4do

2 ]pdo (11)

y para arreglo triangular

Deq=4[√3

2Pt

2− p4do

2 ]pdo (12)

Una vez obtenido el re, se utiliza la ecuación siguiente para el cálculo del

coeficiente de película

h=NukD eq (13)

donde Nu es el número de Nusselt y Deq es el diámetro equivalente para la

transferencia de calor. Para calcular el Nu puede usarse cualquiera de las

correlaciones disponibles para el régimen de flujo imperante (laminar, turbulento o

transición), lo cual debe verificarse mediante el cálculo previo del Re.

En la Ec. 13 el Deq es igual al diámetro interno del tubo cuando se trata de flujo

por un conducto de área de flujo circular. Para el caso de flujo por la carcasa, el

9

Deq para la transferencia de calor es el mismo que se utiliza para el cálculo del Re,

acorde a las ecuaciones 11 y 12. Cuando se trata de flujo por el ánulo de un

intercambiador de doble tubo, el Deq es como sigue

Deq=Di

2−N tdo2

N td o (14)

4. Ensuciamiento y consecuencias en el diseño

Si se prevé que ocurra ensuciamiento, es conveniente sobre diseñar el

intercambiador para que este opere de manera conveniente durante el mayor

tiempo posible. En general, se procura que la limpieza del intercambiador coincida

con la parada de planta programada. Existen tres formas de estimar el sobre

diseño adecuado: mediante el factor de ensuciamiento requerido, el factor de

limpieza y el porcentaje de sobre diseño del área. Cabe señalar que para que

estos métodos sean efectivos, debe tenerse un buen conocimiento del

funcionamiento del sistema; ese conocimiento es de origen empírico y ha sido

adquirido por el cúmulo de experiencias en plantas industriales.

Método del factor de ensuciamiento

El uso de este método presupone que se conocen los factores de

ensuciamiento esperados para el sistema en estudio, lo cual es, para la mayor

parte de los casos, muy difícil de predecir. Sin embargo, si se tienen buenos

estimados de los factores de ensuciamiento, en los casos en que ambas

superficies se ensucien, se puede calcular un coeficiente global de transferencia

de calor, Uos, que tome en cuenta este efecto. Entonces, el factor de

ensuciamiento total Rst sería, de presentarse en las dos superficies,

R st=AoA iRsi+Rso

(15)

donde Rsi y Rso se refieren a los factores de ensuciamiento de la superficie interna

y la externa, respectivamente. Está referido al área externa de transferencia de

calor.

10

1Uos

= 1U ol

+Rst(16)

El coeficiente global de transferencia de calor puede calcularse el área de

transferencia requerida, ya sea por el método del LMTD o del -NTU. En donde

se encuentran algunos valores del factor de ensuciamiento para varias

aplicaciones industriales.

Método del coeficiente de limpieza:

El coeficiente de limpieza CF da una idea del máximo grado de ensuciamiento

permitido en el intercambiador y se define como

CF=U os

Uol (17)

El valor típico para diseño del CF es de 0,85. Con este valor puede estimarse el

factor de ensuciamiento total.

Rst=1−CFU olCF (18)

Dado el Rst, puede determinarse el Uos y a partir de este el Aos. (Ver Ec. 19 y 20).

Método del sobre diseño del área:

En este método se establece el porcentaje en exceso requerido para el área

de transferencia SDA, de modo que El SDA Cabe señalar que es necesario

conocer el porcentaje de sobre diseño adecuado para cada aplicación; el valor

típico es de 25 % de sobre diseño.

En muchas situaciones no es posible cumplir con cada uno de estos criterios

en forma simultánea ya que algunos son conflictivos. Debe escogerse entonces el

criterio más adecuado según el caso.

5. Desempeño hidrodinámico para intercambiadores de calor de doble

tubo e intercambiadores de tubo y carcasa

11

En este paso debe verificarse que la caída de presión, para ambos fluidos, se

encuentre debajo del límite establecido. Si la caída de presión sobrepasa las

limitaciones del sistema, el intercambiador no operará con la eficiencia esperada

ya que la velocidad de los fluidos será inferior a lo esperado.

Intercambiador de doble tubo:

La caída de presión tanto para el tubo interno como el externo se calcula de

forma convencional:

(−DP )=2 f ( LD )ρ v2

(21)

donde f es el factor de fricción de Fanning; L y D son la longitud y el diámetro

interno del tubo y v es la velocidad promedio del fluido en el tubo. Cuando se trata

de la caída de presión por el ánulo, se utiliza el diámetro hidráulico en el lugar del

diámetro interno. Igualmente, el diámetro hidráulico se usa para calcular el Re y el

factor de rugosidad relativa ε/D. Ahora bien, cuando el intercambiador presenta la

configuración comercial consistente en horquillas, la caída de presión total para un

conjunto de NH horquillas en serie, siendo LH la longitud de cada horquilla, es

(−DP )t=N H2 f (2 LHD ) ρ v 2+( 2NH−1

2 ) ρ v2K f(22)

donde el segundo término incluye las pérdidas por los retornos de fluido en cada

horquilla y entre horquillas; Kf es el factor de pérdidas para el retorno que puede

tomarse como el correspondiente a un codo de 180º.

Intercambiador de carcasa y tubos:

La caída de presión por los tubos se calcula de acuerdo a la expresión

siguiente:

(−DP )t=2 f ( LD ) ρ v2N pt+ρ v2

2 K f N pt

(23)

12

donde Npt se corresponde con el número de pases de tubo por la carcasa. En el

segundo término, Kf es el factor de pérdidas para los retornos de flujo por los

tubos; este término puede tomarse igual a 4.

La caída de presión por la carcasa puede calcularse según

(−DP )c=N pc

f G2 (N B+1 )D c

ρD eq (24)

donde Npc es el número de pases por la carcasa; NB es el número de deflectores;

Deq es el diámetro equivalente y G es el flujo másico por unidad de área,

G= mAt (25)

El área transversal de flujo puede calcularse mediante las expresiones

mostradas a continuación, las cuales dependen del arreglo de tubo,

Paso normal Paso Invertido

Cuadrado o triangular Cuadrado Triangular

At=(P t−do )B Dc

PtAt=

√2 (Pt−do )BD c

P tAt=

2 (Pt−do)B Dc

√3P t

(26)

El número de deflectores se puede estimar cuando se conocen la longitud L

del intercambiador así como el espaciado entre deflectores B. Se usa entonces la

ecuación siguiente:

N B=LB

−1(27)

Cálculo del factor de fricción:

El factor de fricción de Fanning se puede estimar de forma relativamente

rápida mediante la correlación de Churchill,

13

f=2[( 8Re )

12

+ 1

( A+B )3/2 ]1 12

(28)

donde

A={2 ,407 ln [ 1

( 7Re )

0,9

+0 ,27εD ]}

16

y B=(37530

Re )16

(29, 30)

En la Ec. 29, ε es la rugosidad cuyo valor es de 0,045 mm para tuberías de

acero comercial nuevo. Si se trata de tuberías ligeramente oxidadas o bastante

oxidadas, ε es 0,3 y 2 mm, respectivamente. El diagrama de Moody puede

utilizarse para un estimado rápido del factor de fricción, especialmente en régimen

turbulento desarrollado para el cual no es preciso conocer el Re ya que f sólo

depende de ε.

6. Explique detalladamente mediante una aplicación el procedimiento para

diseñar un intercambiador de calor, estableciendo Ud. como Ing. de

proceso los datos de entrada necesarios para su diseño.

¿Cómo diseñar un intercambiador de calor tubular?

Paso 1: Analizar la aplicación.

Cuando se recibe una solicitud de oferta para un intercambiador de calor, el

primer paso cosiste en analizar la aplicación. ¿Es una aplicación alimentaria? ¿Es

una aplicación industrial? El ingeniero de diseño debe definir correctamente el tipo

de intercambiador que se necesita y cumple con los requerimientos de la

aplicación. Como puede verse, existe un amplio abanico de tipos de

intercambiadores de calor.

La temperatura de diseño, la presión de diseño y pérdida de carga máxima

admisible deben definirse para los fluidos de producto y servicio.

14

Paso 2: Identificar las propiedades de los fluidos.

El siguiente paso consiste en analizar los fluidos involucrados: el fluido en el

lado de producto y en el lado de servicio. Para poder realizar un correcto diseño

de un intercambiador de calor, se necesitan conocer cuatro importantes

propiedades físicas de los fluidos implicados:

Densidad

Calor específico

Conductividad térmica

Viscosidad

El modo correcto de proceder es obtener los valores para estos cuatro

parámetros para varias temperaturas en la curva de calentamiento o enfriamiento

de la aplicación. Cuanto mejor se entiendan las propiedades físicas de los fluidos

implicados, más afinado será el diseño del intercambiador. Cualquier error en las

propiedades físicas puede encaminar directamente a un diseño erróneo del

intercambiador.

Paso 3: Balance de energía.

Una vez definidas correctamente las propiedades físicas, se procede a

comprobar el balance energético. Normalmente el cliente define los caudales de

producto y las temperaturas deseadas de entrada y salida de este producto,

también indica el tipo de fluido de servicio a usar y definir dos de los siguientes

tres parámetros: caudal de servicio, temperatura de entrada del servicio o

temperatura de salida del servicio. Conocidos dos de esos tres valores, se puede

resolver la ecuación de balance energético calculando el tercer valor. El poder

completar el paso 3 fija los caudales de entrada y salida tanto del producto como

del servicio.

Paso 4: Definir la geometría del intercambiador de calor.

15

En este paso el ingeniero diseñador define la geometría del intercambiador de

calor. Decidirá el diámetro de la camisa y definirá el haz tubular que se colocará

en el interior del intercambiador de calor: número de tubos interiores, diámetro

interior y grosor de pared de los tubos interiores y longitud de los mismos. En

segundo lugar, se definen las dimensiones de las conexiones de la camisa y

tubos. En este punto debe decidirse también sobre los materiales con los que

debe construirse el intercambiador de calor.

Paso 5: Cálculos térmicos.

En este punto el ingeniero de diseño realiza el cálculo térmico. El objetivo de

este cálculo es obtener los coeficientes de intercambio en el lado de producto y de

servicio. Estos coeficientes dependen básicamente de los cuatro parámetros

clave de los fluidos (definidos previamente) y de la velocidad del (los) fluido(s). La

relación entre los parámetros y los coeficientes de intercambio térmico está

definida en una fórmula matemática que es específica para la geometría aplicada

(intercambiador de calor tubular, de placas, de tubos corrugados).

Conocidos los coeficientes de los fluidos de camisa y tubos, se puede calcular

el coeficiente de transferencia térmica global. Distinguido este valor, es ya posible

calcular el área total necesaria para el intercambio térmico requerido en la

aplicación.

Area = Duty / [K x LMTD]

Área: Área total de intercambio térmico requerida, m2.

Duty: Calor total transferido, Kcal/hr (obtenido del balance energético).

K: Coeficiente de intercambio térmico general, Kcal/hr [hr.m2. ºC].

LMTD: Diferencia de temperatura media logarítmica, ºC (la media

logarítmica de las diferencias de temperatura entre los fluidos de camisa y

tubos sede a lo largo de la longitud del intercambio de calor).

Otro parámetro importante definido es la pérdida de carga que se calcula para

los fluidos de camisa y tubos. La pérdida de carga es una función del número de

16

Reynolds, el tipo de flujo (flujo turbulento o laminar) y el valor de rugosidad de la

camisa y los tubos interiores.

Paso 6: Interpretación de los cálculos térmicos.

El área calculada es comparada con el área definida en el paso 4 (geometría

del intercambiador de calor) y se realizan comprobaciones para ver si las pérdidas

de carga están dentro de los límites de diseño. En caso de que el área calculada

exceda el área definida previamente, la geometría del intercambiador necesita ser

redefinida (más longitud o más tubos interiores). Igual ocurre para la pérdida de

carga: si el valor calculado excede del máximo permitido definido, una nueva

geometría diferente debe asegurar la reducción de la pérdida de carga. La

interpretación de los resultados obtenidos y la adaptación del diseño puede

causar que deban repetirse los pasos 4 a 6, hasta que se obtienen unos

resultados satisfactorios.

Paso 7: Cálculos de diseño mecánico.

Definida la geometría del intercambiador de calor, se deben realizar los

cálculos de diseño mecánico que aseguren que el diseño del intercambiador de

calor es válido para la presión y condiciones de diseño. Los cálculos típicos son:

Cálculos del grosor de la pared de la camisa.

Cálculos del grosor de las conexiones de entrada y salida.

Cálculos del grosor de pared de los tubos interiores.

Cálculos de las dimensiones de las juntas de expansión (para compensar a

la camisa y a los tubos de las diferentes expansiones que sufren debido a

las diferentes temperaturas que soportan).

Cálculos del grosor de los tubos del haz tubular.

Los cálculos de diseño mecánico pueden resultar en la necesidad de un grosor

de pared u otros parámetros que no se ajusten con el diseño geométrico definido

17

en el paso 4. En este caso debe realizarse una nueva propuesta para la

geometría y repetir los pasos del 4 al 7.

Paso 8: Preparación de los planos de fabricación.

Conocidas todas las dimensiones del intercambiador de calor, que ya se

encuentra definido, se pueden preparar los planos de fabricación. Este paquete

de planos contiene detalles de los componentes del intercambiador de calor:

Camisa.

Tubos interiores.

Junta de expansión.

Conexiones.

Peana.

Baffles.

Entre otros.

18

Conclusión

La utilización de los intercambiadores de calor en la industria pueden ahorrar

energía lo cual implica menos costos y mantener las propiedades de tratamiento

de los fluidos los mismos que coadyuvan el optimo desempeño de las maquinas y

equipos. Existen diferentes tipos de intercambiadores (flujo y por construcción),

aplicados en instalaciones industriales, instalaciones navales, instalaciones de

climatización civil que nos han ayudado para los ahorros de costos energéticos.

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Bibliografía

D. Kern. Procesos de Transferencia de Calor.

F. Mills. Transferencia de Calor.

F.P. Incropera; D.P. DeWitt. Fundamentos de Transferencia de Calor.

Heat exchangers. Selection, Rating and Thermal Design, S. Kakaç, H. Liu.

CRC Press, Boca Ratón, 1997.

J. P. Holman. Transferencia de Calor.

R. Bird; W. Stewart y E. Lightfoot. Fenómenos de Transporte.

20

Lista de símbolos abreviaturas y glosario de términos

Ao: Área exterior.

D: Diámetro interior del tubo.

Deq: Diámetro equivalente.

Dc: Diámetro del casco para el área total de los tubos.

di: Diámetro interior de los tubos (carcasa y tubo).

do: Diámetro exterior de los tubos (carcasa y tubo).

f: Factor de fricción de Fanning.

G: Flujo másico por unidad de área.

hi: Coeficiente de transferencia de calor para el fluido interno.

ho: Coeficiente de transferencia de calor para el fluido exterior.

k: Conductividad térmica.

Kf : Factor de pérdidas para los retornos de flujo por los tubos.

L: Longitud del intercambiador.

NB: Número de deflectores.

Npc: Número de pases por la carcasa.

NT: Número de tubos.

Nu: Número de Nusselt

Re: Número de Reynolds.

∆P: Caída de presión.

v : Velocidad promedio del fluido en el tubo.

ρ: Densidad del fluido.

ε: Factor de rugosidad.

21