Practica No. 5 Intercambiadores de Calor

Intercambiadores de Calor Laboratorio de Operaciones Unitarias II

2012

“Cada Cosa Tiene su Belleza, Pero No Todos Pueden Verla”

Confucio

2 Intercambiadores de Calor

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SANTO DOMINGO

(UASD)

FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA

Sustentante:

Elizabeth García Hdez. 100037605

Profesor:

DOMINGO AMPARO

Informe:

NO. 5, Intercambiadores de Calor


Índice

Resumen Ejecutivo ................................ ................................ ........ 5

Introducción ................................ ................................ ................ 6

Planteamiento del Problema................................ ............................. 7

Justificación ................................ ................................ ................. 8

Marco Teórico ................................ ................................ ............. 9

Formulas a Usar ................................ ................................ ..........14

Marco Conceptual ................................ ................................ ........17

Objetivos ................................ ................................ ...................19

Hipótesis ................................ ................................ ...................20

Diagrama de Flujo (Croquis) ................................ ...........................21

Sistema Utilizado .................................................................................... 21

Intercambiador de Tubo y Coraza ........................................................... 22

Leyenda del Croquis ............................................................................... 23

Datos ................................ ................................ .......................25

Cálculos ................................ ................................ ....................26

Análisis de los Resultados ................................ ...............................30

Análisis Económico ................................ ................................ ......31

Conclusiones y Recomendaciones ................................ .....................32

Aprendizaje ................................ ................................ ................33


Análisis de Riesgo ................................ ................................ ........34

HAZOP ................................................................................................. 34

ANALISIS HAZOP ............................................................................... 35

FTA ....................................................................................................... 37

TOP EVENT CALDERIN ELECTRICO .............................................. 38

TOP EVENT INTERCAMBIADOR DE TUBO Y CORAZA ............... 42

ANALISIS FTA CALDERIN ELECTRICO ........................................... 44

ANALISIS FTA INTERCAMBIADOR DE TUBO Y CORAZA ............ 50

ANALISIS FTA CALDERIN ELECTRICO (CUANTITATIVO) ......... 53

ANALISIS FTA INTERCAMBIADOR DE TUBO Y CORAZA

(CUANTITATIVO)............................................................................... 55

Referencias Bibliográficas ................................ ...............................58

Anexos ................................ ................................ .....................59


Resumen Ejecutivo

En el informe que se presenta a continuación se evaluaran varios parámetros

referentes a los que son intercambiadores de calor, se realizarán ensayos en

paralelo y a contra corriente.

En este se desarrollaran las ideas y conceptos claves para el diseño de un

intercambiador, los análisis de riesgos necesarios, los parámetros de diseño que

se deben tomar en cuenta los ensayos y las gráficas que servirán de parámetro

guías para el diseño del mismo.

En el ensayo que se realizó en el laboratorio de ingeniería química de la

(UASD) y mediante un análisis económico se puede decir que el costo

aproximado para dicho proceso seria de RD$ 418.37


Introducción

Todas las industrias químicas de proceso, utilizan en gran medida la

transferencia de energía en forma de calar. El propósito de este informe es

aplicar la ecuación de diseño, tal y como ha sido desarrollada, a la solución

práctica de problemas industriales de transferencia de calor. Ya se han

establecido con anterioridad, dos mecanismos de transferencia de calor:

Molecular - la transferencia de calor debida a la acción molecular; esto se

conoce como conducción.

Turbulento - la transferencia de calor debida a un proceso de mezclado; esto se

conoce por lo general como convección.

Se ha establecido que estos dos mecanismos pueden existir de manera

simultánea o individual.

Un tercer mecanismo común de transferencia de calor, la radiación que aún no

se ha discutido, se refiere a la transferencia de calor debida a la emisión y

absorción de energía sin contacto físico. A diferencia de la conducción o

convección, que dependen del contacto físico para la transferencia de energía

térmica, la radiación depende de las ondas electromagnéticas, como un medio

para la transferencia de energía térmica desde una fuente caliente, hasta un

centro frío. La radiación puede verificarse de manera simultánea o

independiente de los otros dos mecanismos de transferencia.


Planteamiento del Problema

1. ¿De qué depende el coeficiente de transferencia de calor en un

intercambiador?

2. ¿Qué es la apreciación de un intercambiador?

3. ¿Qué condiciones deben cumplirse para que el intercambiador en

existencia sea apropiado para condiciones de proceso?

4. ¿De qué depende la caída de presión del lado de la coraza?


Justificación

1. Del tipo de convección (forzada o natural),De la velocidad del fluido, De

la viscosidad del fluido, De la densidad del fluido, De la conductividad

térmica del fluido, Del calor específico del fluido, Del coeficiente de

dilatación del fluido, De la forma de la superficie de intercambio, De la

rugosidad de la superficie de intercambio, De su temperatura.

2. Es la investigación que se realiza Cuando todas las ecuaciones pertinentes

se usan para calcular la adaptabilidad de un intercambiador existente para

ciertas condiciones de proceso.

3.

a. ¿Qué coeficiente U, puede “lograrse” por los dos fluidos como

resultado de su flujo y sus coeficientes de película individuales hi0, y

h0?

b. Del balance de calor Q = WC (T1 – T2) = wc (T2 – T1), del área

conocida A, y de la diferencia verdadera de temperatura para las

temperaturas de proceso, se obtiene un valor de diseño o coeficiente

de obstrucción UD. UC, debe exceder a UD suficientemente, de

manera que el factor de obstrucción, que es una medida del exceso

de superficie, permita la operación del intercambiador por un

periodo de servicio razonable.

c. La caída de presión permitida para las dos corrientes no debe

excederse.

4. La caída de presión a través de la coraza de un intercambiador es

proporcional al número de veces que el fluido cruza el haz entre los

deflectores. También es proporcional a la distancia (a) través del haz, cada

vez que lo cruza.


Marco Teórico

Un intercambiador de calor es un equipo de transferencia de calor utilizado

para recuperar calor entre dos corrientes de un proceso. Donde una de las

corrientes se enfría y cede calor y la otra se calienta y recibe calor. El calor es

recuperado al transferirse desde la corriente a mayor temperatura hacia la

corriente de menor temperatura. La transmisión de calor se lleva a cabo

mediante los mecanismos de convección y conducción. Las corrientes o fluidos

pueden estar separados por una barrera sólida o pueden estar en contacto.

También se definen como los aparatos que facilitan el intercambio de calor

entre dos fluidos que se encuentran a temperaturas diferentes y evitan al mismo

tiempo que se mezclen entre sí.

No es posible caracterizar los intercambiadores de calor que usan los ingenieros

químicos mediante un diseño único; de hecho, existe una gran variedad de

estos equipos. Sin embargo, la única característica que es común en la mayor

parte de los intercambiadores de calor, es la transferencia de calor desde una

fase caliente hasta una fase fría, manteniendo las fases separadas mediante un

límite sólido.

Diferentes tipos de Intercambiadores

Intercambiadores de calor de doble tubo

El intercambiador de calor más simple es el de doble tubo. El intercambiador

de calor de doble tubo consiste en dos tubos concéntricos, de manera que por

el tubo central fluye un fluido, mientras que por el espacio anular fluye otro, ya

sea a contracorriente o en paralelo. Por lo general la longitud de cada sección se

limita a la longitud normal de los tubos, de manera que si se requiere una

superficie apreciable de transferencia de calor, se utilizan con frecuencia,

bancos de secciones. Si el área requerida es demasiado grande, no es

recomendable usar un intercambiador de doble tubo.


El uso de intercambiadores de doble tubo no se limita al intercambio de calor

líquido-líquido, sino que también puede usarse para el intercambio gas-líquido

y para el intercambio gas-gas. Los materiales de construcción pueden variar,

dependiendo de los fluidos que se manejen.

Cualquiera de los dos fluidos puede desplazarse a través del conducto o anular,

a velocidades relativamente altas, ayudando de esta manera al proceso de

transferencia de calor.

Intercambiadores de tubo y coraza

Cuando se requiere una superficie de transferencia de calor grande, el tipo de

intercambiador que se recomienda corresponde a la variedad de tubo y coraza.

En este tipo de calentador o enfriador, es posible obtener de manera

económica y práctica, una gran superficie de transferencia de calor, colocando

los tubos en un haz; los extremos de los tubos se montan en un soporte de

lámina. Esto se suele llevar a cabo expandiendo el extremo del tubo dentro de

un agujero de fijación de la lámina de soporte, mediante un proceso que se

conoce como "rolado". Entonces, el haz de tubos resultante está encerrado en

una cubierta cilíndrica (la coraza), con el segundo fluido circulando alrededor y

a través del haz de tubos.

Intercambiadores de calor de superficie extendida

Si el intercambio de calor se presenta entre dos fluidos en los que uno de ellos

tiene una resistencia muy alta a la transferencia de calor en comparación con el

otro, el fluido de mayor resistencia "controla" la velocidad de transferencia de

calor .Tales casos ocurren por ejemplo, al calentar el aire con vapor de agua o

en el calentamiento de un aceite muy viscoso con flujo laminar, mediante una

mezcla de sales fundidas.

La magnitud relativa del coeficiente de transferencia de calor es de

aproximadamente 10 para el aceite o el aire, comparado con 2000 para el vapor

o la sal. Esta pobre situación de transferencia de calor requerirá de una gran

superficie de transferencia para obtener una velocidad de flujo razonable de

aire o aceite.


A fin de compensar la gran resistencia del aceite o aire, es posible incrementar

la superficie de transferencia de calor expuesta a estos fluidos, extendiendo la

superficie, como por la inclusión de aletas en el exterior del tubo. Las aletas se

conocen como una superficie extendida; éstas incrementan de manera

sustancial el área de transferencia en una cantidad de espacio dada.

Intercambiadores con cabezal de tubos estacionario.

El tipo más simple de intercambiador es el tipo fijo o intercambiador con

cabezal de tubo estacionario. Las partes esenciales son la coraza ( 1 ), equipada

con dos entradas y que tiene dos cabezales de tubos o espejos (2) a ambos

lados, que también sirven como bridas para fijar los dos carretes (3) y sus

respectivas tapas (4). Los tubos se expanden en ambos espejos y están

equipados con deflectores transversales (5) en el lado de la coraza. El cálculo de

la superficie efectiva frecuentemente se basa en la distancia entre las caras

interiores de los espejos en lugar de la longitud total de los tubos.

Partes de Intercambiadores de Doble Tubo

Tubos concéntricos

2 tés conectoras

Un cabezal de retorno

Un codo en U.

El fluido entra al tubo interior a través de una conexión roscada

localizada en la parte externa del intercambiador. Las tés tienen boquillas

roscadas que permiten la entrada y salida del fluido del anulo que cruza

de una sección a otra a través del cabezal de retorno.

La tubería interior se conecta mediante una conexión en U que esta

generalmente expuesta y que no proporciona superficie de transferencia

de calor.

Cuando se arregla en dos pasos se llama horquilla.


Partes de Intercambiadores de Tubo y Coraza

Haz de Tubos para intercambiadores de calor.

Los tubos para intercambiadores de calor también se conocen como tubos

para condensador y no deberán confundirse con tubos de acero u otro tipo de

tubería obtenida por extrusión a tamaños normales de tubería de hierro. El

diámetro exterior de los tubos para condensador o intercambiador de calor, es

el diámetro exterior real en pulgadas dentro de tolerancias muy estrictas.

Estos tubos para intercambiador se encuentran disponibles en varios metales,

los que incluyen acero, cobre, admiralty, metal Muntz, latón, 70-30 cobre-

níquel, aluminio-bronce, aluminio y aceros inoxidables. Se pueden obtener en

diferentes gruesos de pared, definidos por el calibrador Birmingham para

alambre, que en la práctica se refiere como el calibrador BWG del tubo.

Corazas.

Las corazas hasta de 12 in de diámetro IPS se fabrican de tubo de acero. Sobre

12 e incluyendo 24 in el diámetro exterior real y el diámetro nominal del tubo

son los mismos. El grueso estándar para corazas con diámetros interiores de 12

a 24 in inclusive, es de 3/8 in, lo que es satisfactorio para presiones de

operación por el lado de la coraza hasta de 300 lb/in. Se pueden obtener

mayores gruesos para presiones superiores. Las corazas mayores de 24 in de

diámetro se fabrican rolando placa de acero.

Deflectores.

Es claro que se logran coeficientes de transferencia de calor más altos cuando el

líquido se mantiene en estado de turbulencia. Para inducir turbulencia fuera de

los tubos, es costumbre emplear deflectores que hacen que el líquido fluya a

través de la coraza a ángulos rectos con el eje de los tubos. Esto causa

considerable. Turbulencia aun cuando por la coraza fluya una cantidad

pequeña de líquido. La distancia centro a centro entre los deflectores se llama

espaciado de deflectores.


Puesto que los deflectores pueden espaciarse ya sea muy junto o muy separado,

la masa velocidad no depende enteramente del diámetro de la coraza.

Usualmente el espaciado de los deflectores no es mayor que una distancia igual

al diámetro interior de la coraza, o menor que una distancia igual a un quinto

del diámetro interior de la coraza. Los deflectores se mantienen firmemente

mediante espaciadores.

Cabezal

Están ajustadas a los bordes de los tubos y pueden ser removidos para

inspeccionarlos sin perturbar el arreglo de estos.

Tapas

Fijar los tubos a la coraza


Formulas a Usar

Peso del flujo del fluido caliente

Media logarítmica de temperatura

El coeficiente de fricción estático

Flujo de calor

Área de flujo intercambiador de tubo y coraza 1-2

Temperatura calórica


Velocidad de masa intercambiador de tubo y coraza 1-2

Número de Reynolds

Corrección por Viscosidad

Coeficiente Corregido

Coeficiente total limpio

Coeficiente total de diseño


Superficie requerida

Área de Flujo

Velocidad de Masa

Coeficiente Total

Factor Calórico

Temperaturas Calóricas


Marco Conceptual

Conducción

Por el contacto de los tubos y la resistencia eléctrica, entonces se transmite el

calor.

Convección

Los tubos calientan cierta área de contacto con el agua la cual transfiere el calor

a todo el fluido por convección.

Calor sensible

Se denomina calor sensible a la energía calorífica que, aplicada a una sustancia,

aumenta su temperatura. Calor sensible es aquel que recibe un cuerpo y hace

que aumente su temperatura sin afectar su estructura molecular y por lo tanto

su estado. Para aumentar la temperatura de un cuerpo hace falta aplicársele

una cierta cantidad de calor (energía). La cantidad de calor aplicada en relación

con la diferencia de temperatura que se logre depende del calor específico del

cuerpo, que es distinto para cada sustancia.

Calor latente

El calor de cambio de estado, es la energía requerida por una sustancia para

cambiar de estado, de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso

(calor de vaporización). Al cambiar de gaseoso a líquido y de líquido a sólido se

libera la misma cantidad de energía.

Vapor saturado

Es vapor a la temperatura de ebullición del líquido. Es el vapor que se

desprende cuando el líquido hierve. Se obtiene en calderas de vapor.

Coeficiente de transferencia de calor

Representa la influencia de las propiedades del fluido, la superficie en contacto

y el flujo, cuando ocurra una transferencia de calor por convección. El

coeficiente de transferencia de calor o también llamado el coeficiente de

película se representa por “h”.


La transferencia de calor por convección está dada por la ley de enfriamiento

de newton, la cual dice que un objeto a temperatura diferente de la de sus

alrededores terminará alcanzando una temperatura igual a la de sus

alrededores.

Intercambiadores

Recuperan calor entre dos corrientes en un proceso. El vapor y el agua de

enfriamiento son servicios y no se consideran en el mismo sentido que las

corrientes de proceso recuperables.

Calentadores

Se usan primariamente para calentar fluidos de proceso, y generalmente se usa

vapor con este fin, aun cuando en las refinerías de petróleo el aceite caliente

recirculado tiene el mismo propósito.

Enfriadores

Se emplean para enfriar fluidos en un proceso, el agua es el medio enfriador

principal.

Condensadores

Son enfriadores cuyo propósito principal es eliminar calor latente en lugar de

calor sensible.

Hervidores

Tienen el propósito de suplir los requerimientos de calor en los procesos de

destilación como calor latente.

Evaporadores

Se emplean para la concentración de soluciones por evaporación de agua.


Objetivos

Objetivos Generales

Aprender el modo de operación de un intercambiador doble tubo y un

intercambiador de tubo y coraza 1-2.

Aplicar las técnicas de PHA a los equipos utilizados en la práctica.

Objetivos Específicos

Calcular:


Velocidad de masa

Número de Reynolds

Coeficiente de transferencia de calor

Corrección h




Etc.


Hipótesis

1. El Coeficiente de Fricción estático depende del Flujo de Calor

2. El coeficiente Total limpio depende de los coeficientes de

transferencia de calor.

3. El área de flujo es inversamente proporcional a la velocidad de

masa

4. El flujo de calor depende directamente del peso del fluido


Diagrama de Flujo (Croquis)

Sistema Utilizado


Intercambiador de Tubo y Coraza


Leyenda del Croquis

Calderin Eléctrico

TA1: Tanque de Almacenamiento

C2: Calderin

T3: Termopares

R4: Rotámetro

ITC5: Intercambiador de Tubo y Coraza

EE6: Enchufe Energizado

Equipo de Perdida en Tuberías

SE1: Sistema Energizado

B2: Bomba

TA3: Tanque de Almacenamiento

V4: Válvulas

M5: Manómetros



C1: Coraza

T2: Tapa

D3: Deflectores

EFT4: Entrada de Fluido a los Tubos

HT5: Haz de Tubos

SFC6: Salida de Fluido de la Coraza

EFT7: Entrada de Fluido a los Tubos

SFT8: Salida de Fluido de los Tubos

C9: Cabezal


Datos

Flujo en Contra Corriente Tentrada=86ºF

Tsalida= 98ºF

Flujo condensado=150 ml en 7 min

Flujo de salida del agua= 1gal/22.65sg.

Los Demás Datos son Proporcionados por la práctica de Calderín

Eléctrico


Cálculos

Peso del flujo del fluido caliente


El coeficiente de fricción estático

Flujo de calor

Área de flujo intercambiador de tubo y coraza 1-2


Temperatura calórica

Velocidad de masa intercambiador de tubo y coraza 1-2

Número de Reynolds

Corrección por Viscosidad


Coeficiente Corregido





Área de Flujo

Velocidad de Masa

Coeficiente Total

Factor Calórico

Temperaturas Calóricas


Análisis de los Resultados

Mediante el desarrollo de los cálculos se pudieron confirmar las hipótesis

anteriormente planteadas:

El Coeficiente de Fricción estático depende del Flujo de Calor

El coeficiente Total limpio depende de los coeficientes de transferencia

de calor.

El área de flujo es inversamente proporcional a la velocidad de masa

El flujo de calor depende directamente del peso del fluido


Análisis Económico

Costo de Materiales

Empleados

Cantidad

Salario

Mensual

Sueldo por

hora

Tiempo de

Operación

(hrs.)

Costo (RD$)

Gerente de

Operaciones

1 RD$50,000 RD$69 2 RD$138.89

Ingeniero de

Proceso

1 RD$30,000 RD$42 2 RD$83.33

Supervisor del

proceso

1 RD$20,000 RD$28 2 RD$55.56

Operadores 3 RD$10,000 RD$14 2 RD$83.33

Total: RD$361.11

Costo Energético

Cantidad

Kw

RD$ / Kw-hrs

Tiempo de

Operación

(hrs)

Costo (RD$)

Abanicos 6 0.065 RD$9.06 2 RD$7.07

Lámparas 52 0.01 RD$9.06 2 RD$9.42

Bomba 1 2.25 RD$9.06 2 RD$40.77

Calderín 1 0.95 RD$9.06 2 RD$17.21

Total: RD$74.47

Costo Total: RD$ 418.37


Conclusiones y Recomendaciones

En este informe y/o experimento se pudieron confirmar las hipótesis

anteriormente planteada, entre uno de ellas el hecho de que El flujo de calor

depende directamente del peso del fluido

Además se pudieron determinar los puntos críticos del equipo de trabajo

mediante la realización de ciertos análisis de riesgos (HAZOP, FTA).

Recomendaciones

Se debe tomar en cuenta a la hora de operar un intercambiador de calor

que todos los subsistemas involucrados en el proceso estén operando

eficientemente, debido a que se encuentran íntimamente relacionados.

Realizar los análisis de riesgos necesarios.


Aprendizaje

Pude Ver más de cerca el funcionamiento de un intercambiador, con

operaciones en paralelo y/o a contracorriente. Entre varias de las cosas

aprendidas puedo mencionar el hecho de que el análisis de los

intercambiadores de tipo abierto involucra la ley de la conservación de la masa

y la primera ley de la termodinámica; no se necesitan ecuaciones de relación

para el análisis o diseño de este tipo de intercambiador.

También me pude percatar nuevamente de que tan importante son los análisis

de riesgos y la importancia que conlleva realizarlos antes de llevar a cabo

cualquier proceso.


Análisis de Riesgo

HAZOP

Es un examen formal y sistemático, que se centra esencialmente en un proceso

o sistema de una instalación industrial, que identifica, de forma cualitativa, los

peligros, fallos y problemas de operabilidad, y evalúa las consecuencias de una

mala operación.

Principales aplicaciones en la actualidad:

Sus resultados se pueden usar como:

a) Entrada de información de un estudio cuantitativo de riesgo.

b) Base para realizar cambios en el diseño.

c) Base para desarrollar instrucciones y procedimientos de operación.

d) Base para desarrollar estándares de gestión y de control de calidad.

Propósito:

Revisar cuidadosamente un proceso y su operación, con el objetivo de

determinar si las desviaciones del mismo pueden conducir a consecuencias no

deseadas y de este modo poder identificar los peligros del proceso y los

problemas de operación del mismo


ANALISIS HAZOP


FTA

Se centra en un accidente particular o fallo principal de un sistema (top event,

los cuales son situaciones específicas de peligro que han sido identificadas

anteriormente a través de otras técnicas PHA, como HAZOP) y proporciona

un modelo gráfico (utiliza símbolos de la lógica Booleana (puertas AND, OR))

que muestra las combinaciones de fallos del equipo y errores humanos (causas)

que pueden producir el fallo principal del sistema (top event).

Principales aplicaciones en la actualidad:

a) La suelen utilizar los encargados de tomar decisiones como herramienta de

comunicación, ya que puede estimar la probabilidad de que ocurra un

determinado suceso o accidente que otra técnica PHA ha señalado como

importante,

b) Es muy apropiado para sistemas altamente instrumentados y redundantes,

como los sistemas de alarma y de cierre.

Propósito:

Identificar las combinaciones de fallos del equipo y errores humanos que

pueden provocar un accidente.


TOP EVENT CALDERIN ELECTRICO

Subsistema/Nodo 1: Breakers

Electrocución/Incendio

o Causas

Alto voltaje

Falta de regulación de voltaje

Error humano.

o Consecuencias

Daños a equipo

Riesgo de salud.

Subsistema/Nodo 2: Tanque de Almacenamiento

1. Tanque Vacio / 2. Tanque Pichado

o Causas

1. Descuido del Personal

2. Ausencia o Mal mantenimiento

o Consecuencias

1. Sobrecalentamiento de las resistencias

1.2. Perdida de tiempo

2. Caudal de agua insuficiente para operar el calderin


Subsistema/Nodo 3: Válvulas de Control

1. Válvula obstruida, Corrosión por oxidación / 2. Flujo Descontrolado

o Causas

1. Descuido del Personal y/o Falta de mantenimiento

2. Desgaste o Daños de Piezas

o Consecuencias

Reducción de caudal

Contaminación del agua por impurezas

Reducción del volumen del condensado

Subsistema/Nodo 4: Calderin

Aumento de Presión

o Causas

Exceso de Vapor

Bajo flujo de agua hacia el calderin

o Consecuencias

Explosión de calderin

Rotura de accesorios de la tubería

Subsistema/Nodo 5 : Rotámetro

Lectura Errónea

o Causas

Mala Calibración

o Consecuencias

Lecturas

Cálculos erróneos


Subsistema/Nodo 6: Recolector de Condensado

Datos Erróneos

o Causas

Recolector mal ubicado

Mal manejo de los instrumentos

o Consecuencias

Perdida del volumen del condensado

Subsistema/Nodo 7: Termopares

Dañado

o Causas

Cortocircuito

o Consecuencias

Lectura incorrecta de la temperatura.

Subsistema/Nodo 8: Termómetro

Rotura

o Causas

Mal uso

o Consecuencias

Perdida de tiempo

Datos Erróneos


Subsistema/Nodo 9: Bomba

Fuga /Cavitación

o Causas

Falta Supervisión

Falta de Cebado

o Consecuencias

Daños a equipo

Subsistema/Nodo 10: Intercambiador de Tubo y Coraza

Perdida de Calor

o Causas

Perforaciones/ roturas/ corrosión

o Consecuencias

Proceso Incompleto


TOP EVENT INTERCAMBIADOR DE TUBO Y CORAZA

Subsistema / Nodo 1: Coraza

Rotura

o Causas

Deterioro del Material

o Consecuencias

Daños a equipo

Subsistema/Nodo 2: Tubos

Fuga / Rotura

o Causas

Deterioro del Material

o Consecuencias

Mala Transferencia de Calor

Daños al equipo

Pérdidas Económicas

Subsistema/Nodo 3: Cabezal

Cabezal Desajustado

o Causas

Mal Ajuste

o Consecuencias

Daños de equipo


Subsistema/Nodo 4: Placas Deflectoras

Flujo inadecuado / Tubos en mala posición

o Causas

Vibración

o Consecuencias


Subsistema/Nodo 5 : Tapas

Flujo inadecuado / Tubos en mala posición

o Causas

Tubos parcialmente ajustados a la coraza

o Consecuencias


Daños al equipo

Pérdidas Económicas


ANALISIS FTA CALDERIN ELECTRICO

Nodo 1

Electrocución /

Incendio

Falta de

regulación

de voltaje

Error

humano

Alto Voltaje

P1 P2

P3


Nodo 2

Nodo 3

Tanque Vacio

Mal o Falta de

Mantenimiento

Descuido de

Personal

Tanque Pichado

Válvula Obstruida

Desgaste o

Daños de Piezas Descuido de

Personal

Flujo Descontrolado

P2

P1 P2

P3

P2

P2 P1

P3


Nodo 4

Nodo 5

Aumento de Presión

Exceso de Vapor Bajo Flujo de

Agua hacia el

Calderin

Mala

Calibración

Lectura Errónea

P2 P1

P1


Nodo 6

Nodo 7

Datos Erróneos

Recolector

mal Ubicado Mal Manejo

de los

Instrumentos

Corto-

Circuito

Dañado

P2 P1

P1


Nodo 8

Nodo 9

Rotura

Mal Uso

Fuga / Cavitación

Falta de

Supervisión

Falta de

Cebado

P1

P2 P1


Nodo 10

Perdida de Calor

Perforaciones Roturas

Corrosion

P1

P2

P3


ANALISIS FTA INTERCAMBIADOR DE TUBO Y

CORAZA

Nodo 1

Nodo 2

Rotura

Deterioro del

Material

Fuga / Rotura

Deterioro del

Material

P1

P1


Nodo 3

Nodo 4

Cabezal Desajustado

Mal Ajuste

Flujo Inadecuado /

Tubos en mala

Posición

Vibración

P1

P1


Nodo 5

Flujo Inadecuado /

Tubos en mala

Posición

Tubos

Parcialmente

Ajustados a la

Coraza

P1


ANALISIS FTA CALDERIN ELECTRICO

(CUANTITATIVO)

Tomando como base de cálculo:

Evento 1

Evento 2

Evento 3

Evento 4


Evento 5

Evento 6

Evento 7

Evento 8

Evento 9

Evento 10


ANALISIS FTA INTERCAMBIADOR DE TUBO Y

CORAZA (CUANTITATIVO)

Tomando como base de cálculo:

Evento 1

Evento 2

Evento 3

Evento 4

Evento 5


Variación de Probabilidad de acontecimiento final para

Calderin Eléctrico

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

PAF

Eventos

Variacion de la Probabilidad de Acontecimiento

Final


Variación de Probabilidad de acontecimiento final para


0.003

0.0035

0.004

0.0045

0.005

0.0055

0.006

0.0065

0.007

1 2 3 4 5

PAF

Eventos

Variacion de la Probabilidad de Acontecimiento Final


Referencias Bibliográficas

Kern Donald, 1981, Procesos de Transferencia de Calor, Compañía

Editorial Continental, S. A., Decimoquinta impresión, pág. 143-860.

[Foust, Wenzel, Clump, Maus, Andersen], Principios de Operaciones

Unitarias

Guía para la selección y aplicación de técnicas PHA


Anexos

Intercambiador de Doble Tubo

Intercambiador de Tubo y Coraza de un solo Paso


Matriz de Análisis de Riesgo


Gráficos Utilizados

Fuente: Kern, Donald Q., 1999, Procesos de Transferencia de Calor

<1>


<2>


<3>


<4>

Practica No. 5 Intercambiadores de Calor

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