Seminario I Intercambiadores de Calor

8/20/2019 Seminario I Intercambiadores de Calor

1/43

Valle de Sartenejas

Planta de Mejoramiento de Residuos

DIMENSIONAMIENTO DE INTERCAMBIADORES DE CALOR

Doc. No: COM!""#!B#

-

015-Febrero-2016

Alexais

Barragán

Kevin Rengifo

Andreina

r!jillo

" Alessandro#$isi%n &ara revisi%n

interna

Re$ %ec&a de

emisi'n

Reali(ado A)ro*ado Descri)ci'n


2/43

Planta de Mejoramiento de Residuos Título del

Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR

Documento No. COM!""#!B# 'ágina 2 de 26

Dimensionamiento de Intercam*iadores de Calor

#n &ri$er l!gar se &lantearon las e(!a(iones de di$ensiona$iento (al%ri(o e )idrá!li(o

&ara a$bos inter(a$biadores (alor*

Q=U ∗ A∗ ΔT ml

+onde el área total de inter(a$bio se des&eja de la sig!iente $anera*

A= Q

U ∗ ΔT ml

,a e(!a(i%n &ara el di$ensiona$iento (al%ri(o se &resenta a (ontin!a(i%n*

Q=mCpΔT ml

+onde se (onsidera !e no )a. (a$bios de fase en ning!no de los inter(a$biadores

#n seg!ndo l!gar se &ro(edi% a esti$ar las (a&a(idades (alor/fi(as de (ada !no de los

(o$&!estos invol!(rados a &artir de la sig!iente e(!a(i%n*

,a (a&a(idad (alor/fi(a de la $e(la se (al(!l% $ediante la sig!iente e(!a(i%n*

Cp=∑n=1

i

X i∗Cpi

X i #s la fra((i%n $olar de (ada (o$&!esto Cpi re&resenta la (a&a(idad (alor/fi(a

de (ada (o$&!esto !e se (al(!la !tiliando la sig!iente e(!a(i%n (!bi(a*

Cpi=a+b∗T +c∗T 2+d∗T 3

COM!""#!B#


3/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR

Documento No. COM!""#!B# 'ágina de 26

es la te$&erat!ra &ro$edio a la !e se en(!entra el gas en Kelvin . ade$ás se (onsidera

!e no )a. (a/da de &resi%n

#n la tabla !e se &resenta a (ontin!a(i%n están todas las (onstantes de (ada !no de los(o$&!estos invol!(rados

Ta*la #. Constantes de ca)acidad cal'rica

3o$&!esto a b ( d42 262 000111 -000000166 717#-10

42S 875 000012 000000272 -11#-07 94 28 0002866 0000002052 -12#-073:2 275 000882 -0000006 2062#-0731 21 0006265 00000017 -16#-07

32 06502 0021072 -00000087 10#-073 -0508 00681 -0000017067 86#-073 110 007827 -00000122 -7#-1035 -058 00585808 -00000101 66#-07

A (ontin!a(i%n se (al(!lan (ada !na de las (a&a(idades (alor/fi(as de (ada (o$&!esto .

(orriente*

Ta*la +. Ca)acidades Cal'ricas )or Com)uesto , Corriente.3o$&!est

o3& S

;K3& S5

;K3& S6

;K3& S1

;K3& S15

;K3& S16

;K42 157785858 16018 1660860 117086 1677572 16678662

42S 10685572 10728 111816101 118058 1151802 1127005 94 288757 26877 25615766 2806828 268768 257050663:2 0786766 10168 107707 11127622 108251 1058757831 25167871 2725578 07725 786152 217728 162878732 20602 2606801 270622 17818 000777 285880823 26018512 251158 2656870 1615 00658505 281556

3 2250858 2550888 216728 11251570 27555 2858535 252165 2525617 20557572 08752502 276678502 22855

Final$ente se &resentan las (a&a(idades (alor/fi(as de $e(la &ara (ada (orriente

COM!""#!B#


4/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


CorrienteCa)acidad Calor-ica

/01203 04

S5 121181

S 12025S6 128215270

S#5 12868568

S# 12820201

S#6 1276

Intercam*iador E!#""#

Intercam*iador E!#""+

#n &ri$er l!gar se &lantearon las sig!ientes e(!a(iones &ara el (ál(!lo del (alor en elinter(a$biador*

Q=U ∗ A∗ ΔT ml

+onde el área total de inter(a$bio se des&eja de la sig!iente $anera*

A= Q

U ∗ ΔT ml

#l (oefi(iente de transferen(ia global ? se obt!vo seg@n las )e!r/sti(as &ara

inter(a$biadores (o$o 9afta (o$o fl!ido !e &asa &or la (ar(asa . :il &or los t!bos a$bos

l/!idos !e res!lt% ?0 Bt!=F")r"ft2"

COM!""#!B#


5/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


#l delta logar/t$i(o se (al(!l% $ediante la sig!iente e(!a(i%n*

ΔT ml= ΔT

2− ΔT

1

ln( ΔT

2

ΔT 1 )

+onde

ΔT 1=T salidaladocaliente −T entradaladofrio

ΔT 2=T entradaladocalinte −T salidaladofrio

#n este (aso las (orrientes son (orrientes de &ro(eso . se tiene lo sig!ientes*

T 8 (entrada.lado. frio)=56,8℃=134,24℉

T 9(salida .lado. frio)=106,8℃=224,24℉

T 19 (entrada. lado.caliente)=303,7℃=578,66℉

T 20 (salida. lado.caliente)=340℃=644℉

'or lo tanto*

ΔT 1=(644−134,24)℉ =509,76℉

ΔT 2=(578,66−224,24)℉ =354,42℉

ΔT ml=(354,42−509,76)℉

ln

(

354,42

509,76

)

=427,39℉

COM!""#!B#


6/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


&ores de &ro(eso se (onvierten total o &ar(ial$ente en l/!idos" Ceneral$ente se !tilia

ag!a o aire (o$o $edio de enfria$iento"

#va&orador

COM!""#!B#


7/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


,os eva&oradores son inter(a$biadores diseDados es&e(/fi(a$ente &ara a!$entar la

(on(entra(i%n de las sol!(iones a(!osas $ediante la eva&ora(i%n de !na &arte del ag!a"

Va&oriador#s !n inter(a$biador !e (onvierte l/!ido a va&or" #l tEr$ino va&oriador se refiere

nor$al$ente a a!ellas !nidades !e $anejan l/!idos diferentes al ag!a

Re)ervidor

#s !n va&oriador !e s!$inistra el (alor latente de va&oria(i%n general$ente al fondo

de !na torre fra((ionadora" 4a. dos ti&os generales de re)ervidores a!ellos !e env/an dos

fases a la torre &ara se&arar el va&or del l/!ido . los !e retornan va&or sola$ente" ,os

re)ervidores !e retornan va&or a la torre se deno$inan re)ervidores de $ar$ita ;Kettle

Reboilers>"

Ceneradores de va&or

Son !n ti&o es&e(ial de va&oriadores !sados &ara &rod!(ir va&or de ag!a" 3o$o f!ente

de (alor se !tilia general$ente el (alor en ex(eso !e no se re!iere &ara el &ro(eso de all/ !e

a estos re)ervidores se les lla$e (o$@n$ente G3alderas de re(!&era(i%n de (alorH"

Sobre(alentador

?n sobre(alentador (alienta el va&or &or en(i$a de s! te$&erat!ra de sat!ra(i%n" #n

teor/a el diseDo de todos estos e!i&os es &are(ido sin e$bargo los (ál(!los de los (oefi(ientesde transferen(ia de (alor difieren !nos de otros" 'or eje$&lo )a. !e (onsiderar si existe o no

(a$bio de fase el rEgi$en de fl!jo si el fl!ido es $!lti(o$&onente et("

I':S +# I9#R3AJBIA+:R#S

I':S +# I9#R3AJBIA+:R#S +# 3A,:R

#n este &!nto se realia !na des(ri&(i%n de los ti&os f!nda$entales de inter(a$biadores!e son"

1" Inter(a$biadores de t!ber/a doble2" Inter(a$biadores enfriados &or aire" Inter(a$biadores de ti&o &la(a

COM!""#!B#


8/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


" Inter(a$biadores de (as(o . t!bo

1" Inter(a$biador de +oble !bo

#ste es !no de los diseDos $ás si$&les . (onsiste bási(a$ente de dos t!bos (on(Entri(os

en donde !na (orriente (ir(!la &or dentro del t!bo interior $ientras !e la otra (ir(!la &or el

án!lo for$ado entre los t!bos" #ste es !n ti&o de inter(a$biador (!.a (onstr!((i%n es fá(il .

e(on%$i(a lo !e lo )a(e $!. @til"

Fig!ra 1" Inter(a$biador de (alor de doble t!bo"

#stos e!i&os son s!$a$ente @tiles .a !e se &!eden fabri(ar en (!al!ier taller de

&lo$er/a a &artir de &artes estándar obteniendo as/ s!&erfi(ies de transferen(ia de (alor a !n (osto

$!. bajo" Ceneral$ente se ensa$blan en longit!des efe(tivas de 12 15 o 20 &ie en donde

longit!d efe(tiva se define (o$o la distan(ia en (ada ra$a sobre la !e o(!rre transferen(ia de

(alor ex(l!.endo la (onexi%n en G?H del t!bo interno . s!s &rolonga(iones" 3!ando estos

e!i&os se e$&lean en longit!des $a.ores de 20 &ies el t!bo interior tiende a &andear lo !e se

origina !na $ala distrib!(i%n de fl!jo en el án!lo"

,a &rin(i&al desventaja del !so de este ti&o de inter(a$biador radi(a en la &e!eDa

s!&erfi(ie de transferen(ia de (alor !e &ro&or(iona &or lo !e si se e$&lean en &ro(esos

ind!striales general$ente se va a re!erir de !n gran n@$ero de Estos (one(tados en serie lo !e

ne(esaria$ente invol!(ra a !na gran (antidad de es&a(io f/si(o en la &lanta" 'or otra &arte el

COM!""#!B#


9/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


tie$&o . gastos re!eridos &ara des$antelarlos . )a(erles $anteni$iento . li$&iea &eri%di(a

son &ro)ibitivos (o$&arados (on otro ti&o de e!i&os" 9o obstante estos inter(a$biadores

en(!entran s! $a.or !tilidad (!ando la s!&erfi(ie total de transferen(ia re!erida es &e!eDa

;100 a 200 ft2

o $enor>" 3o$o las di$ensiones de los (o$&onentes de estos e!i&os tienden a

ser &e!eDas estas !nidades son diseDadas &ara o&erar (on altas &resiones ade$ás los

inter(a$biadores de doble t!bo tienen la ventaja de la estandaria(i%n de s!s (o$&onentes . de

!na (onstr!((i%n $od!lar"

,as (!rvas (ara(ter/sti(as de evol!(i%n de te$&erat!ras en inter(a$biadores son*

Fig!ra 2" Cráfi(as &ara fl!jo &aralelo . (ontra(orriente

2" Inter(a$biadores #nfriados &or Aire . Radiadores

3o$@n$ente se le (ono(e (o$o inter(a$biadores de fl!jo (r!ado debido a !e el aire se )a(e

so&lar &er&endi(!lar$ente al eje de los t!bos" Son e!i&os de transferen(ia de (alor t!b!lares en los !e el

COM!""#!B#


10/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


aire a$biente al &asar &or f!era de !n )a de t!bos a(t@a (o$o $edio refrigerante &ara (ondensar .=o

enfriar el fl!ido !e va &or dentro de los $is$os ;Fig!ra >"

Fig!ra " Inter(a$biador enfriado &or aire . radiador

3onsisten en !n arreglo re(tang!lar de t!bos !s!al$ente de &o(as filas de &rof!ndidad

donde el fl!ido (aliente es (ondensado .=o enfriado en (ada t!bo al so&lar o s!((ionar aire a

travEs del )a $ediante grandes ventiladores" +ebido a !e el (oefi(iente de transferen(ia de

(alor del aire es bajo es !s!al !e los t!bos &osean aletas &ara a!$entar la s!&erfi(ie de

transferen(ia de (alor del lado del aire" ,as filas de t!bos general$ente se en(!entran (olo(adas

en arreglo es(alonado de $odo de in(re$entar los (oefi(ientes de transferen(ia del aire" ?na &e!eDa versi%n de estos inter(a$biadores son los radiadores !sados en los siste$as de

enfria$iento de los ve)/(!los . en las !nidades de aire a(ondi(ionado"

,os enfriadores de aire o(!&an !n área relativa$ente grande &or lo !e general$ente se

!bi(an en(i$a de e!i&os de &ro(eso ;ta$bores inter(a$biadores et(">" 3o$o los ventiladores

son general$ente $!. r!idosos no &!eden instalarse (er(a de áreas residen(iales" Al diseDar

estos e!i&os se debe to$ar en (!enta el efe(to de las &Erdidas de (alor de los e!i&os

(ir(!ndantes sobre la te$&erat!ra del aire de entrada as/ (o$o tener $!()o (!idado &ara !e(!$&lan (on los re!eri$ientos de servi(io a@n en d/as (al!rosos .=o !e el fl!ido no se (ongele

dentro de los t!bos en invierno"

COM!""#!B#


11/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


" Inter(a$biadores de 'la(as #$&a(as ;'4#>

#n el inter(a$biador de &la(as lla$ado ta$biEn '4# &or s!s siglas en inglEs* 'late

4eat #x()anger las dos (orrientes de fl!idos están se&aradas &or &la(as !e no son $ás !e

lá$inas delgadas re(tang!lares en las !e se observa !n diseDo (orr!gado for$ado &or !n

&ro(eso de &rensado de &re(isi%n ;Fig!ra >" A !n lado de (ada &la(a se lo(alia !na

e$&a(ad!ra !e bordea todo s! &er/$etro" ,a !nidad (o$&leta $antiene !nidos a !n (ierto

n@$ero de estas &la(as s!jetas (ara a (ara en !n $ar(o" #l (anal de fl!jo es el es&a(io !e se

for$a gra(ias a las e$&a(ad!ras entre dos &la(as ad.a(entes arreglando el siste$a de tal

for$a !e los fl!idos fr/os . (alientes (orren alternada$ente &or di()os (anales

&aralela$ente al lado $ás largo" #xisten abert!ras en las es!inas de las &la(as !e(onj!nta$ente (on !n arreglo a&ro&iado en las e$&a(ad!ras dirigen a las dos (orrientes en

s!s (anales de fl!jo"

Fig!ra " Inter(a$biadores de 'la(as #$&a(as

,as &la(as son (orr!gadas en diversas for$as (on el fin de a!$entar el área s!&erfi(ial efe(tiva de (ada

!na &rovo(ar t!rb!len(ia en el fl!ido $ediante (ontin!os (a$bios en s! dire((i%n . velo(idad lo !e a s!

COM!""#!B#


12/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


ve red!nda en la obten(i%n de altos (oefi(ientes de transferen(ia de (alor a@n a bajas velo(idades . (on

$oderadas (a/das de &resi%n" ,as (orr!ga(iones ta$biEn son esen(iales &ara in(re$entar la resisten(ia

$e(áni(a de las &la(as . favore(er s! so&orte $!t!o"

#stos e!i&os son los $ás a&ro&iados &ara trabajar (on fl!idos de alta vis(osidad . tienen

(o$o ventaja adi(ional el ser fá(il$ente des$ontables &ara labores de $anteni$iento" 9o

obstante las (ondi(iones de o&era(i%n se en(!entran li$itadas &or las e$&a(ad!ras las &resiones

. te$&erat!ras de o&era(i%n )asta los 0 bar ; J'a> . 250 3 res&e(tiva$ente" #s i$&ortante

desta(ar !e la ele((i%n del $aterial de las e$&a(ad!ras se v!elve $ás restringida a altas

te$&erat!ras lo !e en (onse(!en(ia red!(e el n@$ero de fl!idos !e &!eden ser $anejados &or

estos e!i&os bajo esas (ondi(iones ade$ás la vida @til de la !nidad de&ende en gran $edida

del rendi$iento de las e$&a(ad!ras" Ini(ial$ente este ti&o de e!i&os era !sado en el

&ro(esa$iento de bebidas . (o$idas . a!n!e todav/a retienen s! !so en el área ali$enti(ia )o.

en d/a son !sados en !na a$&lia ga$a de &ro(esos ind!striales llegando in(l!sive a ree$&laar

a los inter(a$biadores de t!bo . (ar(aa"

?na variante de los '4# se (onsig!e si las &la(as son soldadas j!ntas en los bordes lo !e &reviene las

f!gas a la at$%sfera . &er$ite el $anejo de fl!idos &eligrosos" ?n e!i&o (onstr!ido de esta for$a se le

(ono(e (o$o inter(a$biador de &la(as no e$&a(adas . tienen (o$o desventaja el no &oder ser abierto

&ara labores de $anteni$iento &or lo !e las labores de li$&iea deben ser realiadas &or $Etodos

!/$i(os" 9o obstante las de$ás ventajas de las !nidades de &la(as se $antienen" #l diseDo &arti(!lar de

este e!i&o &er$ite al(anar las &resiones de o&era(i%n !e se $anejan en los e!i&os t!b!lares

(onven(ionales tales (o$o t!bo . (ar(aa enfriados &or aire . doble t!bo" Sin e$bargo todav/a existe

!na li$ita(i%n en (!anto al diseDo en la !e la diferen(ia de &resi%n entre a$bos fl!idos no debe ex(eder

los 0 bar"

" Inter(a$biadores en #s&iral ;S4#>

#stos inter(a$biadores se originaron en S!e(ia )a(e $ás de 0 aDos &ara ser !tiliados en la ind!stria del

&a&el . son lla$ados ta$biEn S4# debido a s!s siglas en inglEs* S&iral 4eat #x()anger" S! diseDo

(onsiste en !n &ar de lá$inas de $etal enrolladas ;Fig!ra 5> alrededor de !n eje for$ando &asajes

&aralelos en es&iral &or entre los (!ales fl!.e (ada s!stan(ia" #l es&a(ia$iento entre las lá$inas se

COM!""#!B#


13/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


$antiene gra(ias a !e Estas se en(!entran soldadas a !na es&e(ie de &aral" ,os (anales !e se for$an en

la es&iral se en(!entran (errados en los extre$os &ara !e los fl!idos no se $e(len" #l fl!ir

(ontin!a$ente entre (!rvas ind!(e t!rb!len(ia en los fl!idos lo (!al $ejora la transferen(ia de (alor .

red!(e el ens!(ia$iento" #stos e!i&os son $!. !tiliados en el $anejo de fl!idos vis(osos lodos .

l/!idos (on s%lidos en s!s&ensi%n as/ (o$o ta$biEn en o&era(iones de (ondensa(i%n . va&oria(i%n"

Raras ve(es se re!iere de aislantes .a !e son diseDados de tal $anera !e el refrigerante &ase &or el

(anal externo"

Fig!ra 5" Inter(a$biador en #s&iral

#ntre s!s (ara(ter/sti(as $ás resaltantes se &!eden $en(ionar !e se e$&lean (on fl!jo en (ontra(orriente

&!ro no &resentan &roble$as de ex&ansi%n diferen(ial son (o$&a(tos . &!eden e$&learse &ara

inter(a$biar (alor entre dos o $ás fl!idos a la ve" #stos e!i&os se e$&lean nor$al$ente &ara

a&li(a(iones (riogEni(as"

#n general los S4# ofre(en gran versatilidad en s!s arreglos siendo &osible variar an()os largos

es&esores $ateriales et(" +e esta $anera se logra !e este ti&o de e!i&os re!iera 60L $enos vol!$en

. 0L $enos &eso !e las !nidades de t!bo . (ar(aa (o$&arables en la (antidad de (alor transferido"

5" Inter(a$biadores t!bo-(oraa o t!bo-(ar(aa

+e los diversos ti&os de inter(a$biadores de (alor Este es el $ás !tiliado en las

refiner/as . &lantas !/$i(as en general debido a !e*

a> 'ro&or(iona fl!jos de (alor elevados en rela(i%n (on s! &eso . vol!$en" b> #s relativa$ente fá(il de (onstr!ir en !na gran variedad de ta$aDos"

(> #s bastante fá(il de li$&iar . de re&arar"

d> #s versátil . &!ede ser diseDado &ara (!$&lir &rá(ti(a$ente (on (!al!ier a&li(a(i%n"

COM!""#!B#


14/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


Fig!ra 6" Inter(a$biador fl!jo-(oraa

#ste ti&o de e!i&o ;Fig!ra 6> (onsiste en !na (ar(aa (il/ndri(a M1N !e (ontiene !n arreglo de

t!bos M2N &aralelo al eje longit!dinal de la (ar(aa" ,os t!bos &!eden o no tener aletas . están s!jetos en

(ada extre$o &or lá$inas &erforadas MN" #stos atraviesan a s! ve a !na serie de lá$inas deno$inadas

defle(tores MN !e al ser distrib!idas a lo largo de toda la (ar(aa sirven &ara so&ortar los t!bos . dirigir

el fl!jo !e (ir(!la &or la $is$a de tal for$a !e la dire((i%n del fl!ido sea sie$&re &er&endi(!lar a los

t!bos" #l fl!ido !e va &or dentro de los t!bos es dirigido &or !nos d!(tos es&e(iales (ono(idos (o$o

(abeales o (anales M6 . N"

4a. dos ti&os bási(os de inter(a$biadores de t!bo . (ar(aa* #l de ti&o fijo o de t!bos

esta(ionario !e tiene los dos extre$os de los t!bos fijos a la (ar(aa . el !e tiene !n s%lo

extre$o de los t!bos s!jeto a la (oraa" #n el &ri$er (aso se re!iere de !na j!nta de dilata(i%n

debido a la ex&ansi%n diferen(ial !e s!fren los $ateriales !e (onfor$an el e!i&o" #n el

seg!ndo (aso los &roble$as originados &or la ex&ansi%n diferen(ial se &!eden eli$inar

e$&leando !n (abeal de t!bos flotantes !e se $!eve libre$ente dentro de la (oraa o

e$&leando t!bos en for$a de ? en el extre$o !e no está s!jeto"

#JA ;!b!lar #x()anger Jan!fa(t!rers Asso(iation> &ro&one !n siste$a de nor$as

&ara la designa(i%n de los ti&os de inter(a$biadores (onfor$ada &or tres letras !e definen

(o$&leta$ente al e!i&o" ,a &ri$era letra designa al ti&o de (abeal anterior o esta(ionario

e$&leado la seg!nda el ti&o de (ar(aa . la @lti$a al ti&o de (abeal &osterior" 'ara la

COM!""#!B#


15/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


es&e(ifi(a(i%n de las $edidas del inter(a$biador se tiene !n siste$a de designa(i%n basado en el

diá$etro interno de la (ar(aa en $il/$etros" 'or lo tanto la des(ri&(i%n (o$&leta de estos

e!i&os es (o$o sig!e* diá$etro (ar(aa=longit!d t!bos OOO donde OOO son las tres letras !elo definen"

,a sele((i%n del ti&o de e!i&o es gobernada &or fa(tores tales (o$o la fa(ilidad de

li$&iea del $is$o la dis&onibilidad de es&a(ios &ara la ex&ansi%n entre el )a de t!bos . la

(ar(aa &revisi%n de e$&a(ad!ras en las j!ntas internas . sobre todo la f!n(i%n !e va a

dese$&eDar" A (ontin!a(i%n se detallarán los (o$&onentes bási(os de este ti&o de e!i&os"

COM!""#!B#


16/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


Fig!ra " 9o$en(lat!ra #JA &ara inter(a$biadores de (alores t!bo-(oraa

#l $odelo A#S es el $ás (o$@n ;Fig!ra 8> tiene (as(o de !n &aso t!bos de doble &aso

(on (anal . (!bierta des$ontable (abeal flotante (on dis&ositivo de a&o.o" iene desviadorestransversales . &la(as de a&o.o" S!s (ara(ter/sti(as son*

1"- 'er$ite la ex&ansi%n tEr$i(a de los t!bos res&e(to al (as(o"

COM!""#!B#


17/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


2"- 'er$ite el des$ontaje ,os t!bos re(tos &er$iten !na li$&iea $e(áni(a a(e&table .

&!eden ser re$ovidos de for$a individ!al sin ne(esidad de retirar el )a t!b!lar (o$&leto"

"- #n l!gar de dos &asos &!ede tener 6 ! 8 &asos"

"- ,os desviadores transversales (on el &or(entaje de &aso . s! se&ara(i%n $odifi(an la

velo(idad en el (as(o . s! &Erdida de (arga"

5"- #l fl!jo es (ontra(orriente . a favor de (orriente en la $itad de los t!bos"

Fig!ra 8" Inter(a$biador de (abeal flotante interno ;ti&o A#S>

#l re)ervidor de (aldera ;Fig!ra 7> se (ara(teria &or la (onfig!ra(i%n del (as(o" #l

(onj!nto de t!bos &!ede ser ta$biEn A-? dando l!gar al AK?" #l vertedero a la dere()a de lost!bos $antiene el l/!ido )irviente sobre los t!bos" #l va&or sale &or la tobera s!&erior . el

l/!ido (aliente sale &or la tobera inferior"

Fig!ra 7" Re)ervidor de (aldera ;ti&o AK>

COM!""#!B#


18/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


#n (a$bio el (ondensador de fl!jo dividido ;Fig!ra 10> se !tilia f!nda$ental$ente &ara

(ondensar va&ores &!es dis$in!.e la &Erdida de (arga ;en !n fa(tor de 8>" 'arte del

inter(a$biador se !tilia (o$o (ondensador . &arte &!ede !tiliarse (on enfriador" #l desviador (entral divide el fl!jo en dos . el resto de desviadores lo llevan a travEs de los t!bos &ara

enfriarse"

Fig!ra 10" 3ondensador de fl!jo dividido ;ti&o A

JQ:+: 'ARA ,A S#,#33I9

,a $ejor g!/a &ara la sele((i%n del ti&o de inter(a$biador de (alor a !sar es la

ex&erien(ia basándose en e!i&os si$ilares o&erando en (ondi(iones se$ejantes" 9o obstante sino se &osee ex&erien(ia &revia deben ser to$ados en (!enta los sig!ientes fa(tores* si la &resi%n

de o&era(i%n está &or debajo de 0 bar . la te$&erat!ra de o&era(i%n &or debajo de 200 3 los

inter(a$biadores de &la(as deben ser to$ados en (onsidera(i%n &arti(!lar$ente el de &la(as

e$&a(adas" A altas te$&erat!ras . &resiones la ele((i%n debe estar entre !no de t!bo . (ar(aa

de &la(as no e$&a(adas . de doble t!bo" #l @lti$o es &arti(!lar$ente (o$&etitivo &ara

a&li(a(iones !e invol!(ran &e!eDas (a&a(idades de transferen(ia de (alor . altas &resiones" #n

la abla 1 se $!estra !n res!$en de los diferentes ti&os de inter(a$biadores de (alor tratados" #n

la abla 2 se (o$&aran los inter(a$biadores $ás (o$!nes $ostrando las ventajas . desventajas

de (ada !no"

abla 1" 3ara(ter/sti(as de los inter(a$biadores de (alor"

COM!""#!B#


19/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


abla 2" Intervalos de o&era(i%n &ara los inter(a$biadores $ás (o$!nes

M7todo de Dimensionamiento 8S&ort Cuts9

#l diseDo de !n inter(a$biador de t!bo . (oraa (o$&rende diferentes fases dentro de las

(!ales se &!eden $en(ionar las sig!ientes*

1"- 3o$&robar el Balan(e +e #nerg/a se )an de (ono(er las (ondi(iones de

&ro(esa$iento (a!dales te$&erat!ras &resiones &ro&iedades f/si(as de los fl!idos"

2"- Asignar las (orrientes al t!bo . (as(o"

"- +ib!jar los diagra$as tEr$i(os"

"- +eter$inar el n@$ero de inter(a$biadores en serie"

5"- 3al(!lar los valores (orregidos de la diferen(ia $edia de te$&erat!ras ;J+>"

6"- Sele((ionar el diá$etro es&esor $aterial longit!d . (onfig!ra(i%n de los t!bos"

"- #sti$ar los (oefi(ientes de &el/(!la . de s!(iedad" 3al(!lar los 3oefi(ientes globales

de trans$isi%n de (alor

8"- 3al(!lar la s!&erfi(ie de inter(a$bio esti$ada"

7"- Sele((ionar el ta$aDo del (as(o ;!tiliando dos &asos en t!bo>"

10"- 3al(!lar las &Erdidas de &resi%n en el lado del t!bo . re(al(!lar el n@$ero de &asos

&ara (!$&lir (on las &Erdidas de &resi%n ad$isibles"

11"- As!$ir la se&ara(i%n entre desviadores . el área de &aso &ara (onseg!ir la &erdida de

&resi%n en (as(o ad$isible"

COM!""#!B#


20/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


12"- Re(al(!lar los (oefi(ientes de &el/(!la en el lado del t!bo . del (as(o !tiliando las

velo(idades $ási(as dis&onibles"

1"- Re(al(!lar los (oefi(ientes globales de trans$isi%n de (alor . (o$&robar si tene$os

s!fi(iente s!&erfi(ie de inter(a$bio"

1"- Si la s!&erfi(ie de inter(a$bio es $!. grande o $!. &e!eDa revisar los esti$ados

de ta$aDo de (ar(asa . re&etir las eta&as 7-1"

3on el objetivo de agiliar el &ro(eso de diseDo . &oder (!$&lir (on los re!eri$ientos

exigidos &or el (liente se &lantean !na serie de &asos a seg!ir &ara lograr !n di$ensiona$iento

rá&ido"

#n &ri$er l!gar se &ro(eso al diseDo tEr$i(o del e!i&o donde se (al(!la el (alor

aso(iado al &ro(eso es de(ir el (alor sensible ;sin (a$bio de fase> . el (alor latente

;(on (a$bio de fase>"

Q=mCpΔT ;1>

Q=mΔh ;2>

#stas e(!a(iones se a&li(arán $ediante !n balan(e en el fl!ido !e sig!e &or los t!bos .

!n balan(e en el fl!ido de sig!e &or (oraa (o$o se il!stra a (ontin!a(i%n*

Fig!ra 11 Inter(a$biador de (alor en (ontrafl!jo

COM!""#!B#


21/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


¿Q

h=m

hC

p , h (T

h ,i−T

h , o )(SEQ Ecuación 3)

¿Qc=mc C p ,c (T c, i−T c, o )(SEQ Ecuación 4 )

+onde de #(!a(i%n ;>*

Qh * 3alor del fl!ido (aliente

mh * Fl!jo $ási(o de fl!ido (aliente

C p , h: 3alor es&e(ifi(o del fl!ido (aliente

T h, i * e$&erat!ra de entrada del fl!ido (aliente"

T h, o * e$&erat!ra de salida del fl!ido (aliente

+onde #(!a(i%n ;>*

Qh * 3alor del fl!ido frio

mh * Fl!jo $ási(o de fl!ido frio

C p , h: 3alor es&e(ifi(o del fl!ido frio

T h, i * e$&erat!ra de entrada del fl!ido frio"

T h, o * e$&erat!ra de salida del fl!ido frio

COM!""#!B#


22/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


?na ve (al(!lado el (alor transferido &or los fl!idos se &ro(ede a deter$inar la

te$&erat!ra $edia logar/t$i(a $ediante la sig!iente e(!a(i%n"

(∆ T )2(∆ T )1ln [¿]¿¿¿

(∆ T )medio log=(∆ T )2−( ∆T )1

¿

Fig!ra 12 Inter(a$biador de (alor en (ontrafl!jo . la te$&erat!ra $edia

logar/t$i(a"

,a diferen(ia de te$&erat!ra efe(tiva o $edia logar/t$i(a var/a &!nto a &!nto" Al

(al(!lar ef se s!&one*• 'ro&iedades de la (orriente (onstantes"• Inter(a$biador o&era en estado estable"• 3& (onstante"• ? (onstante"

COM!""#!B#


23/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


• 'Erdidas des&re(iables

,a ter(era fase (onsiste en el (ál(!lo de la resisten(ia tEr$i(a a travEs de la e(!a(i%n

!e se &resenta a (ontin!a(i%n*

1

U =

1

h i+ 1

he+ri+r e+r w ;>

+%nde*)i* 3oefi(iente de &el/(!la interna")e* 3oefi(iente de &el/(!la externa"

r i* #ns!(ia$iento del lado de los t!bos"r e* #ns!(ia$iento del lado de la (ar(aar T* #s&esor . (ond!(tividad tEr$i(a de la t!ber/a"

Fig!ra 1" Resisten(ia tEr$i(a en !n inter(a$biador de (alor de t!bo . (oraa"

Considerando los si3uientes su)uestos:

• 3oefi(iente de &el/(!la (al(!lado a &artir de (orrela(iones"

COM!""#!B#


24/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


• #ns!(ia$iento &ara diferentes l/!idos se (al(!la a &artir de datos . ex&erien(ia"• Resisten(ia de &ared (al(!lada a &artir de es&esor . (ond!(tividad tEr$i(a"

Se de*e tener en cuenta ue:

• !rb!len(ia in(re$enta dra$áti(a$ente los (oefi(ientes de &el/(!la"• !rb!len(ia in(re$enta dra$áti(a$ente el '"

A (ontin!a(i%n se $!estran los (oefi(ientes de transferen(ia de (alor &ara servi(ios t/&i(os en

refiner/as"

abla 2" 3oefi(ientes de transferen(ia de (alor &ara diversos servi(ios"

Re3las del )ul3ar )ara $alores del Coeiciente ;lo*al de Transerencia de Calor

Intercam*iadores a contracorriente:

1> Inter(a$biadores a (ontra(orriente

COM!""#!B#


25/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


• Inter(a$biadores li!ido-li!ido* U =150 TU

h ft 2℉

• Inter(a$biadores gas-li!ido o gas-gas* U =5 TU

h ft 2℉

2> 3ondensador (on servi(io ag!a de enfria$iento

U =150 TU

h ft 2℉

> Refrigerante

U =150 TU

h ft 2℉

'ara !n a!$ento de e$&erat!ra 0 ℉

> Re)ervidores*

U =250 TU

h ft 2℉

Q

A=U ! ∆ T =11250

TU

h ft 2℉

Final$ente se deter$ina la resisten(ia tEr$i(a a &artir de las )e!r/sti(as estable(idas . se

(al(!la el área &ara el inter(a$biador de (alor a &artir de la sig!iente e(!a(i%n*

Q=UA(∆ T )m ;>

#l (alor transferido &!ede ser (al!lado a &artir de dos $etodos los(!ales se &resentana a

(ont!n!a(ion*

1" Jetodo de JEtodo F-,J+ ;,og Jean e$&erat!re +ifferen(e>

,a deter$ina(i%n de la diferen(ia efe(tiva de te$&erat!ra &asa &or la sele((i%n de la

(onfig!ra(i%n general del inter(a$biador debido a !e el )e()o de )aber varios &asos &or la

(oraa . los t!bos )a(en !e el ,J+ .a no sea re&resentativo &!es no existe en toda la

extensi%n del inter(a$biador !n siste$a a (ontra(orriente verdadera" Raon &or la (!al se a&li(a

la sig!inte e(!a(ion*

COM!""#!B#


26/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


Q=U!A!"#T$!% ;8>

+onde F de&ende ex(l!siva$ente del n@$ero de &asos &or el t!bo . la (oraa . de laste$&erat!ras de los fl!idos invol!(rados los (!ales se agr!&an en dos &ará$etros GRH . GS a

(onti!na(ion*

&=T 1−T 2t 2−t 1 ;7>

S=t 2−t

1

T 2−

T 1

;10>

A travEs de estos &ará$etros es &osible entrar en el grafi(o !e se $!estra a (ontin!a(i%n

donde de&endiendo de la (onfig!ra(ion del inter(a$biador de (alor )abrá &ara (ada (aso en

es&e(/fi(o*

Fig!ra 1" Fa(tor de (orre((i%n GFH &ara inter(a$biadores de 1 &aso &or (ar(aa . 2 o

$as &asos &or t!bos

COM!""#!B#


27/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


2" Jetodo de JEtodo U-9? ;#ffe(tiveness-9!$ber of ransfer ?nits>"

4asta a)ora se )a &res!&!esto !e se (ono(en las te$&erat!ras de entrada . salida de las

(orrientes invol!(radas en el di$ensiona$iento sin e$bargo la esti$a(i%n de las te$&erat!ras

de salida el &ri$er d/a de f!n(iona$iento de !n inter(a$biador .a diseDado es !n (ál(!lo !e

exige !n $Etodo iterativo si se e$&lea el (on(e&to del ,J+"

#l $Etodo #&silon-9? se basa en el )e()o de !e las diferen(ias de te$&erat!ras en !n

inter(a$biador de (alor son f!n(i%n del 3oefi(iente Clobal de ransferen(ia de (alor ;?> el área

del inter(a$biador ;A> . el &rod!(to de las $asas . las (a&a(idades (alor/fi(as de los fl!idos fr/o

. (aliente"

• 3al(!lar 3a&a(idades 3alor/fi(as *

C ' =C p , ' ! m ' (11)

C C =C p , C ! mC (12)

#n s! desarrollo se advierten tres n!evos &ará$etros*

• Radio de 3a&a(idad ;3> (o(iente adi$ensional entre el &rod!(to 3 fr/o o (aliente

!e n!$Eri(a$ente sea $enor entre el $a.or

C ¿=

C min

C ma((13)

• #fe(tividad ;U>*

)={ *TU , C ¿ }

+e&endera de la (onfig!ra(ion del inter(a$biador ver abla de efe(tividades"

COM!""#!B#


28/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


• 9@$ero de ?nidades de ransferen(ia ;9?>*

*TU =

UA

C min (14)

#n (!anto a los &ara$etros estable(idos &ara el diseno de t!bos se &resentan los sig!intes

&!ntos*

Tu*os

'ara obtener !nidades $ás (o$&a(tas . e(on%$i(as se re(o$ienda el !so de t!bos de

diá$etros &e!eDos red!(iendo a la ve el es&a(ia$iento entre los $is$os sin e$bargo las

s!&erfi(ies tienden a ens!(iarse rá&ida$ente . la li$&iea &or $edios $e(áni(os es $!. dif/(il"

?sando diá$etros $a.ores . a$&lio es&a(ia$iento se evitan en gran &arte los in(onvenientes

anteriores &ero las !nidades serán $enos (o$&a(tas . $ás (ostosas" #n (onse(!en(ia la

sele((i%n de estos &ará$etros res&onderá a !n (o$&ro$iso entre la nat!ralea de los fl!idos a

$anejar el es&a(io dis&onible . el (osto" ,os t!bos de 1705 . 25 $$ de diá$etro externo son

los $ás !sados sin e$bargo &odr/an e$&learse t!bos tan &e!eDos (o$o de 65 $$ de

diá$etro externo en !nidades &e!eDas !e $anejen fl!idos li$&ios" ,as !nidades diseDadas

&ara $anejar fl!idos $!. vis(osos &!eden !sar t!bos de 508 $$ . )asta 62 $$ de diá$etroexterno"

Si se trabaja (on t!bos aleteados se deben to$ar en (onsidera(i%n los sig!ientes (riterios*

#l (osto de los t!bos aleteados es de 50 a 0 L $a.or !e el de los t!bos lisos ;de ig!al

longit!d . es&esor de &ared> &or lo !e &ara !e se j!stifi!e s! !so la resisten(ia tEr$i(a debe

red!(irse &or lo $enos en !n fa(tor de tres" #sta rela(i%n se (!$&le general$ente en

re)ervidores (alentadores enfriadores de ag!a . (ondensadores !e o&eran (on fl!idos

orgáni(os"

Si la dis$in!(i%n en la resisten(ia tEr$i(a no s!&era el l/$ite es&e(ifi(ado los t!bos

aleteados se j!stifi(an si se red!(e el n@$ero de (ar(aas !e se re!erir/an (on t!bos lisos"

COM!""#!B#


29/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


,as aletas deben e$&learse en (asos donde el fa(tor de ens!(ia$iento del lado de la

(ar(asa no ex(eda0,003

TU

h ft 2℉ .

Si las aletas son &e!eDas Estas no deben e$&learse (!ando la velo(idad de (orrosi%n

s!&ere 005 $$=aDo &!es la vida de las $is$as se red!(irá a aDos o $enos"

#l es&esor de los t!bos debe ser elegido en f!n(i%n de la &resi%n interna . externa &or

se&arado o del diferen(ial $áxi$o de &resi%n a travEs de la &ared del t!bo" Sin e$bargo la

&resi%n $!()as ve(es no es el fa(tor li$itante &or lo !e el es&esor del t!bo debe sele((ionarse

(onsiderando*

S!fi(iente $argen &ara so&ortar los efe(tos (orrosivos"

Resisten(ia a las vibra(iones ind!(idas &or el fl!jo"

Ade(!ada resisten(ia axial es&e(ial$ente en los e!i&os (on (abeal &osterior fijo"

#standaria(i%n de las existen(ias de re&!estos . ree$&laos"

3osto"

#s i$&ortante desta(ar !e el es&esor de la &ared del t!bo dis$in!.e (!ando el $is$o es

doblado es&e(ial$ente en los t!bos en W?W" #n (ondi(iones donde la &resi%n .=o (orrosi%n no

sea (r/ti(a esta dis$in!(i%n no debe ser $a.or de !n 15-18L del es&esor ini(ial" a$biEn s!ele

o(!rrir !na ovala(i%n en el t!bo la !e no debe ex(eder en todos los (asos del 7-12L del

diá$etro externo del $is$o"

3on rela(i%n a la longit!d de los t!bos se tiene !e los diseDos $ás e(on%$i(os son

a!Ellos de &e!eDo diá$etro . t!bos de grandes longit!des &or lo !e se deben fabri(ar inter(a$biadores tan largos (o$o sea &osible li$itados tan solo &or la longit!d de los t!bos !e

los s!&lidores &!edan ofre(er" #sto se debe a !e $ientras $ás largo es el )a de t!bos el

diá$etro del $is$o de(re(e &ara la $is$a área de transferen(ia &rod!(iendo !n a)orro

COM!""#!B#


30/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


(onsiderable en las bridas de la (ar(asa $ientras !e el in(re$ento &or efe(to de los t!bos $ás

largos es insignifi(ante $ientras !e Estos no sobre&asen de 2 ft"

Sin e$bargo )a(es de t!bos $!. largos &!eden a(arrear difi(!ltades a la )ora de

des$ontar o $ontar el e!i&o &or lo !e la longit!d $áxi$a &ara )a(es de t!bos re$ovibles

!s!al$ente se restringe a 7 $etros ;a&roxi$ada$ente> . (on !n &eso $áxi$o de 20 toneladas"

#n las refiner/as se &refieren t!bos de 20 ft de longit!d ;61 $> &!es t!bos $!. largos en

!nidades (olo(adas sobre estr!(t!ras ;(o$o (ondensadores> in(re$entan $!()o el (osto de Estas

.a !e re!ieren &latafor$as $ás grandes .=o estr!(t!ras adi(ionales"

'ara (abeales fijos no es tan i$&ortante li$itar la longit!d de los t!bos &ero en la

&rá(ti(a se restringe a 15 $etros (o$o $áxi$o" 9o obstante en orden de satisfa(er las (re(ientes

de$andas de &ro(esa$iento no es de extraDar el (onseg!ir longit!des de )asta 22 $etros" anto

&ara t!bos en ? (o$o re(tos las longit!des $ás e$&leadas son de a&roxi$ada$ente 28

658 8 6076 . 15 $"

Arre3lo de los tu*os

,a for$a en !e los t!bos son arreglados en el inter(a$biador ;ver fig!ra 1> es $!.

i$&ortante &or lo general la distan(ia entre los (entros de los t!bos ;&it()> no debe ser $enor a

125 ve(es el diá$etro exterior de los $is$os" #n (iertas a&li(a(iones en las !e se )a(e !so de

fl!idos li$&ios . de t!bos &e!eDos ;12 $$ diá$etro externo o $enor> la rela(i%n

&it()=diá$etro &!ede red!(irse a 120" ,a sele((i%n del áng!lo del arreglo en el )a de t!bos es

(o$o se $!estra en la abla I"2- 6"

A (ontin!a(i%n se &resenta la fig!ra 1 donde se &!eden a&re(iar los diferentes arreglos

&ara los inter(a$biadores de (alor*

COM!""#!B#


31/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


Fig!ra 1" Arreglos de t!bos &ara inter(a$biadores de t!bo . (oraa"

'ara obtener )a(es de t!bos $ás (o$&a(tos . e(on%$i(os se s!giere el !so de áng!los de

0 . 60 los !e &er$iten a(o$odar !n 15L $ás de t!bos !e los otros &ero no deben ser

!sados (!ando se re!iera de li$&iea externa &or $edios $e(áni(os" 'ara todos los

inter(a$biadores (on fa(tores de ens!(ia$iento inferiores a 00005 $23=P ;0002

F"ft2")=B?> o $enores se &refiere el arreglo triang!lar de 0"

Fig!ra 15" abla de (onfig!ra(i%n del áng!lo de arreglo &ara inter(a$biadores de t!bo .

(ar(aa"

COM!""#!B#


32/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


Final$ente se &resenta el res!$en de )e!r/sti(as &ara el di$ensiona$iento de !n

inter(a$biador de (alor*


33/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


• Inter(a$biadores de &la(a . $ar(o de a(ero inoxidable son de 25 a 50L $ás baratos !e

las !nidades si$ilares de (ar(asa . t!bos de a(ero inoxidable" 'la(a (o$&a(ta . los

inter(a$biadores de aletas &ro&or(ionan a&roxi$ada$ente de a ve(es $ás área detransferen(ia de (alor &or !nidad de vol!$en !e el obtenido (on inter(a$biadores de

(ar(asa . t!bo"

• #nfriadores de aire &ro&or(ionan áreas de a&roxi$ada$ente 15 a 20 $ 2=$2 de s!&erfi(ie

desn!da" Alrededor de 5 a 12 XP de &oten(ia del ventilador se re!iere &ara eli$inar

1000 XP de energ/a (on !n enfo!e de te$&erat!ra de 0 3 o $ás"

• ,a efi(ien(ia tEr$i(a de (alentadores de es de 0 a 5L" asa de radia(i%n es de

a&roxi$ada$ente 8000 P=$2 tasa de (onve((i%n es de a&roxi$ada$ente 12000 P=$2"

• #l a(er(a$iento de te$&erat!ras debe ser de 20 F (o$o $/ni$o &ara enfria$ientos

nor$ales . de 10 F o $enos (on refrigerantes"

• #l lado de los t!bos es &ara el fl!ido $ás (orrosivo alta &resi%n s!(io (aliente" #n el

lado de la (oraa se deben !bi(ar los fl!idos $ás vis(osos o &ara (ondensados"

• #l arreglo &ara los t!bos $ás fá(il de li$&iar es el (!adrado"

• #l arreglo triang!lar de los t!bos da valores de diá$etro $ás &e!eDos &ara !n área

re!erida"

• ,as longit!des de los t!bos var/an de 16 a 20 ft" ,a longit!d $/ni$a es de 8 ft"

• #l diá$etro externo de los t!bos debe ser de 05 in &ara $ateriales li$&ios 1 in de

diá$etro &ara fl!idos en general . de 15 in &ara fl!idos $!. s!(ios"

COM!""#!B#


34/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


• 'ara !na &ri$era eval!a(i%n se re(o$ienda as!$ir !na (a/da de &resi%n de 5 &si &or el

lado de los t!bos . (oraa"

Re(o$enda(iones*

• #stable(er fl!jo en (ontra(orriente (o$o base" 9o se )a(en (orre((iones &or diferen(ia de

te$&erat!ra"• ,a te$&erat!ra $/ni$a de a&roxi$a(i%n es de 20F &ara enfriadores nro$ales . de 10F

&ara refrigerantes"• ,a te$&erat!ra de entrada del ag!a es de 70F . la $áxi$a de salida es de 120F"• ,os fl!idos (orrosivos s!(ios !e (a!sen in(r!sta(iones . de alta &resi%n van &or los

t!bos"• ,as (a/das de &resi%n son de 1"5 &si &ara re)ervidores . entre -7 &si &ara otros servi(ios"• ,os t!bos estándar son de YH &ara el diá$etro externo es&a(io triang!lar de 1H . de 16

&ie de largo"• ?na (ar(aa de 1 &ie de diá$etro aloja 100 &ie 2 &ie de diá$etro 00 &ie . &ie de

diá$etro 1100 &ie"

SISTEMAS DE CONTROL

#n !n inter(a$biador infl!.en !na serie de variables !e deben est!diarse de (ara al

(ontrol del $is$o (o$o lo son la &resi%n del va&or o del fl!ido de ali$enta(i%n las

fl!(t!a(iones de (a!dal del &rod!(to las varia(iones en la te$&erat!ra del &rod!(to e in(l!so del

(a!dal de ali$enta(i%n et("

Control de temperatura en la línea de vapor

COM!""#!B#


35/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


Fig!ra 16" Siste$a de (ontrol dire(to del va&or"

#l $Etodo $ás (o$@n de (ontrol &ara !n inter(a$biador de (alor es el !e se il!stra en

la fig!ra 16" #l (ontrolador !tilia la te$&erat!ra de salida del &rod!(to (o$o base &ara reg!lar

a!to$áti(a$ente la velo(idad de fl!jo del va&or" 4a. alg!nas (ara(ter/sti(as de diseDo &ara el

siste$a de (ontrol !e re!ieren !na aten(i%n &arti(!lar"

Medición de temperatura* tanto la !bi(a(i%n (o$o el $Etodo de instala(i%n del

dis&ositivo &ara $edir la te$&erat!ra tienen efe(tos i$&ortantes en la (alidad del

(ontrol de te$&erat!ra del efl!ente del inter(a$biador" Si se tienen !nos (!antos

$etros de t!ber/a entre el dis&ositivo de $edi(i%n . el inter(a$biador se agrega

!n tie$&o $!erto" Si el dis&ositivo se (olo(a en !n &oo tEr$i(o se &!ede agregar

otra (onstante de tie$&o al (ir(!ito de (ontrol de retroali$enta(i%n lo (!al li$ita

la (alidad de (ontrol obtenible" Si se desea !n dese$&eDo de gran (alidad el

dis&ositivo de $edi(i%n debe ser (olo(ado dentro del fl!ido del &ro(eso a $enos

!e alg@n &roble$a de $anteni$iento i$&ida )a(erlo" Válvulas de control * los inter(a$biadores de (alor o&eran (o$@n$ente en !n

intervalo a$&lio de (argas tratadas" #ste intervalo a$&lio re!iere la !bi(a(i%n

exa(ta de la válv!la de (ontrol . !na ganan(ia (asi (onstante en todo el intervalo

de la válv!la"

Control del condensado

;a> ;b>

COM!""#!B#


36/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


Fig!ra 1" 3ontrol del (ondensado &or estrang!la$iento a> 3ontrol de te$&erat!ra en la

l/nea de (ondensado b> 3ontrol de te$&erat!ra en la l/nea de va&or (on (ontrol de nivel en el

(ondensado"

#l &atr%n de (ontrol il!strado en la fig!ra 1 &ro&or(iona &or lo (o$@n !n dese$&eDo

diná$i(o relativa$ente lento" 9o se debe !tiliar a $enos !e se tenga alg!na ventaja es&e(ial

en s! e$&leo o !e s! rendi$iento sea (o$&atible (on los re!isitos del &ro(eso"

#n el siste$a il!strado en la fig!ra 1a se reg!la la extra((i%n de (ondensado es de(ir

indire(ta$ente el nivel de (ondensado en el ser&ent/n de va&or $ediante !n (ontrolador de

te$&erat!ra del &rod!(to !e $anda !na válv!la de (ontrol en la l/nea de salida del (ondensado"

3o$o ventajas el siste$a ofre(e (on rela(i%n al anterior la eli$ina(i%n de los &roble$as de

&!rga del (ondensado al $antenerse (onstante la &resi%n de va&or dentro del ser&ent/n . el

e$&leo de !na válv!la de (ontrol $ás &e!eDa" Sin e$bargo el (ontrol %&ti$o de te$&erat!ra

deja $!()o !e desear .a !e si dis$in!.e el (a!dal del &rod!(to el (ontrolador de

te$&erat!ra $anda a (errar la válv!la . el ser&ent/n tarda (ierto tie$&o en llenarse de

(ondensado del va&or (on el res!ltado de !na (onsiderable lentit!d en la res&!esta del siste$a

&ara a(o&larse a las n!evas (ondi(iones" #n (a$bio lo (ontrario es de(ir el a!$ento del (a!dal

del &rod!(to tiene !na res&!esta rá&ida debido a !e al abrirse la válv!la de (ontrol el ser&ent/nse va(/a rá&ida$ente"

?na variante del siste$a anterior se &!ede a&re(iar en la fig!ra 1b !e se a&li(a (!ando

la &resi%n del (ondensado es baja . existen &roble$as en s! eli$ina(i%n es la s!stit!(i%n del

&!rgador (lási(o del (ondensado &or !n (ontrol de nivel del (ondensado" ,a te$&erat!ra del

&rod!(to sig!e siendo reg!lada &or !n (ontrolador (onven(ional a(t!ando sobre la válv!la de

va&or"

Control en cascada

COM!""#!B#


37/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


Fig!ra 18" 3ontrol de (as(ada &ara inter(a$biador de (alor"

:tro siste$a i$&ortante de desta(ar es el (ontrol en (as(ada ;fig!ra 18> entre el

(ontrolador de te$&erat!ra (o$o ele$ento &ri$ario . !n (ontrolador de &resi%n de va&or (o$o

se(!ndario" +e este $odo las varia(iones de la &resi%n del va&or de la l/nea de ali$enta(i%n son

(orregidas in$ediata$ente &or el (ontrolador de &resi%n se(!ndario . el (ontrolador dete$&erat!ra &ri$ario se en(arga de (o$&ensar las varia(iones de te$&erat!ra &or otras (a!sas"

Control en alimentación adelantada o retroalimentación

Fig!ra 17" 3ontrol feedforTard &ara !n inter(a$biador de (alor"

COM!""#!B#


38/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


#l (ontrol anti(i&ativo ;feedforTard> (o$binado (on el (ontrol (lási(o de reali$enta(i%n

ta$biEn &!ede a&li(arse a !n inter(a$biador de (alor en &arti(!lar (!ando s! o&era(i%n es

(r/ti(a . se ne(esita !n (ontrol estable (on !na re(!&era(i%n rá&ida ante las &ert!rba(iones !e(o$&ense el (oste elevado de la instr!$enta(i%n a&li(ada" #l (ontrolador en ali$enta(i%n

adelantada s!$inistra !na a((i%n (orre(tora rá&ida ante &ert!rba(iones en la te$&erat!ra de

entrada del fl!ido fr/o 1 ;a!n (!ando s! diseDo no sea &erfe(to es $!. efe(tivo en evitar o

red!(ir los sobre-i$&!lsos !e &rod!(ir/a la &ert!rba(i%n>" Z ade$ás no o(asiona &roble$as de

estabilidad &or!e no (a$bia la (onfig!ra(i%n de &olos del siste$a"

#l lao de retroali$enta(i%n sobre n!estro inter(a$biador &ro&or(iona !na (orre((i%n

$ás &re(isa ;fina> . a $ás largo &lao" Ade$ás s! &resen(ia aseg!ra reg!la(i%n a@n ante otras &ert!rba(iones !e no sean en 1" Si existiese alg!na otra &ert!rba(i%n i$&ortante )abr/a !e

desarrollar otro lao en ali$enta(i%n adelantada sobre ella &ara eli$inar s!s efe(tos"

Control en derivación del producto

Fig!ra 20" 3ontrol en deriva(i%n del &rod!(to de !n inter(a$biador de (alor"

COM!""#!B#


39/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


#n los (asos de inter(a$biadores de (alor entre l/!idos es !s!al estabiliar la

te$&erat!ra del l/!ido de (alefa((i%n o refrigera(i%n en !n siste$a se&arado"

3!ando el inter(a$biador de (alor tiene !na res&!esta de$asiado lenta el $anteni$iento

de la te$&erat!ra del &rod!(to se realia (on !n (ontrolador de te$&erat!ra a(t!ando sobre !na

válv!la de tres v/as diversora !e deriva el inter(a$biador" +e este $odo se logra !na res&!esta

rá&ida frente al e$&leo de !na válv!la de dos v/as .a !e la (a&a(idad tEr$i(a del

inter(a$biador es grande e introd!(e !n retardo (onsiderable ante (a$bios en la (arga" #l

&rod!(to es derivado . se $e(la dire(ta$ente (on el &rod!(to (aliente !e sale del

inter(a$biador"

Control de derivación del fluido térmico

Fig!ra 21 3ontrol en deriva(i%n del fl!ido de (alefa((i%n o de refrigera(i%n"?na variante del (ontrol de deriva(i%n se a&li(a en los (asos de inter(a$biadores de (alor

entre l/!idos donde es !s!al estabiliar la te$&erat!ra del l/!ido de (alefa((i%n o de

refrigera(i%n en !n siste$a se&arado" #n la fig!ra 21 se &!ede a&re(iar el (ontrol de !n

inter(a$biador !tiliando a(eite tEr$i(o obtenido de !n siste$a se&arado" A este siste$a &odr/a

a&li(ársele si se deseara !n (ontrol en (as(ada (on la te$&erat!ra del fl!ido tEr$i(o (o$o

variable se(!ndaria"

PRO=EEDORES NACIONALES E INTERNACIONALES

Pro$eedores Nacionales

COM!""#!B#


40/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


%ITEMCA> C.A.: es !na e$&resa (on $ás de 20 aDos de ex&erien(ia en el $er(ado

dedi(ada al se(tor ind!strial $etal-$e(áni(o . es&e(ialistas en la fabri(a(i%n . $anteni$iento de

inter(a$biadores de (alor en Vene!ela" #n FI#J3A se desarrollan &ro.e(tos en fabri(a(i%ninstala(i%n $anteni$iento (orre(tivo . &reventivo diseDo tEr$i(o-$e(áni(o de

inter(a$biadores de (alor ;t!bo . (oraa t!bo aleteado radiadores de va&or enfriadores de

a(eite . ser&entines de aire a(ondi(ionado>" a$biEn se desarrollan &ro.e(tos &ara el área de

enfria$iento a gran es(ala &ara la ind!stria* ali$enti(ia $an!fa(t!rera far$a(E!ti(a . &etrolera"

Se en(!entra !bi(ada en Maracay, Edo. Aragua"

IAPCA> C.A.: es !na e$&resa !e desde )a(e $ás de 5 dE(adas se desta(a en la

fabri(a(i%n de &rod!(tos $etal$e(áni(os destinados al desarrollo de la ind!stria en las áreas &etro!/$i(as !/$i(as far$a(E!ti(as . ali$enti(ias" Se es&e(ialia en la fabri(a(i%n de

e!i&os de a(ero inoxidable . a(ero al (arbono a$bos en s!s diferentes alea(iones ti&os .

grados" Se !bi(a en Valencia, Edo. Carabobo.

Termoluidos %n> C.A.: es !na e$&resa !e )a (re(ido . a$&liado s! oferta de &rod!(tos

. e!i&os aso(iados al $anejo efe(tivo del va&or . otros fl!idos de !so (o$@n en la ind!stria

(on el fin de garantiar !n efi(iente a&rove()a$iento de la energ/a (al%ri(a" Se desta(an &or s!

&rofesionalis$o en todas las áreas energEti(as . es&e(ial$ente en el asesora$iento tE(ni(o dediferentes &ro.e(tos ade$ás de (ontar (on !n a$&lio sto(X de inventario seg@n las exigen(ias .

las es&e(ifi(a(iones del $er(ado na(ional en (!anto al ti&o . $edidas en los diferentes &rod!(tos"

Se !bi(a en La Carlota, Caracas"

Incalca> C.A.: es !na e$&resa es&e(ialiada en el diseDo . la fabri(a(i%n de

inter(a$biadores de (alor &ara la ind!stria &etro!/$i(a ali$enti(ia entre otras" Se en(!entra

!bi(ada en Matanas, Edo. !olívar "

ACERO %ABRICANTES> C.A.* e$&resa veneolana es&e(ialiada en la fabri(a(i%n de

estr!(t!ras $etáli(as tan!es re(i&ientes a &resi%n inter(a$biadores de (alor (ol!$nas

)ornos (alderas t!ber/as d!(tos enfriadores &or aire silos" Se en(!entra !bi(ada en Las

Mercedes, Caracas"

COM!""#!B#


41/43


42/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


• Inter(a$biador de doble t!bo" Jaterial* A(ero al (arb%n" Fabri(ado en 3)ina"5>"">""" Bs >6"">""" Bs

R#F#R#93IAS BIB,I:CRAFI3AS

Antonio 3" S" ;177>" Instr!$enta(i%n ind!strial" Alfaomera grupo editor, México"Berg$an " ," In(ro&era F" '" \ ,avine A" S" ;2011>" Fundamentals of heat and mass transfer *

" Soluciones prácticas para el ingeniero qumico!

soluciones rápidas " exactas para los pro#lemas cotidianos en la ingeniera de procesos*

J(CraT-4ill"

Conále-Jendiabal +" ;2002>" I9#R3AJBIA+:R#S +# 3A,:R* I':S C#9#RA,#S

Z A',I3A3I:9#S"

Robert '" \ 3e(il 3" ;2001>" Jan!al del ingeniero !/$i(o" $ditorial Mc %ra& 'ill. (uinta

$dición )segunda edición en espa*ol+"

COM!""#!B#


43/43


Documento

INTERCAMBIADORES DE

CALOR


Seminario I Intercambiadores de Calor

Documents

Transcript of Seminario I Intercambiadores de Calor