Intercambiadores

DISEÑO BASICO
DISEÑO DE UN ENFRIADOR
La corriente de fondo de un condensador de contacto debe enfriarse de 60 °C a 38 °C
utilizando agua industrial tratada que se encuentra a 31 °C. La pérdida de carga admisible
para ambas corrientes es de 0,7 Kg/cm2. Los datos necesarios para realizar el diseño se
presentan en la siguiente tabla:
Datos

Unidades
Fluido

Coraza (s)
H.C. parafínicos(C12 a C14)

Tubos (t)
Agua

Caudal másico

[lb/h]

222668

Temp. de entrada

[°F]

140

87,8

Temp. de salida

[°F]

100,4

101,0

Presión de operación

[Psig]

75

28

Densidad

[lb/ft3]

45,3

62,5

Calor específico

[BTU/lb°F]

0,585

0,99

2

Conductividad térmica

[BTU/hft °F/ft]

0,0840

0,356

Viscosidad

centipoises

Perdidade carga adm.

[Psig]

0,847
10,0

0,79
10,0

Factor de fouling

[hft2°F/BTU]

0,002

0,001

Tipo de equipo

AES o AET

Dimensiones de los tubos

16 ft – 3/4” OD 14 BWG

1. Evaluación de las propiedades físicas, calculo de las temperaturas medias T y t

T1 = 140,0° F
T2 = 100,4°F
T =

T1 + T2 (140,0 + 100,4 )° F
=
= 120,2° F
2
2

La temperatura t2, se estima en101 °F, para evitar un cruce de temperaturas en el
intercambiador que reduzca la eficiencia del equipo

t1 = 87,8° F
t 2 = 101,0° F
t=

t1 + t 2 (87,8 + 101,0 )° F
=
= 94,4° F
2
2

Nota: es suficientemente exacto evaluar las propiedades de los fluidos a la temperatura media,
no obstante se tendría que determinar a la “temperatura calórica”
Para evaluar las propiedades se deberánutilizar los gráficos y tablas del Anexo II

- 20 -

2. Calculo de la diferencia de temperaturas efectiva ∆Tef
140,0 °F
enfriamiento

∆T2= 39,0 °F

101,0
°F

100,4 °F

∆T1= 12,6 °F
calentamiento

87,8 °F

longitud del
equipo

Así la media logarítmica de las temperaturas será
MLDT =

39,0 − 12,6
= 23,36° F
39,0
ln
12,6

Para corregir la MLDT y obtener ATef, se utilizala (figura 18), (página 21 del Anexo II)

- 21 -

siendo:

R=
S=

T1 − T2 140,0 − 100,4
=
= 3,0
t 2 − t1
101,0 − 87,8

FT = 0,81

t 2 − t 1 101,0 − 87,8
=
= 0,25
T1 − t 1 140,0 − 87,8

∆T ef = MLDT ⋅ FT = 23,36° F ⋅ 0,81 = 18,9° F
∆T ef = 18,9° F

3. Calculo de la cantidad de calor a intercambiar y el caudal másico de agua de
enfriamiento ha utilizar
q = W s ⋅ Cp s ⋅(T1 − T2 )
q = 222668,0

lb
BTU
BTU
⋅ 0,585
⋅ (140,0 − 100,4 )° F = 5158326,8
h
lb ⋅ ° F
h

q = 5,16.10 6

BTU
h

Wt =

5,16 ⋅ 10 6 BTU h
q
lb
=
= 394730
Cp t ⋅ (t 2 − t 1 ) 0,99 BTU lb ⋅ ° F ⋅ (101,0 − 87,8 )° F
h

Wt == 394730

lb
h

4. Estimación del coeficiente total de transferencia de servicio Udsupuesto
Se utiliza la tabla 8 (página 18, del Anexo II), tomandocomo fluido caliente a una sustancia
orgánica media y como fluido frío al agua por lo cual:

Ud sup = 50 a 125

BTU
h ⋅ ft 2 ⋅ ° F

se tomara para este calculo

Ud sup = 100

BTU
h ⋅ ft 2 ⋅ ° F

5. Dimensiones características y arreglos para tubos
3/4” OD 14 BWG, material: bronce admiralty k = 63 BTU/hft2°F/ft, longitud = 16 ft
d0 = 0,75”

- 22 -

di = 0,584”= 0,04866 ft
dela tabla 10 (página 1, del Anexo I)
sección de flujo por tubo
Sft = 0,268 pulg2=0,00186 ftt2
superficies de transferencia por unidad de longitud de tubo
Al0 = 0,1963 ft2/ft.tubo
Ali = 0,1519 ft2/ft.tubo
longitud efectiva
Lef = Lnominal – espesor de placa sostén x número de placas
Lef = 16 ft – 1 1/2”.2. 1 ft/12”=15,75 ft
Lef = 15,75 ft

6. Calculo del Área de transferencia aproximadaAsup =

q
=
Ud sup ⋅ ∆T ef

5,16 ⋅ 10 6
100

BTU
h ⋅ ft 2 ⋅ ° F

BTU
h

= 2730 ft 2

⋅ 18,9 ° F

Asup = 2730 ft 2

7. Calculo del numero de tubos aproximado

Nt aprox =

Asup
Al0 ⋅ Lef

=

2730 ft 2
ft 2
0,1963
⋅ 15,75 ft
ft ⋅ tubo

= 883 tubos

Nt aprox = 883 tubos

8. Selección de una unidad
Se tomara un paso por coraza y dos o más pasos por tubos, la...