Varios

OPERACIONES UNITARIAS II


DIMENSIONAMIENTO DE INTERCAMBIADORES DE CALOR TUBULARES


MATERIAL COMPLEMENTARIO





Realizado por:

Prof. María Isabel Briceño



Mérida, junio de 2005.

DIMENSIONAMIENTO DE INTERCAMBIADORES DE CALOR


METODOS – TABLAS




1. Introducción

En la presente guía se describe, en forma general, los métodos que permiten el dimensionamientode intercambiadores de calor de doble tubo y de carcasa y tubo. Se incluyen también tablas de datos complementarios con información pertinente al dimensionamiento de dichos equipos. A modo de ilustración, en las Figs. 1 y 2 se muestran esquemas de un intercambiador de doble tubo y un intercambiador de carcasa y tubo. Igualmente, en la Fig. 3 se ha presentado la clasificación gráfica de losintercambiadores de calor de carcasa y tubo, acorde a los estándares de la TEMA (Tubular Exchanger Manufacturers Association).

2. Procedimiento general para el diseño de intercambiadores de todo tipo

El dimensionamiento de un intercambiador de calor consiste en una serie de pasos que es común a todos los tipos de intercambiadores. Se puede decir que es un algoritmo; en la Fig. 4 se muestra elflujograma del algoritmo. A continuación se describe cada paso del algoritmo.




Paso 1: Definición del problema

En esta etapa se debe obtener una idea del tipo de trabajo de intercambio que hace falta, para los fluidos en cuestión y las condiciones de operación. Este examen permite determinar el tipo de intercambiador de calor que, a priori, es más conveniente para dicha aplicación.Adicionalmente, deben establecerse cuales son las condiciones de operación imperantes en el proceso. Las condiciones de operación más importantes son los flujos, las temperaturas y presiones de operación y las limitaciones de caída de presión en el sistema. El criterio usual es que la caída de presión sea inferior a 1 bar (ó ≈ 10 psi), tanto por los tubos como por la coraza o tubo externo. En plantasya instaladas, las limitaciones de caída de presión pueden ser más severas, dependiendo de la potencia de bombeo disponible.




Paso 2: Selección de un tipo básico de intercambiador de calor

En la industria química el intercambiador de calor más utilizado hasta tiempos recientes (actualmente los intercambiadores de coraza y tubo están siendo reemplazados por intercambiadores de placas,de área extendida y otros) ha sido el de coraza y tubo, especialmente cuando se requieren áreas relativamente grandes de intercambio. Cuando se trata de áreas pequeñas (< 50 m2), puede pensarse en intercambiadores de doble tubo, aunque estos resultan más voluminosos y costosos que los de carcasa y tubo, para áreas similares de intercambio. Otra situación donde es conveniente usar intercambiadoresde doble tubo es en el caso en que uno de los fluidos, o ambos, se encuentran a muy alta presión; es más fácil impedir las fugas en el intercambiador de doble tubo que en el de carcasa y tubos. Por la misma razón, los intercambiadores de doble tubo resultan convenientes cuando se manejan gases muy difíciles de contener (tal como el H2) o fluidos tóxicos. Dado que estos intercambiadores sonrelativamente fáciles de limpiar, son también adecuados cuando los fluidos son muy sucios o muy corrosivos.










Fig. 1. Intercambiador de doble tubo. En la parte superior se presentan cortes transversales mostrando los tubos sin aletas y con aletas.











Fig. 2. Intercambiador de carcasa y tubo.





Fig. 3. Clasificación de los intercambiadores de carcasa y tuboacorde a la TEMA.











































































Fig. 4. Procedimiento general para el diseño de intercambiadores de calor.

Existe una serie de aplicaciones para las cuales los intercambiadores de carcasa y tubo y de doble tubo no son adecuados. Por ejemplo, si el área de...