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INGENIERIA QUIMICA

Dimensionamiento de intercambiadores
de calor de coraza y tubos,
con ayuda de computador

En este trabajo se plantea el problema de optimizar el
diseño de un Intercamblador de calor del tipo coraza y
tubos, y se propone un método para resolverlo, con base en
la técnica del "estudio paramétrlco de la respuesta". Además, se muestra la necesidad de utilizar el computador
comoherramienta para Implementar dicho método, y se
describe un programa escrito con tal fin.

GABRIEL EDUARDO ROCHA CAMINO
Ingeniero Químico
HERMES A. RANGEL JARA
Ingeniero Químico
Profesor, Fac. Ingeniería
Uníversidad Nacional

Como parte principal
del proyecto
de grado
"Dimensionamiento
de Equipos para Transferencía de Calor con Ayuda de Computador" (2) se
implementaron
en el computador
de laUniversidad. métodos para apreciar y dimensionar
intercambiadores
de calor de coraza y tubos. de placas
paralelas y de tubos concéntricos.
para servicios
sin cambios
parciales
de fase. y para realizar
cálculos preliminares
de evaporadores
químicos.
Además. se desarrolló
e implementó
un modelo
que permite simular equipos de coraza y tubos.
Por limitaciones
de espacio. en este artículo se
describe solamenteuna parte del trabajo realizado: El desarrollo
e implementación
en computador de un método
para dimensionamiento
de
intercambiadores
de calor del tipo coraza y tubos.
con aproximación
al óptimo termohidráulico.
En
general. el tratamiento
se limita a la parte térmicahidráulica
del problema:
sin embargo.
se hace
respetando
las normas mecánicas de fabricación
establecidas
por los principalesconstructores
de
estos equipos (Tubular Exchanger Manufacturers
Association.
TEMA (3). de modo que las unidades calculadas por el programa quedan listas para
el diseño mecánico.
JUSTIFICACION

Pág. 43-52
Ingeniería e Investigación
Volumen 3 NI! 4
Trimestre 4-1985

Debido a que un intercambiador
de calor no tiene
partes móviles se puede desarrollar
la impresión
errónea que su diseño es simple y directo:en
realidad.
hay una cantidad
casi ilimitada
de
alternativas
para seleccionar
uno de estos equipos para una corriente de proceso. aún cuando.
usualmente.
sólo hay un "mejor"
diseño.
En
general. la única forma segura es diseñar varios
intercambiadores.
cubriendo
todo el intervalo de
condiciones
de proceso.
en orden a obtener
datos sufucientes
para realizar la selección de un
equipo próximo alóptimo: cuando el número de
factores y los intervalos a considerar son grandes.
la cantidad
de diseños
requeridos
puede ser
enorme.
Por otra parte. en el diseño de equipos
para
transferencia
de calor es necesario realizar abundantes y dispendiosas
tareas de cálculo. debido
Ingenieria e Investigación

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INGENIERIA
QUIMICA

fundamentalmente
a los requerimientos
de las
numerosas expresiones
matemáticasque describen el comportamiento
de estas unidades.
Con
frecuencia se acude a métodos simplificados
con
el fin de reducir el esfuerzo de cálculo por parte
del ingeniero; esos métodos casi siempre proporcionan soluciones
de aplicación
limitada, e involucran
elevados
"factores
de seguridad"
para
compensar
las "no idealidades"
de las suposiciones que los soportan.
Un mal diseño
puede surgir
por erroresdel
diseñador en la selección de materiales o condiciones de proceso, pero la mayoría de las veces
se debe a la utilización
de métodos de cálculo
inapr opiados. o a la especificación
de factores de
sobrediseño
excesivos, ya la no consideración
de
algunos parámetros
que influyen decisivamente
en el funcionamiento
de los equipos.
Se plantean entonces las ventajas de la utilización
del computadorcomo herramienta
de diseño,
debidas básicamente
a la rapidez con que se
pueden realizar los cálculos ya la disponibilidad,
prácticamente
Inmediata,
de gran cantidad
de
información
almacenada
en la memoria de los
computadores.
La principal
de esas ventajas
radica en la posibilidad
de emplear métodos de
diseño
más rigurosos
que los tradicionales
y
obtener soluciones
a problemas que antes no se...