Consideraciones De Diseño Para Intercambiadores De Calor

CONSIDERACIONES DE DISEÑO PARA INTERCAMBIADORES DE TUBO Y
CARCAZA

· Número de carcazas

El número total de carcazas necesarias para un intercambiador es generalmente fijado por la
magnitud de la diferencia que existe entre la temperatura de salida del fluido caliente y la
temperatura de salida del otro fluido. Esta diferencia es conocida como “la extensión delcruce de temperatura”. El “cruce”, además de otras variables que se discuten en la
Subsección 4.6, determinan el valor de Fn, denominado factor de corrección de
temperatura; este factor debe siempre ser igual o mayor que 0.80. (El valor de Fn
disminuye lentamente entre 1.00 y 0.80, pero luego decrece rápidamente hasta alcanzar un
valor cercano a cero. Un valor de Fn menor que 0.80 no puede predecirse con exactitud através de la información que frecuentemente se usa en diseño de procesos). En un
intercambiador de una sola carcaza, Fn es por lo menos 0.80 cuando la diferencia de
temperatura es 0°C
(0°F). Incrementar el número de carcazas permite aumentar la extensión del cruce
y/o el valor de Fn.
El número total de carcazas también depende de la superficie total requerida, debido a queel tamaño del mismo está usualmente limitado con respecto al manejo de fluidos. Si no hay
restricciones locales debido a la capacidad en el manejo del haz de tubo o del equipo de
limpieza, el área máxima por carcaza está usualmente limitado a una unidad con una
carcaza de un diámetro interno de 1219
mm (48 pulg) o un haz de tubo de 13.6 t (15 short tons). (Estas limitaciones no se aplicannecesariamente a intercambiadores de lámina de tubo fijos). La limitación del diámetro de
la carcaza resulta en la siguiente aproximación del número de tubos (NT) y el área por
carcaza (As), para un intercambiador de 4 pases por los tubos con cabezal flotante fijo y
tubos sencillos:

En casos especiales, como rehervidores e intercambiadores de placa de tubos fija se usan,ocasionalmente, grandes áreas por carcaza. (áreas hasta de 2300 m2 (25000 pie2) han sido
usados en intercambiadores de placa de tubos fija). Para estos casos se debería consultar

individualmente con las refinerías o el cliente particular, para ver si éstas están equipadas
para manipular carcazas y haces de tubos de gran tamaño.

Selección de los Tubos

1. Tipos.–Comúnmente, los tubos para intercambiadores están disponibles con superficielisa o aleteada. (Existe una gran variedad de tubos especiales disponibles, pero estos tubos
especiales son raramente usados, por consiguiente no son discutidos en este documento). La
selección de la superficie está basada en la aplicación, disponibilidad y economía del
sistema.
Los intercambiadores convencionales de tubo y carcaza usan tubos de superficie lisa. Estosestán disponibles en cualquier tipo de material usado en la fabricación de intercambiadores
y vienen en una gran diversidad de espesores. Este tipo de tubos es apropiado para todo tipo
de intercambiadores de tubo y carcaza.
En el caso de tubos con aletas pequeñas, las aletas incrementan 2 1/2 veces el área del tubo
liso. Los tubos aleteados deben ser usados donde éstos sean económicos para aquellosservicios con un factor de ensuciamiento en el lado de la carcaza de 0.00053 m2°C/W
(0.003 hpie2°F/BTU) o menos. Esta limitación debe ser impuesta hasta que se tenga
experiencia adicional con el “ensuciamiento de las aletas”, en los casos que se espere un
mayor ensuciamiento. Las aletas pequeñas nunca deben ser usadas en servicios donde la
tasa de corrosión exceda 0.05 mm/año (2 mils/año); puesto que la vida de las aletas sereducirá a 3 años o menos. Debido a que los tubos aleteados cuestan entre 50 y 70% más
que los tubos lisos (tomando la misma longitud y espesor de pared), se requiere que el
cociente entre la resistencia total interna sea de 3 veces ó más, basado en tubos lisos, para
justificar los tubos aleteados. Esta relación frecuentemente se presenta en rehervidores...