Diseño mecanico de un intercambiador

Conceptos
Cambiador de calor 
Es un equipo de proceso en el que circulan generalmente dos fluidos en condiciones de temperatura diferentes, uno por el lado tubos y el otro por el lado coraza, con el fin de intercambiar calor a través de las paredes metálicas de los tubos de transferencia, sin que ocurra un contacto directo entre ellos.

Lado tubos 
Llamamos así a los conductos por dondecircula el fluido que pasa por el interior de los tubos de transferencia.

Lado coraza o lado envolvente 
Se llama así al conducto por donde circula el fluido que baña a los tubos de transferencia.

Presión de operación (Po) 
También conocida como presión de trabajo. Se define como la presión manométrica a la cual está sometido un equipo en condiciones normales de operación. Debemos tenerpresente que en el caso de los cambiadores de calor, se manejan dos presiones de operación, una por el lado de tubos y la otra por el lado de la coraza.

Presión de diseño (PD ) 
Se define como la presión que será utilizada en el diseño del cambiador de calor. Para servicios a “vacío” se debe especificar una presión externa de diseño de15lb/in2 (vacío total). Para una presión de operación arriba dela atmosférica, la presión de diseño será:

Pd=Po+30 lb/in2 Pd=1.1Po ó si Po≤300lb/in2 si Po ˃300lb/in2

Resulta importante mencionar que al hablar de presiones, temperaturas, materiales, etc., en cambiadores de calor, debemos siempre especificar si se trata del lado de los tubos o del lado de la coraza, ya que generalmente las condiciones de operación y consecuentemente las dediseño, son diferentes en un lado y en elotro.

Presiones de prueba (P p ) 
Normalmente conocida como presión hidrostática de prueba, la cual es llevada a cabo una vez que ha sido fabricado el cambiador de calor, fundamentalmente consiste en el llenado del equipo con agua, al mismo tiempo

Que se le somete a presión, su valor se cuantificará por medio de la siguiente ecuación:Pp=1.5Pd(Sta/Std)
Donde:
Sta = Esfuerzo a la tensión del material a la temperatura ambiente
Std = Esfuerzo a la tensión del material a la temperatura de diseño

Presión de trabajo máxima permisible 
Es la presión máxima a la que se puede someter un cambiador de calor en condiciones de operación, la evaluación de esta presión, será de mayor utilidad cuando el equipo se encuentre en las siguientescondiciones:

a) En condiciones corroídas
b) Bajo los efectos de la temperatura de diseño
c) En posición normal de operación

Temperatura de operación (To) 
Es el valor normal de temperatura en las condiciones de operación del proceso, a la cual el cambiador de calor será expuesto.

Temperatura de diseño(TD ) 
Se define como la temperatura que será utilizada en el diseño del cambiador de calor,esta temperatura se selecciona como sigue:

Para fluidos que operan con una temperatura superior a 32 F(0 C), la temperatura de diseño será la que resulte mayor de las siguientes:

1.1To____
TD To + 25 °F_
150 °F____

Para fluidos que operan a una temperatura de 32 F (0 C) o inferior, se deberá especificar simultáneamente la temperatura mínima y lamáxima anticipada, siendo esta última no menor a 150 F (65.5 C) para el lado de la coraza con el objeto de considerar la circulación de aire caliente durante la operación desecado, posterior a la prueba hidrostática.

Esfuerzo de diseño a la tensión (S) 
Es el valor máximo al que puede someterse un material que forma parte de un cambiador de calor en condiciones normales de operación. Su valorestá basado de secado 25% del esfuerzo último a la tensión del material en cuestión.

Eficiencia de las soldaduras (E)
Se define como el grado de confiabilidad de las juntas soldadas en relación al grado de inspección y se establece como un porcentaje según se define a continuación para el caso de soldadura a tope con penetración completa.

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