Ingeniero quimico

4.8Problemas operacionales típicos 
La meta del diseño de un intercambiador es diseñar una unidad que satisfaga losrequerimientos de proceso especificados y tenga la capacidad de operar libre deproblemas por largos períodos de tiempo, al mínimo costo para el usuario. Paracumplir esta meta, el diseñador debe considerar los posibles problemas presentesen la operación de la unidad y diseñar paraevitarlos o minimizarlos. Así, cuandolos fluidos involucrados en el proceso son corrosivos debe seleccionarse unmaterial resistente a la corrosión. también se debe diseñar para reducir el derramede fluidos entre el lado de los tubos y la carcaza, causado por la ruptura de lostubos o por el desprendimiento de un tubo de de la placa de tubos. Así mismo, enservicio sucio donde el(los) fluido(s)tienen tendencia a la formación de depósitos,se debe diseñar para minimizar su efecto en la transferencia de calor.Las subsecciones 4.6 y 4.7 de este documento se han enfocado con base en estosproblemas. Sin embargo, dada la importancia de esta problemática, se haconsiderado necesario dedicar una subsección a este tema con el propósito deproporcionarle al ingeniero responsable del diseño mas detallesal respecto. Enlas referencias se encontrará más información teórica y académica al respecto.4.8.1
Vibración
El diseño de un intercambiador no puede ser completo sin considerar un análisisvibracional, especialmente cuando se trata de unidades grandes, altas ratas deflujo o altas velocidades en la carcaza, puesto que la vibración es la causa masseria y frecuente de falla de losintercambiadores.La vibración puede ser transmitida mecánicamente, por ejemplo durante elembarque de la unidad; o a través del fluido como en forma de pulsacionesprovenientes de un compresor reciprocante; o puede ser inducida dentro delintercambiador por un flujo perfectamente estable. Esta última es preocupante porel desconocimiento que se tiene tiene al respecto, a pesar que se ha trabajadomucho en los últimosaños, tanto teóricamente como experimentalmente, poraclarar este fenómeno.En la mayoría de los casos de vibración inducida por flujo, se asume que escausada por el desprendimiento de vórtices desde la corriente en el lado de lostubos, aguas abajo de la unidad. Como consecuencia de la presencia de estosvórtices el patrón de flujo, y por ende la distribución de presión, cambia, resultandoenoscilaciones de la magnitud y en la dirección de las fuerzas ejercidas por lapresión del fluido sobre el tubo. Si la frecuencia de estas oscilaciones y lafrecuencia natural del tubo son aproximadamente iguales, el tubo vibra con granamplitud y eventualmente fallara, causando la dispersión de un fluido en otro.En la etapa de diseño pueden incluirse ciertas opciones para evitar o reducir elproblema de lavibración de tubos, tales como:
1.
Evitar diseño de unidades con carcazas mayores de 1016 mm (40 pulg).

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REVISIONFECHA
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESOTRANSFERENCIA DE CALORINTERCAMBIADORES DE CALORPRINCIPIOS BASICOS
JUL.950
PDVSA MDP–05–E–01
Página 61
PDVSA
.Menú PrincipalIndice manualIndice volumenIndice norma
2.
Usar un espaciado del deflector menor o igual al máximotramo sin soporte.Ver subsección 4.7.4.
3.
Minimizar los espacios muertos entre el tubo y el deflector.
4.
Reducir la velocidad del fluido contenido en la carcaza, ya sea disminuyendola rata de flujo o cambiando el espaciado o el arreglo de tubos.Cada una de estas opciones modifica la frecuencia natural del tubo o la velocidadtransversal del fluido (2,3) o la frecuencia de las oscilaciones(4,1).Otras opciones disponibles para evitar los problemas por vibración son cambiosen el tipo de deflector preliminarmente seleccionado o reducción del corte deldeflector, las cuales modifican la frecuencia natural del tubo, o uso del deflectorde choque, lo cual afecta la frecuencia de las oscilaciones (ver subsección 4.7.4).4.8.2
Ensuciamiento
El ensuciamiento (“fouling”) en las unidades de...