Intercambiador De Calor

Intercambiador de Calor






























Introducción


En esta parte del plan de acondicionamiento, nos referiremos a la etapa del proceso de fabricación donde la pulpa de palta es llevada desde la máquina peladora hasta la mezcladora donde se dispondrá en ése trayecto de un equipo de intercambio de calor, para así lograr el precalentamientode la pulpa (60 ºC) de manera mas rápida, homogénea y eficiente, para así aumentar la producción en el futuro, ya que actualmente en esta etapa del proceso se acude al calentamiento de la pulpa de palta por medio de 4 calentadoras eléctricas (estufas) situadas a las afueras de la máquina mezcladora, donde no sólo constituyen un riego humano, sino que también para el proceso, además de ser pocoeficiente en cuanto a la homogeneidad y lentitud del trabajo.

Para diseñar el equipo acudiremos al método de cálculo para intercambiadores de calor con el método de “Diferencia de Temperatura media Logarítmicas” (NTU), donde se harán cálculos de transferencias de calor, diseño y cotizaciones, para así tener una idea del proyecto en general.

En esta parte del trabajo se procederán variostipos y diseños de Intercambiadores de Calor para así seleccionar el más apropiado para nuestro caso y proceder a la construcción de éste en cuanto a materiales, equipos etc.




























Diseño del equipo de transferencia de calor



Ubicación del equipo.


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Figura 1: Esquema del proceso con Intercambiador de calor.Cálculo del Intercambiador de calor


Como se dijo anteriormente, el método para calcular o diseñar estos tipos de equipos es el conocido como NTU en el cual se requiere de las fórmulas y datos que se indicarán más adelante.


Consideraciones del diseño

Se debe diseñar un equipo de transferencia de calor que permita llevar la temperatura de la pulpa desde una temperaturainicial de 20 ºC hasta una final de 60 ºC, por medio de conducción y convección de tuberías por donde se hará circular agua en una de las tuberías, y por la otra se hará circular la pulpa, podríamos llamar a este equipo como: “transferencia de calor agua/pulpa”, tal como se muestra en la siguiente figura.

Datos:

1) Tº entrada agua: 90 ºC. , ( para evitar la ebullición de ésta)
2) Tº salidadel agua: 60 ºC, ( ésta temperatura debe ser estimada inicialmente )
3) Tº entrada pula: 20 ºC, ( se consideró la temperatura ambiental del recinto )
4) Tº salida pulpa: 60 ºC.
5) Calor específico de la palta (Cp palpa ): 0.91 (Kcal. / Kg * ºC), ( Tabla Nº 4, anexos)
6) Calor específico agua (Cp agua ): 1 (Kcal. / Kg * ºC)
7) Flujo másico de pulpa: 5 (Kg/min)
8) Densidad pulpa: 950 (Kg/m^3),( 90% agua )


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Figura 2: Esquema interior del Intercambiador de calor



Para el cálculo de este tipo de equipos se dividen en dos tipos: Flujo de corrientes paralelas y flujo a contracorriente.

Se hará primeramente el cálculo del intercambiador con flujo a contracorrientes.


Flujo a contracorriente


A continuación se muestra nuestro perfil de temperaturas para uncambiador de calor de doble tubería a contracorriente. En él vemos que la temperatura de salida de la pulpa es de 70 ºC, mayor a la indicada, ya que como veremos mas adelante tenemos que considerar un rendimiento que posee el cambiador de calor que nos hará bajar finalmente la temperatura de diseño.

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Figura 3: Esquema de las temperaturas de entrada y salida de los fluidos



Condicionespara aplicar este método:


1) Contracorriente.
2) Los Cp de los fluidos varían muy poco con el aumento de Tº.
3) Los coeficientes de transferencia de calor (h) permanecen constantes.








Cálculos


DTML = ( Tº e agua – Tº s pulpa ) – ( Tº s agua – Tº e pulpa )

Ln ( (Tº e agua – Tº s pulpa) / (Tº s agua – Tº e pulpa) )


DTML = (90 – 70) – (60 – 20)...