intercambiadores de calor

Intercambiador de Tubo y Coraza
Operaciones Unitarias
Intercambiadores de Calor
de Tubo y Carcasa

El intercambiador de tubos y coraza (tubos y carcasa, tubos y
casco), es hasta ahora, entre los equipos de transferencia de
calor, el mas comúnmente usado en la industria química. Las
ventajas de este tipo de intercambiador son:
Su configuración proporciona grandes áreas de transferencia enpequeños espacios.
Soportan altas presiones y altas temperaturas de operación.
Procedimientos de diseño y técnicas de fabricación bien
establecidas.

Profesor: Luis Vega Alarcón
2012

Esta unidad consta de una envoltura cilíndrica denominada
carcasa (coraza o casco) la cual envuelve a un conjunto de
tubos denominado “haz” de tubos. Un fluido circula por el
interior de los tubos (ladode los tubos), y otro por el exterior de
los mismos (lado de la carcasa).

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Haz de Tubos
Es un conjunto de tubos que se albergan dentro de la coraza
y en sus extremos están soportados en la placa de tubos, la
cual puede ser placa fija o con cabeza flotante. El empleo de
uno u otro tipo de placa depende de la diferencia de
temperatura que se registre en los extremos durante laoperación. Por lo general se usan tubos lisos y de manera
especial con superficie extendida.

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Características de los tubos

Características de los tubos

Dimensiones. Se usan tubos con diámetro en el rango de
16 mm (5/8”) a 50 mm (2”). Los diámetros pequeños 16 a 25
mm (5/8” a 1”) son preferidos para la mayoría de servicios,
obteniéndose así intercambiadores más compactos. Los
tubosgrandes son fáciles de limpiar por métodos mecánicos
y se deben seleccionar para fluidos que formen incrustaciones.

Diámetros estándar y espesores para tubos de acero son
dados en la siguiente tabla donde se dan dimensiones
BWG para tubos usados en este tipo de intercambiadores,
los más comunes son los del 10 al 20 BWG. Las longitudes
preferidas para intercambiadores son de 1,83 m (6 pies);2,44 m (8 pies); 3,66 m (12 pies); 4,88 m (16 pies) y 6,1
m, (20 pies). Para un área dada, el uso de tubos largos
reducirá el diámetro del intercambiador.

Espesor. El espesor de los tubos (calibre) es seleccionado
para soportar la presión interna y dar una adecuada
tolerancia a la corrosión.

Tabla: Dimensiones BWG para tubos

Conductividad Térmica de los tubos

OD
(do.)
pulg.Calib.
BWG

ID (di.)
pulg.

x
pulg.

Area de
sección
transversal
pulg2

Area lateral:
pie2/pie
de longitud

OD...
ID

1/4

22

0,194

0,028

0,0295

0,0655

1,289

1/4

24

0,206

0,022

0,0333

0,0655

1,214

1/4

26

0,214

0,018

0,0360

0,0655

1,168

3/8

18

0,277

0,049

0,0603

0,0982

1,354

3/8

20

0,3050,035

0,0731

0,0982

1,233

3/8

22

0,319

0,028

0,0799

0,0982

1,176

3/8

24

0,331

0,022

0,0860

0,0982

1,133

Níquel

1/2

16

0,370

0,065

0,1075

0,1309

1,351

1/2

18

0,402

0,049

0,1269

0,1309

1,244

1/2

20

0,430

0,035

0,1452

0,1309

1,163

3/4

18

0,652

0,049

0,3339

0,1963

1.150Cobre – Níquel (10 % Ni)
Monel
Acero inoxidable (18/8)
Acero

3/4

20

0,680

0,035

0,3632

0,1963

1,103

1

8

0,670

0,165

0,3526

0,2618

1,493

Las conductividades térmicas (k) de los metales más
comunes son dados en la siguiente tabla:
Metal
Alumínio
Bronce
(70 Cu, 30 Zn)
Cobre

Titanio

Temperatura °
C

kw [W/m °
C

0
100
0
100
4000
100
0
121
0 – 100
0 – 100
0 – 100
0
100
600
0 – 100

202
206
97
104
116
388
378
62
59
45
30
16
45
45
36
16

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Arreglo o disposición de los tubos

Arreglo o disposición de los tubos

Los tubos en un intercambiador son usualmente dispuestos
en forma de un triángulo equilátero (triangular) o de un
cuadrado (cuadrangular).

El arreglo triangular permite...