7/25/2019 Diseos dedisel Intercambiadores de Calor

1/15

Diseos de intercambiadores de calor

La aplicacin de los principios de la transferencia de calor al diseo

de un equipo destinado a cubrir un objeto determinado en ingeniera, es de capital

importancia, porque al aplicar los principios al diseo, se debe trabajar en laconsecucin del importante logro que supone el desarrollo de un producto para

obtener provecho econmico

, para esto tenemos que conocer los que es un intercambiador de calor, los tipos

de intercambiadores, sus aplicaciones y funciones.

El equipo de transferencia de calor se define por las funciones que

desempea en un proceso. Los intercambiadores(! recuperan calor entre dos

corrientes en un proceso. Los calentadores se usan primeramente para calentar

fluidos de proceso, y generalmente se usa vapor con este fin. Los enfriadores se

emplean para enfriar fluidos en un proceso, el agua es el medio enfriador principal.

Los condensadores("! son enfriadores cuyo propsito principal es eliminar calor

latente en lugar de calor sensible. Los hervidores tienen el propsito de suplir los

requerimientos de calor en los procesos como calor latente. Los evaporadores se

emplean para la concentracin de soluciones por evaporacin de agua u otro

fluido.

(! ("!

7/25/2019 Diseos dedisel Intercambiadores de Calor

2/15

TIPOS DE INTERCAMBIADORES DE CALOR.-

Los intercambiadores de calor se pueden clasificar en muchas formas

diferentes. #na forma consiste en basar la clasificacin en las direcciones relativasdel flujo de los fluidos calientes y fro, dando lugar a t$rminos como fluidos

paralelos, cuando ambos fluidos se mueven en la misma direccin% flujo

encontrado, cuando los fluidos se mueven en paralelo pero en sentido opuesto% y

flujo cru&ado, cuando las direcciones de flujo son mutuamente perpendiculares.

'tra manera de clasificar los intercambiadores de calor, es mediante la

estructura y uso de los mismos, como se muestra a continuacin

.- INTERCAMBIADORES DE CORAA ! T"BO#

Los intercambiadores del tipo de cora&a y tubo (como el mostrado en la

figura ) *! constituyen la parte m+s importantes de los equipos de transferencia de

calor sin combustin en las plantas de procesos qumicos. (aun cuando se est+

haciendo cada ve& mayor hincapi$ en otros diseos!.

-#/0 ) *Intercambiadores de Casco $ T%bo

7/25/2019 Diseos dedisel Intercambiadores de Calor

3/15

eneral, el intercambiador cora&a (carca&a! y tubo, consiste en una

serie de tubos lineales colocados dentro de un tubo muy grande llamado cora&a

(como se aprecia en la figura anterior! y representan la alternativa a la necesidad

de una gran transferencia de calor. 1entro de este tipo de intercambiadores (de

cora&a y tubo!, dependiendo a su construccin se puede conseguir diferentes

tipos como los son

.- Intercambiador de calor de es&e'o (i'o )*er (i+%ra , # los

intercambiadores de espejo fijo se utili&an con mayor frecuencia que los de

cualquier otro tipo y la frecuencia de su utili&acin se ha incrementado en aos

recientes. Los espejos se sueldan a la cora&a. 2or lo com3n, se e4tienden m+s

all+ de la cora&a y sirven como bridas a la que sujetan como pernos los cabe&ales

del lado de los tubos. Esta construccin requiere que los materiales de la cora&a y

los espejos se puedan soldar entre s.

-#/0 ) 5.

.- Intercambiador de calor de t%bo en " )*er (i+%ra , /# el ha& de

tubos consiste en un espejo estacionario, tubos en # (o de horquilla!, deflectores o

placas de soporte y espaciadores y tirantes apropiados. El ha& de tubos se puede

retirar de la cora&a del intercambiador de calor. 6e proporciona un cabe&al del

lado del tubo (estacionario! y una cora&a con cubierta integrada, que se suelda a

la cora&a misma. 7ada tubo tiene la libertad para dilatarse o contraerse, sin

limitaciones debidas a la posicin de los otros tubos. (los rehervidores de calderas,

los evaporadores, etc., son con frecuencia intercambiadores de tubo en # con

secciones ampliadas de la cora&a para la separacin del vapor y el lquido!

7/25/2019 Diseos dedisel Intercambiadores de Calor

4/15

-#/0 ) 8

.- El calentador de s%cci0n del tan1%e )*er (i+%ra , 2# contiene un

ha& de tubo en #. Este diseo se utili&a con frecuencia en tanques de

almacenamiento al aire libre, para combustleos pesados, alquitr+n, etc., cuya

viscosidad se debe reducir para permitir el bombeo adecuado.

.- Intercambiador de anillo de cierre 3idr4%lico )*er (i+%ra , 5# esta

construccin es la menos costosa de los tipos de tubos rectos y ha& desmontable.

Los fluidos del lado de la cora&a y del lado del tubo se retienen mediante anillos de

empaque distintos separados por un anillo de cierre hidr+ulico y se instalan en el

espejo flotante.

-#/0 ) 9

.- Intercambiador de cabe6al (lotante con em&a1%e e7terior )*er

(i+%ra , 8# el fluido del lado de la cora&a se retiene mediante anillos de empaque,

que se comprimen dentro de un prensaestopas mediante un anillo seguidor de

junta. Esta construccin fue utili&ada con frecuencia en la industria qumica% sin

embargo, su empleo ha disminuido en los aos recientes.

7/25/2019 Diseos dedisel Intercambiadores de Calor

5/15

-#/0 ) :.

.- Intercambiador de cabe6al (lotante interno )*er (i+%ra , 9# el

diseo de cabe&al flotante interno se utili&a mucho en las refineras petroleras,

pero su uso ha declinado en aos recientes. En este tipo de cambiador de calor el

ha& de tubos y el espejo flotante se despla&a (o flota! para acomodar las

dilataciones diferenciales entre la cora&a y los tubos.

-#/0 ) ;

.- Intercambiador de cabe6al (lotante remo*ible )*er (i+%ra , :;# la

construccin es similar a la del intercambiador de cabe&al flotante interno con

anillo dividido de respaldo, con la e4cepcin de que la cubierta del cabe&al flotante

se sujeta directamente con pernos en el espejo flotante. Esta caracterstica reduce

el tiempo de mantenimiento durante la inspeccin y las reparaciones.

7/25/2019 Diseos dedisel Intercambiadores de Calor

6/15

-#/0 ) /-01'/E6 ? 7'>1E>601'/E6 1E L-@#-1'6.

EA02'/01'/E6.

0B6'/AE1'/E6.

7'>EL01'/E6.

.- INTERCAMBIADORES DE CALOR DE TE=LN#

.- INTERCAMBIADORES DE S"PER=ICIE ESCARIADA )RASPADA#

Los intercambiadores de superficie escariada tienen un elemento

rotatorio con hojas unidas a un soporte para presionar o raspar la superficie

interna. Los intercambiadores de superficie escariada son particularmente

adecuados para la transferencia de calor con cristali&acin, transferencia de calor

con gran ensuciamiento de la superficie, transferencia de calor con e4traccin por

disolventes y para transferencia de calor de fluidos de alta viscosidad. Este tipo de

intercambiador de utili&a mucho en las plantas de ceras y parafinas y en las

plantas petroqumicas, para cristali&acin.

Coja escariadora de intercambiador de superficie raspada.D

7/25/2019 Diseos dedisel Intercambiadores de Calor

12/15

.- INTERCAMBIADORES DE CALOR EN=RIADOS POR AIRE#

.- EAPORADORES#

Los evaporadores se emplean para la concentracin de soluciones por

evaporacin de agua u otro fluido.

Los evaporadores se pueden clasificar como sigue

.D edio de calentamiento separado del lquido en evaporacin del

lquido en evaporacin, mediante superficies tubulares de calentamiento.

".D edio de calentamiento confinado por serpentines, camisas, paredes

dobles, placas planas, etc.

*.D edio de calentamiento en contacto directo con el lquido en

evaporacin.

"SS DE LOS INTERCAMBIADORES#

6on diversos los usos que se le pueden acreditar a cada uno de los

tipos de intercambiadores e4istentes, pero en general, los intercambiadores sonusados para recuperar calor entre dos corrientes en un proceso. 2or ejemplo para

algunos de los intercambiadores m+s usados actualmente, algunos de los usos

que se conocen son los siguientes (solo se discutir+n los casos mas comunes!

INTERCAMBIADORES DE PLACAS

7/25/2019 Diseos dedisel Intercambiadores de Calor

13/15

2ara uso industrial desde armac$utico, 0limenticio, @umico,

2etroqumico, 2lantas El$ctricas, 2lantas 6ider3rgicas, arino y otros

m+s.

=orres de Enfriamineto secas.

7alentadores de 0gua y otros fludos, mediante vapor.

Enfriadores de 0ceite.

/ecuperadores de 7alor, particularmente con diferenciales cortos de

temperatura.

anejo de sustancias corrosivas, medias.

Enfriadores de agua salada.

2ara cualquier aplicacin donde se requieren diferenciales cortos de

temperatura.

2ara usos de refrigeracin libres de congelacin.

INTERCAMBIADORES COMPACTAS DE PLACAS SOLDADAS

2ara uso de /efrigeracin como Evaporadores, 7ondensadores,

6ubenfriadores, 6upercalentadores y Evaporadores de

7ascadaF7ondensadores.

2ara 2rocesos tales como

o 7alentadores mediante vapor

o 7ondensador de vapor

7/25/2019 Diseos dedisel Intercambiadores de Calor

14/15

o Enfriadores de >itrgeno Lquido

o Enfriadores de 0ceite Cidr+ulico, etc.

INTERCAMBIADORES DE DOBLE T"BO#

0decuado para trabajar en aplicaciones lquidoDlquido y en general para los

procesos donde los intercambiadores de placas no se puedan utili&ar.

-ndustrias 0limentara, @umica, 2etroqumica, armac$utica, etc.

INTERCAMBIADORES DE CASCO ! T"BOS

Aapor F 0gua, para condensar vapor y F o calentar agua.

0ceite F 0gua, para enfriar aceite en sistemas de lubricacin o hidr+ulicos y

transformadores electricos.

Aapor F 7ombustleo, para calentar combustleo en tanques de

almacenamiento, fosas de recepcin y estaciones de bombeo.

0ire F 0gua, para enfriar aire como 2ostDenfriadores de compresor de aire

/efrigerante F 0gua, para condesar refrigerantes.

-ntercambiadores de calor para procesos qumicos yF o petroqumicos%

fabricados en acero al carbn, acero ino4idable y F o aceros especiales.

7hilers ( -ntercambiadores de calor para enfriar agua con gas refrigerante !

para unidades de agua helada

-nter D Enfriadores y 2ost D Enfriadores para compresores 0tlas 7opco.

7/25/2019 Diseos dedisel Intercambiadores de Calor

15/15

-nter D enfriadores y 2ost D Enfriadores para compresores -ngellson /and.

INTERCAMBIADORES DE CASCO ! T"BO DE >RA=ITO

2ara 2rocesos qumicos altamente corrosivos ( anejo de 0cidos y basesen bajas concentraciones!.

1iseo, fabricacin y reparacin.

En conclusin la eleccin del tipo de intercambiador o el diseo del mismo va a

depender del proceso o el objetivo que tenga la empresa en cuanto a los servicios

que desea prestar.