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7/25/2019 Diseos dedisel Intercambiadores de Calor
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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.
(! ("!
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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
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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!
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-#/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.
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-#/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.
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-#/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
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.- 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
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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
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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.
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-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.