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INTERCAMBIADORES DE CALOR DE TUBOS Y CORAZA

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Maryluz Pereira Regino

on 22 October 2013

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Transcript of INTERCAMBIADORES DE CALOR DE TUBOS Y CORAZA

UNIVERSIDAD DE CORDOBA
Facultad de Ingeniería
Programa de Ingeniería de Alimentos
Transferencia de Calor

CARLOS FIGUEROA ROJAS
MARYLUZ PEREIRA REGINO
ROBERTO TIRADO SANTOS

Condensador
Es una unidad en la cual los vapores de proceso se convierten total o parcialmente en líquidos. Generalmente se utiliza agua o aire como medio de enfriamiento.

El condensador de superficie, se refiere específicamente a aquellas unidades de carcaza y tubos que se utilizan para la condensación del vapor de desecho, proveniente de las máquinas y de las turbinas a vapor.
El condensador de contacto directo.

Rehervidor
Es un vaporizador que suministra el calor latente de vaporización al fondo (generalmente) de una torre fraccionadora. Hay dos tipos generales de rehervidores, aquéllos que envían dos fases a la torre para separar el vapor del líquido y los que retornan vapor solamente. Los primeros pueden operar mediante circulación natural (comúnmente llamados termosifones) o circulación forzada. Los rehervidores de circulación forzada requieren de una bomba para impulsar el líquido a evaporar a través del intercambiador.

GUIA PARA LA SELECCION DEL MEJOR TIPO DE INTERCAMBIADOR
La mejor guía para la selección del tipo de intercambiador de calor a usar, es la experiencia basándose en equipos similares operando en condiciones semejantes. No obstante, si no se posee experiencia previa, deben ser tomados en cuenta los siguientes factores:
Intercambiador
Es un equipo de transferencia de calor cuya función es cambiar la entalpía de una corriente. En otras palabras, un intercambiador transfiere calor entre dos o más corrientes de proceso a diferentes temperaturas. Usualmente no existen partes móviles en un intercambiador de calor, sin embargo, hay excepciones, tales como los regeneradores.

1. De Acuerdo al Proceso de Transferencia
1.1 De Contacto Directo
4. De Acuerdo a la Disposición de los Fluidos
4.1. Intercambiadores de Calor de Paso Único
4.2. Intercambiadores de Calor de Pasos Múltiples
2. De Acuerdo a los Mecanismos de Transferencia
- Convección en una sola fase, forzada o libre.
- Convección con cambio de fase, forzada o libre: condensación ó ebullición.
- Una combinación de convección y radiación.

6. De Acuerdo al Tipo de Construcción
6.1. Intercambiador de Doble Tubo
6.2. Intercambiadores Enfriados por Aire y Radiadores.
6.3. Intercambiadores en Espiral (SHE)
6.4. Intercambiadores de Tubo y Carcaza ó de Tubo y Coraza

Intercambiadores de Tubo y Carcaza ó de Tubo y Coraza
consiste en una serie de tubos lineales colocados dentro de un tubo muy grande llamado coraza (como se aprecia en la siguiente figura) y representan la alternativa a la necesidad de una gran transferencia de calor.
Partes del I. C de Tubos y Coraza
1-Carcaza. 2-Tubos. 3-Placa de tubos.
4-Deflectores. 5-Deflector longitudinal.
6-Cabezal posterior. 7-Cabezal fijo.
8-Boquilla de la carcaza. 9-Boquillas para los tubos.
7.1. Intercambiadores Tipo Superficie Raspadora (Scraped-Surface)
7.2. Intercambiadores tipo bayoneta
7.3. Enfriadores de Serpentín
7.4. Intercambiadores de Láminas

Clasificación de los I. C de Tubos y Coraza
Dentro de este tipo de intercambiadores (de coraza y tubo), dependiendo a su construcción se puede conseguir diferentes tipos .
Intercambiador de calor de tubo en U
El haz de tubos consiste en un espejo estacionario, tubos en U (o de horquilla), deflectores o placas de soporte y espaciadores y tirantes apropiados. El haz de tubos se puede retirar de la coraza del intercambiador de calor. Se proporciona un cabezal del lado del tubo (estacionario) y una coraza con cubierta integrada, que se suelda a la coraza misma. Cada tubo tiene la libertad para dilatarse o contraerse, sin limitaciones debidas a la posición de los otros tubos.
Intercambiador de calor de espejos
El calentador de succión del tanque
Contiene un haz de tubo en U. Este diseño se utiliza con frecuencia en tanques de almacenamiento al aire libre, para combustóleos pesados, alquitrán, etc., cuya viscosidad se debe reducir para permitir el bombeo adecuado.
Intercambiador de anillo de cierre hidráulico
Esta construcción es la menos costosa de los tipos de tubos rectos y haz desmontable. Los fluidos del lado de la coraza y del lado del tubo se retienen mediante anillos de empaque distintos separados por un anillo de cierre hidráulico y se instalan en el espejo flotante.
Intercambiador de cabezal flotante con empaque exterior
El fluido del lado de la coraza se retiene mediante anillos de empaque, que se comprimen dentro de un prensa estopas mediante un anillo seguidor de junta. Esta construcción fue utilizada con frecuencia en la industria química; sin embargo, su empleo ha disminuido en los años recientes.
Intercambiador de cabezal flotante interno
El diseño de cabezal flotante interno se utiliza mucho en las refinerías petroleras, pero su uso ha declinado en años recientes. En este tipo de cambiador de calor el haz de tubos y el espejo flotante se desplaza (o flota) para acomodar las dilataciones diferenciales entre la coraza y los tubos.
Intercambiador de cabezal flotante removible
La construcción es similar a la del intercambiador de cabezal flotante interno con anillo dividido de respaldo, con la excepción de que la cubierta del cabezal flotante se sujeta directamente con pernos en el espejo flotante. Esta característica reduce el tiempo de mantenimiento durante la inspección y las reparaciones.
Evaporador
Los evaporadores son intercambiadores diseñados específicamente para aumentar la concentración de las soluciones acuosas mediante la evaporación de una parte del agua.

Enfriador
Es una unidad en la cual una corriente de proceso intercambia calor con agua o aire sin que ocurra cambio de fase.
Refrigerador
Es una unidad que utiliza una sustancia refrigerante para enfriar un fluido, hasta una temperatura menor que la obtenida si se utilizara aire o agua como medio de enfriamiento.

Calentador
Un calentador es un intercambiador de calor que aumenta la entalpía de una corriente, sin que normalmente ocurra un cambio de fase. Como fuente de calor se utiliza una corriente de servicio, la cual puede ser vapor de agua, aceite caliente, fluidos especiales para transferencia de calor ó una corriente de proceso de entalpía alta.

GENERALIDADES
Para clasificar los equipos de intercambio de calor no existe un criterio único; en este caso se tratarán las clasificaciones más usuales.

INTERCAMBIADORES DE CALOR DE TUBOS Y CORAZA

Es un intercambiador que convierte líquido a vapor. El término vaporizador se refiere normalmente a aquellas unidades que manejan líquidos diferentes al agua .
Vaporizador
Sobrecalentador
Un sobrecalentador calienta el vapor por encima de su temperatura de saturación.
En Teoría, el diseño de todos estos equipos es parecido, sin embargo, los cálculos de los coeficientes de transferencia de calor difieren unos de otros. Por ejemplo, hay que considerar si existe o no cambio de fase, el régimen de flujo, si el fluido es multicomponente, etc.

1.2 De Contacto Indirecto
3. De Acuerdo al Número de Fluidos Involucrados
5. De Acuerdo a la Compactación de la Superficie.
7. Otros tipos de Intercambiadores de Calor
- La presión de operación por debajo de 30 bar, y la temperatura de operación por debajo de 200 °C: Los intercambiadores de placas deben ser tomados en consideración, particularmente el de placas empacadas.
- A altas temperaturas y presiones, la elección debe estar entre uno de tubo y carcaza, de placas no empacadas y de doble tubo. El último es particularmente competitivo para aplicaciones que involucran pequeñas capacidades de transferencia de calor y altas presiones.
Tabla N°.1: Características del I. C de Tubo y Coraza
Los intercambiadores de espejo fijo se utilizan con mayor frecuencia que los de cualquier otro tipo. Los espejos se sueldan a la coraza. Por lo común, se extienden más allá de la coraza y sirven como bridas a la que sujetan como pernos los cabezales del lado de los tubos. Esta construcción requiere que los materiales de la coraza y los espejos se puedan soldar entre sí.
GRACIAS
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