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Intercambiadores de Calor y Aislantes Termicos

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by

Luis Coronado

on 19 March 2013

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Transcript of Intercambiadores de Calor y Aislantes Termicos

INTERCAMBIADORES
DE CALOR Y
AISLANTES TERMICOS Intercambiadores
de calor Intercambiadores
de calor de contacto
directo INTERCAMBIADORES DE CALOR INDIRECTOS O REGENERATIVOS ASPECTOS OPERACIONALES
Y DE MANTENIMIENTO CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES
AISLANTES Diseño de un Intercambiador de Calor de carcasa y tubos Aislamiento en calderas SELECCIÓN Y COSTO INICIAL Los materiales aislantes se pueden clasificar de diversas formas: REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA "ANTONIO JOSE DE SUCRE"
VICE-RECTORADO "LUIS CABALLERO MEJÍAS"
ASIGNATURA: INSTALACIONES TERMICAS
PROFESOR: ING. CARLOS SEGURA CARACAS, MARZO 2013 Usos de los Intercambiadores de Calor Son diversos los usos que se le pueden acreditar a cada uno de los tipos de intercambiadores existentes, pero en general, los intercambiadores son usados para recuperar calor entre dos corrientes en un proceso. Clasificacion de los Intercambiadores de Calor Directos Indirectos
o Recuperadores ABIERTO AL MEDIO AMBIENTE SIMPLES TORRES DE
ENFRIAMIENTO TUBO DENTRO DE TUBO CONCHA Y TUBO ENFRIADOS POR AIRE DE PLACAS O PLATOS TORRES DE ENFRIAMIENTO Tipos de intercambiadores de calor
indirectos o regenerativos Tubo dentro de Tubo
Flujo paralelo
Contracorriente Intercambiadores de calor de carcasa y tubo Partes de un intercambiador de calor de carcasa y tubos CLASIFICACIÓN
INTERCAMBIADORES DE CALOR
DE CONCHA Y TUBOS HAZ DE TUBOS FIJOS
HAZ DE TUBOS FLOTANTES
TUBOS EN "U" Tubos Enfriados por aire COMPONENTES PRINCIPALES DE LOS
INTERCAMBIADORES DE CALOR TUBOS
TUBOS LISOS
TUBOS CON ALETAS
DEFLECTORES
DEL LADO DE LOS TUBOS (Pasos de los tubos)
DEL LADO DE LA CONCHA
TIRANTES
EXTREMOS DEL HAZ DE TUBOS
JUNTAS DE TUBOS
UNION PLANA
JUNTA ASERRADA
JUNTA SOLDADA Intercambiadores de Tubo Corrugado Descripción Son Intercambiadores de calor que en lugar de utilizar tubo liso tradicional llevan incorporado tubo Corrugado.
Este diseño produce una mayor turbulencia de los fluidos intercambiados, proporcionando de este modo un aumento considerable del coeficiente de transmisión de calor. Ventajas Mejores coeficientes de transmisión.
Menor superficie de intercambio.
Mayor homogeneidad.
Bajos costes de mantenimiento debido a la casi ausencia de repuestos.
Reduce el ensuciamiento.
Fácil limpieza. Características Elevada transferencia térmica.
Corto tiempo de tratamiento.
Materiales:
Inoxidable
Titanio
Aleaciones especiales
Sistemas fácilmente ampliables. Aplicaciones Adecuado para trabajar en
aplicaciones líquido-líquido y en
general para los procesos donde los
intercambiadores de placas no se
puedan utilizar.
Industrias Alimentaría, Química,
Petroquímica, Farmacéutica, etc. APLICACIONES TIPICAS DE LOS INTERCAMBIADORES
DE CONCHA Y TUBOS Intercambiador tipo caldera
(Rehervidor)
Doble tubo
Serpentin en Cajas Intercambiadoras Aislantes Térmicos Procedimiento de Diseño Procedimiento de Diseño Procedimiento de Diseño Procedimiento de Diseño Su selección depende de un análisis térmico
Debe especificarse las presiones, temperaturas, velocidades y otras variables
Costo inicial en armonía con su vida útil, facilidad para el mantenimiento y espacio requerido
Debe satisfacer códigos de seguridad
Debe disponerse de datos operacionales ASPECTOS OPERACIONALES Y DE MANTENIMIENTO PASOS A SEGUIR ANTES DE INICIAR SU OPERACION 1.- Dispositivos de protección en perfectas condiciones
2.- Calibrar equipos de medición
3.- Revisiones estipuladas por: Normas de seguridad, fabricantes y usuario PASOS A SEGUIR PARA EL INICIO DE SU OPERACION 1.-Alinear el intercambiador y realizar operaciones previas
2.-Circular aquel flujo que, si solamente el fluye, no daña el equipo
3.-Circular aquel fluido que, si solamente fluye él, puede ocasionar daños al equipo
4.-Nunca iniciar la llama o calentamiento sin que circule el fluido
5.-Observar aumentos o bajas de presiones inesperados al inicio de las operaciones
6.-Observar temperaturas, velocidades o caudales están por debajo o exceden límites permitidos
7.-Inhibir alarmas no muy críticas, sólo inicialmente
8.-Revisar equipos de control automatizado
9.-Probar el equipo dentro de rangos permitidos de trabajo ASPECTOS OPERACIONALES Y DE MANTENIMIENTO ASPECTOS DE MANTENIMIENTO Las condiciones operacionales varían cuando:

1.-Se alteran las variables asociadas con los fluidos que entran
2.-Existe algún escape
3.-Disminuye el área de transferencia
4.-Se produce arrastre de partículas
5.-Los equipos de seguridad y/o control presentan fallas o están mal calibrados
6.-Variaciones apreciables en condiciones ambientales
7.-Fallas en equipos auxiliares Para poder realizar un programa de mantenimiento predictivo, correctivo y periódico es necesario mantener un historial de operación ASPECTOS OPERACIONALES Y DE MANTENIMIENTO ASPECTOS DE MANTENIMIENTO Restricción brusca al flujo -Arrastre de partículas
-Estrangulamiento
-Fallas mecánicas
-Cambio en el proceso Realizar un diagnóstico que contemple el aislamiento del sistema intercambiador de calor, para conocer cuál de las corrientes es la fuente del problema
Esperar la parada de mantenimiento programada para el intercambiador, sólo cuando el tiempo de espera no afecte la calidad de los fluidos Fugas a presiones elevadas Fugas por empacaduras o tuberías dañadas Comparar datos de caídas de presión con datos correspondientes a un comportamiento normal ASPECTOS OPERACIONALES Y DE MANTENIMIENTO ASPECTOS DE MANTENIMIENTO Formación gradual de incrustaciones -Limpieza Las garantías de los equipos suele basarse en “equipos libres de incrustaciones”
Para determinar su rapidez y su tipo se recurre a pruebas piloto, pruebas de laboratorio y pruebas reales.
Las pruebas deben tomar en cuenta: Tiempo de funcionamiento, características de los fluidos y variables de operación. ASPECTOS DE DISEÑO Asegurar caídas de presión mínimas posibles en concordancia con el costo y espacio
Un buen diseño debe evitar que ocurran implosiones (colapso de burbujas)
Prever efecto de vibraciones en los tubos, debido a altas velocidades, dismuyendo los caudales o anclando los tubos MATERIALES AISLANTES TÉRMICOS PROPIEDADES Y CARACTERÍSTICAS Las funciones y características que debe cumplir un material aislante térmicamente son: Conductividad térmica λ (W/m*K) La resistencia térmica (R) PROPIEDADES Y CARACTERÍSTICAS Valores de Diseño Propiedades de los aislantes Resistencia Térmica Rt = L /K.A
Conductividad Térmica
Tolerancia dimensionales
Estabilidad dimensional
Deformación bajo cargas a compresión y temperatura.
Resistencia a la flexión.
Absorción de agua.
Resistencia a la congelación.
Reacción al fuego
Resistencia a la difusión del vapor de agua. Según su estructura: granular, fibrosa, alveolar, etc. Según su origen: vegetal, mineral, sintético, etc. Según su resistencia en las diferentes zonas de temperaturas Clasificación según las temperaturas máximas de empleo Aislante cerámico hasta 1.500°C
• Lana de Roca o Mineral hasta 750°C.
• Lana de vidrio hasta 500°C.
• Espuma elastomérica a base de caucho sintético desde –50°C hasta 175°C
• Espumas de polietileno desde 10°C hasta 90°C.
• Espumas de poliuretano desde –150°C hasta 100°C
• Poliestireno expandido hasta 70°C APLICACIÓN EN LA EDIFICACIÓN El aislamiento de fachadas, cubiertas y suelos reduce las pérdidas de energía debidas a la diferencia de temperatura entre recintos con independencia de cómo se ha generado el frío o el calor, es decir, independiente de que la fuente de energía sea renovable o no. Algunas de las aplicaciones de los distintos tipos de materiales aislantes utilizados en la edificación son: Aislantes cerámicos
Lana de roca
Lana de vidrio
Espuma elastomérica
Espuma de polietileno
Espuma de poliuretano
Poliestireno expandido
Poliestireno extruido

madera, fibrocemento, muros y suelos, mampostería, estructura metálica o de madera, así como en cámaras refrigerantes, edificios, y una gran variedad de usos. VENTAJAS E INCONVENIENTES La incorporación del aislamiento térmico en las edificaciones contribuye a:
• Un ahorro energético y económico: al incorporar aislamiento térmico se reducen las pérdidas de calor o frío (invierno/verano) dentro de la vivienda; por tanto, la energía necesaria para calentar o enfriar las habitaciones será menor y supondrá un ahorro en la factura energética.
• Una mejora en el confort y bienestar del usuario, ayudando a mantener una temperatura de confort dentro de la vivienda.
• La disminución en las emisiones de gases de efecto invernadero (principalmente CO2): una casa bien aislada térmicamente contribuye a reducir el consumo de energía.
• La eliminación de las condensaciones y humedades interiores que conllevan la aparición de moho.
• Una mejora en el aislamiento acústico del edificio y, en algunos casos, en la protección contra el fuego. MEJORA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA Según el IDAE, la mejora del aislamiento térmico de un edificio puede suponer ahorros energéticos, económicos y de emisiones de CO2 del 30% en el consumo de calefacción y aire acondicionado, por disminución de las pérdidas. Propósito del aislamiento Reduce las pérdidas de calor y aumenta la eficiencia de la caldera
Garantiza la protección contra el contacto al minimizar la temperatura de la superficie
Previene que se caliente el aire del compartimiento en la caldera, lo que garantiza un funcionamiento aceptable. Aislantes para Calderas Mantas Aislantes
Lana Mineral
Rolloflex
Ductoflex
Placa Térmica
Cañuelas Aislantes
Cañuelas con Cubierta de Resina GRACIAS Catalogo para seleccionar
Aislante en tuberia
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