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Metodologa de la Ciencia y de la Investigacin, A.C.
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Metodologa para el diseo de un intercambiador
de calor de tubo de coraza1
Dra. Rita Aguilar Osorio Rafael Flores Gonzlez
Instituto Politcnico Nacional, Mxico [email protected]
Resumen
En este trabajo se presenta la metodologa para el diseo mecnico
de un intercambiador de
calor de tubo y coraza. Para el desarrollo de esta metodologa se
consideraron las
caractersticas del fluido de trabajo, que en este caso fue agua
fra y agua caliente, los flujos,
las temperaturas mximas y mnimas de operacin, la corrosin
permisible, los esfuerzos
permisibles de los materiales, las condiciones del banco de
pruebas y el espacio en el
laboratorio. Para la aplicacin de la metodologa propuesta se
desarroll un programa
computacional utilizando el lenguaje Visual Basic, con el cual
se obtuvieron las dimensiones
de los componentes del intercambiador. Este consisti
principalmente, de una coraza
cilndrica de dimetro interno de 185 mm con una longitud de
1163.6 mm; 55 tubos en un
arreglo triangular de 30 con un dimetro interno de 14.475 mm,
una longitud de 1200 mm;
12 mamparas con un dimetro de 182.7 mm, un corte del 25%, un
espesor de 1.6 mm y un
espaciamiento entre mamparas de y 83.25 mm, respectivamente; los
espejos fijos con un
dimetro de 342.9 mm; canales y tapas de dimetro interno de 203.4
mm. Con los resultados
obtenidos se fabric el intercambiador de calor.
Palabra claves: Metodologa para el diseo de un intercambiador de
calor, diseo de in
intercambiador, Intercambiador de calor, dimensionamiento de un
intercambiador de calor.
1 Ponencia presentada en el V Congreso Internacional de
Metodologa de la Ciencia y de la Investigacin para la Educacin.
Ciudad de Villahermosa, Tab. Mxico. 2009.
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Abstract
In this work a methodology for mechanical design of a shell and
tube heat exchanger is
presented. The methodology was carried out based on the
characteristic of the fluid (in this
particular case was cool and hot water), flow rates, maximum and
minimum temperatures of
operation, allowable corrosion and stress of the materials and
conditions of the experimental
rig. In order to use the methodology a computational program in
Visual Basic was developed
for sizing the components of the exchanger. The results obtained
were, mainly, a cylindrical
shell with internal diameter of 185 mm and length of 1163.6 mm;
55 tubes in a triangular tube
layout of 30 with internal diameter of 14.475 mm and length of
1200 mm; 12 baffles with
diameters of 182.7 mm and a cut of 25%, thickness and central
spacing of 1.6 and 83.25 mm,
respectively; fixed tubesheet with diameter of 342.9 mm;
channels and covers with internal
diameter of 203.4 mm.
Key words: Design methodology of a heat exchanger, heat
exchanger design, heat
exchanger, sizing of a heat exchanger.
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Introduccin
Existen muchos procesos de ingeniera que requieren de la
transferencia de calor. Para este
proceso se necesitan los intercambiadores de calor, los cuales
se utilizan para enfriar o
calentar fluidos. Por muchos aos, el diseo de estos equipos ha
sido un gran reto para los
investigadores, debido a las exigencias del ahorro
energtico.
Los intercambiadores de calor de tubo y coraza son equipos
ampliamente utilizados en la
industria Mexicana. Sin embargo, de la revisin bibliogrfica
realizada, se observa que la
informacin actual que hay en Mxico sobre el diseo mecnico,
seleccin de materiales y
fabricacin de un intercambiador de calor, es escasa. Tambin se
realiz una investigacin
en la industria mexicana relacionada con el diseo y construccin
de los intercambiadores de
calor, de la cual se observ que no existe tecnologa propia, que
las pocas industrias del pas
solamente se dedican a la venta y en algunos casos a la maquila
de estos equipos. Como
consecuencia estos equipos son importados. Tambin se observ que
aunque existen
normas, cdigos y manuales para el desarrollo de estos equipos,
no existe una metodologa
para el diseo de stos.
El objetivo principal de este proyecto fue proponer una
metodologa para disear un
intercambiador de calor de tubo y coraza, con la finalidad de
autoequipar un laboratorio de
investigacin relacionada con la aplicacin de metodologas para
disear y fabricar
intercambiadores de calor, as como tambin para analizar el
proceso de estos equipos,
formando recursos humanos que tengan el conocimiento y la
experiencia en el desarrollo de
metodologas para desarrollar investigacin y tecnologa.
Este proyecto fue apoyado por la Secretaria de Posgrado e
Investigacin del IPN, el cual se
realiz en la Seccin de Estudios de Posgrado e Investigacin de la
ESIME Zacatenco del
IPN.
Metodologa general de proyecto
La metodologa general de este proyecto de investigacin consisti
principalmente de los
siguientes pasos:
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1. Realizar una revisin bibliogrfica, de la cual se observ, que
aunque existen normas,
cdigos, y manuales para el desarrollo de estos equipos, no
existe una metodologa para
el diseo y fabricacin de estos.
2. Proponer una metodologa para disear el intercambiador de
calor.
3. Desarrollar un programa computacional para utilizar la
metodologa propuesta para
dimensionar los componentes del intercambiador. Aunque existen
programas comerciales
para el diseo de estos equipos, stos son muy caros y a veces no
cumplen
especficamente con los requerimientos de la industria
mexicana.
4. Con los clculos obtenidos del programa computacional y la
seleccin de materiales se
construy el intercambiador de calor utilizando un centro de
maquinado de control
numrico, en el cual se utiliz el programa Mastercam.
Metodologa para el diseo mecnico del intercambiador
La eficiencia ptima de un intercambiador de calor requiere, de
una buena metodologa para
el diseo y una apropiada seleccin de los materiales para su
construccin. Para esto, es
necesario conocer las condiciones de operacin del equipo, la
corrosin y el ensuciamiento
que pueden ocasionar los fluidos de trabajos, as como tambin las
propiedades fsicas,
qumicas y mecnicas de los materiales y el costo.
Para el desarrollo de la metodologa propuesta para el diseo del
intercambiador se utilizaron
la norma Tubular Exchanger Manufactures Association (TEMA) [1],
el Cdigo de la American
Society of Mechanical Engineering (ASME) Seccin VIII [2],
Manuales [3, 4, 5, 6 7, 8],
artculos e informacin encontrada en la literatura especializada
en este campo, as como
tambin los conocimientos adquiridos en el rea de transferencia
de calor, mecnica de
fluidos, ciencia de los materiales, vibraciones mecnicas,
corrosin, ensuciamiento, diseo
mecnico, etc. Los pasos para el diseo del intercambiador se
describen a continuacin:
Paso 1. Condiciones de operacin. Las condiciones de operacin del
intercambiador para el
diseo mecnico del intercambiador de calor fueron los rangos de
temperatura de operacin
mximos y mnimos fueron de 80C a 40 C en los tubos y de 10C a 20C
en la coraza, y los
rangos de los flujos mximos fueron de 15000 l/h en los tubos y
en la coraza. El flujo del
fluido seleccionado en los tubos fue de un solo paso. Estos
datos fueron considerados en
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funcin del espacio del laboratorio y de las condiciones del
banco de pruebas. Los fluidos de
trabajo fueron agua fra y agua caliente.
Paso 2. Determinaron el dimetro exterior y el espesor de la
coraza; el dimetro externo,
espesor de los tubos y longitud de los tubos. stos datos fueron
determinados de TEMA [1],
ASME [2] y Taborek [3 y 8] en funcin del espacio del laboratorio
y de las condiciones del
banco de pruebas y se muestran en la tabla 1.
Tabla 1. Dimensiones de la coraza y los tubos [9]
Dimetro exterior de la coraza, Des 221 mm
Espesor de la coraza ts 18 mm
Dimetro exterior de los tubos Det 15.88 mm
Espesor de los tubos tt 0.7 mm
Longitud total de los tubos Lt 1200 mm
PASO 3. Seleccin de los materiales para la fabricacin del
intercambiador. sta seleccin
se realiz en relacin al funcionamiento de cada componente del
equipo. Tambin se analiz
el costo y la facilidad de encontrar el material en el mercado.
En la tabla 2 se muestran los
materiales seleccionados.
Tabla 2. Materiales seleccionados para los componentes del
intercambiador de calor [9,10]
Componente Material
Coraza Acrlico
Tubos SB-88
Mamparas SA-36
Barras de soporte SA-36
Espejos SA-105
Tapas SA-234
Canales SA-53
Bridas SA-105
Boquillas de los cabezales SA-53
Boquillas de la coraza PVC Industrial
SA-Aceros al carbono, SB-Aleaciones de cobre y aluminio.
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Paso 4. Obtencin de la presin mxima interna de diseo. Para
calcular la presin mxima
en la coraza para un material termoplstico (en este caso el
acrlico) se utiliz la siguiente
ecuacin [9, 11]:
ses
sssd
tD
tSP
20 (1)
Siendo Des: el dimetro exterior de la coraza, Ss: el esfuerzo
permitido del acrlico a la
temperatura de diseo y ts: el espesor de la coraza.
Paso5. Clculo de la longitud y el dimetro interior de la coraza.
Con la finalidad de visualizar
el comportamiento del flujo del fluido a travs de la coraza del
intercambiador, se seleccion
un material transparente, acrlico.
La longitud de la coraza se determin con la siguiente
expresin:
)(2 tststs ptLL (2)
Siendo Lt: la longitud total de los tubos, tts: es el espesor
del espejo y pts: es la profundidad
del canal de los espejo para tener una mejor unin entre la
coraza y los espejos de entrada y
salida.
El dimetro interior de la coraza, Dis, se calcul con la
siguiente ecuacin:
sesis tDD 2 (3)
Paso 6. Obtencin de la presin interna mxima de diseo en los
tubos. La presin interna
mxima de diseo en los tubos, Ptd, se calcul por [2,5]:
tit
ttttd
tD
tESP
2.1
2 (4)
Siendo St: el esfuerzo permitido del material de los tubos a la
temperatura de diseo, Et: la
eficiencia de la junta de los tubos, en este caso fue de 1 por
ser tubos sin costura, tt: el
espesor de la pared de los tubos y Dit: el dimetro interno de
los tubos, el cual fue calculado
al sustituir el dimetro exterior de los tubos, Det: la siguiente
relacin:
tetit tDD 2 (5) (5)
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Paso 7.- Seleccin del arreglo de los tubos. El arreglo ms
apropiado para este caso, fue el
triangular de 30o, debido a que, con este arreglo, se obtiene
una mayor rea de transferencia
de calor. El paso del fluido entre los tubos, Ltp se calcul con
1.5 veces el dimetro exterior
de los tubos, fp, y se expresa por:
etptp DfL (6)
El paso o claro que hay entre la coraza y el arreglo de tubos,
Lbb, se determin de la figura
mostrada por J. Taborek [3, 8], que relaciona el dimetro interno
de la coraza, Dis, con el tipo
de espejo, en este caso es un espejo fijo.
Paso 8.- Obtencin del nmero de tubos. El nmero de tubos se
calcul de acuerdo a las
siguientes ecuaciones:
bbisotl LDD (7)
etotlctl DDD (8)
Siendo Dotl: el dimetro exterior del arreglo de tubos y Dctl: el
dimetro del arreglo de tubos.
Utilizando los valores de Dotl, Lbb y la constante, C1, para un
arreglo de tubos triangular de
30 (C1 = 0.866) tomada de J. Taborek [8] se calcul el nmero
total de tubos, Ntt con la
siguiente expresin:
2
1
278.0
tp
ctltt
LC
DN (9)
Paso 9.-Obtencin del rea de transferencia de calor. El rea de
transferencia de calor del
arreglo de los tubos, Att, se determin utilizando el dimetro
interno de los tubos, Dit, la
longitud de los tubos, Lt, y del nmero total de tubos, Ntt, de
la siguiente manera [3, 4, 8]:
tttittt NLDA4
(10)
PASO 10.- Seleccin y dimensionamiento de las mamparas. Del
anlisis realizado por R.
Flores Gonzlez [9, 10, 12, 13] se observ que la mampara ms
apropiada para este caso,
es la mampara simple con un corte horizontal del 25%. El
dimensionamiento de las
mamparas incluye el porcentaje del corte, el dimetro de las
mamparas, el claro entre los
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tubos y las mamparas, el claro entre la coraza y las mamparas,
la distancia de las
mamparas de entrada, de salida y centrales, el nmero de mamparas
y el espesor de stas.
La mxima distancia entre los tubos sin soporte (es decir, los
tubos dentro del espacio
segmentado de la mampara) Lb,max, se determin con base en las
caractersticas del material
de los tubos y del dimetro exterior de los tubos, Det, la cual
se determina con la siguiente
expresin [3, 4,8]:
17760max, etb DL (11)
El claro que existe entre el barreno de las mamparas y los
tubos, Ltb, se obtuvo de la
referencia [6] con el dimetro exterior de los tubos, Det, y la
mxima distancia no soportada
de los tubos, Lb,max.
El claro entre las mamparas y los tubos, obtenido, esta dentro
del rango establecido por
TEMA y Saunders [1, 4].
El claro mnimo que hay entre la coraza y las mamparas, Lsb, se
determin con el dimetro
interno de la coraza, Dis, al utilizar la siguiente ecuacin [3,
8]:
issb DL 004.06.1 12)
Este valor es menor al recomendado por TEMA [1], asegurando
menor fugas entre el claro
de la coraza y las mamparas. La figura 1 muestra los claros
entre las mamparas con la
coraza y los tubos.
Figura 1. Claros entre las mamparas con la coraza y tubos[9]
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El dimetro de las mamparas, Db, se calcul con el dimetro interno
de la coraza, Dis, y el
claro que hay entre la coraza y mamparas, Lsb, utilizando la
siguiente expresin:
sbisb LDD (13)
El corte de las mamparas, Cb, se calcul con el dimetro interno
de la coraza, Dis, y del
porcentaje de corte, Bc, que en este caso fue del 25% ideal para
mamparas segmentadas
simples, por medio de la siguiente expresin [3, 4, 8]:
100
iscb
DBC (14)
El dimetro de los barrenos de las mamparas se determin con la
siguiente expresin:
tbetbb LDD (15)
Siendo Dbb: el dimetro de los barrenos de las mamparas y Ltb: el
claro entre las mamparas y
los tubos. La figura 2 muestra la mampara simple con el dimetro
y corte calculados, as
como el dimetro de los barrenos de las mamparas.
Figura 2. Mampara simple con corte horizontal [9,10,12]
La longitud de los tubos que hay entre los espejos fijos, Lti,
se calcul de la siguiente manera
[6]:
tsttitLL 2
(16)
Siendo Lt: la longitud total de los tubos y tts: el espesor de
los espejos fijos.
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Para determinar la distancia de separacin entre las mamparas
centrales, se utiliz la figura
mostrada en la referencia [8], cual utiliza para mamparas
segmentadas simples sin cambio
de fase del fluido en la coraza, como en este caso.
Esta figura relaciona el porcentaje de corte de la mampara, Bc,
la distancia entre mamparas
centrales, Lbc, y el dimetro interno de la coraza, Dis. El valor
obtenido de la figura anterior se
relaciona de la siguiente manera:
45.0is
bc
D
L (17)
Despejando a Lbc se obtiene la separacin entre mamparas
centrales:
isbc DL 45.0 (18)
La distancia entre mamparas centrales calculada est dentro de
los establecidos por TEMA,
Taborek y Kakac [1, 3, 8,14], con la cual se logra un recorrido
ptimo del fluido a travs del
arreglo de tubos.
El nmero de mamparas que direccionan el flujo de trabajo en la
coraza a travs del arreglo
de tubos, se determin de la siguiente manera [3]:
1bc
tib
L
LN (19)
siendo Nb: el nmero de mamparas, Lti: la longitud de los tubos
entre espejos y Lbc: la distanc
ia entre mamparas centrales.
El nmero de mamparas obtenidos a lo largo de la coraza fue de
12, este nmero de
mamparas permiti la adecuada distancia de la mampara de entrada
y salida, como lo
recomienda TEMA [1] y Gupta [1,15].
La distancia de la mampara de entrada y salida, Lb,ent y Lb,sal,
con respecto a los espejos fijos
fue la misma para este caso, debido a que permitieron la
adecuada distancia del dimetro
exterior de las boquillas de entrada y salida de la coraza como
lo sugiere Saunders [4] y sta
se calcul con la siguiente expresin:
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))1((5.0,, bbctisalbentb NLLLL (20)
Siendo Lti: la longitud de los tubos, Lbc: la distancia entre
mamparas centrales y Nb: el nmero
de mamparas. La figura 3 muestra la distancia de la mampara de
entrada y de salida y el
nmero de mamparas en la coraza.
Figura 3. Distancia de las mamparas de entrada, centrales y
finales [9]
El espesor de las mamparas se determin considerando el dimetro
exterior de la coraza y la
distancia entre mamparas centrales calculados anteriormente.
PASO 11.- Dimensionamiento de los espejos. El tipo de espejo
seleccionado fue de tipo fijo,
el cual tambin se utiliza como brida. El espesor del espejo fijo
se calcul de la siguiente
manera [1,3]:
ts
ts
stists Cp
S
PFDt 2
2
, (21)
Siendo ts: el espesor de los espejo fijos, F: un factor para
espejos fijos, Dis: el dimetro
interno de la caraza, Ptd,sd: la presin de diseo entre la coraza
y tubos, Sts: el esfuerzo
permisible a la temperatura de diseo del material del espejo y
Cpts:
la corrosin permisible de los espejos que en este caso fue el
doble al considerar el flujo de
la coraza y tubos [1, 2].
Despus de determinar el espesor del espejo, se obtuvieron las
siguientes dimensiones de
ste el dimetro exterior del espejo, Dets, el dimetro del crculo
de los barrenos, Ccb, el
dimetro de los barrenos de los pernos, db, y el nmero pernos,
Np.
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Estos datos se tomaron con referencia a los de la brida para
lograr un buen montaje y
ensambles entre ambos componentes durantes su instalacin.
Paso 12.- Dimensionamiento de los cabezales. Los cabezales de
entrada y salida
seleccionados fueron de tipo bonete, con este tipo se obtiene
una mejor distribucin del flujo
en el arreglo de tubos, este consta del canal, tapa elipsoidal y
brida.
Para calcular el espesor del canal primero se determin el radio
exterior del canal, Rec, con el
dimetro exterior del canal, de la siguiente manera:
ecec DR 5.0 (22)
El espesor del canal, tc, se calcul utilizando el valor de la
presin de diseo de los tubos, Ptd,
el esfuerzo del material del canal a la temperatura de diseo,
Sc, la eficiencia de la junta del
canal que es de 1 por ser un tubo sin costura, Ec, y la corrosin
permitida del canal, Cpc, con
la expresin [2,5,6]:
c
tdcc
ectd
c CpPES
RPt
6.0 (23)
Debido a que el espesor del canal obtenido fue mayor al
especificado por TEMA [1], se
seleccion un tubo para fabricar el canal fue de cdula 40.
El espesor de las tapas de los cabezales se calcul con la
siguiente expresin [2,5,7]:
cc
tdcccc
ecctdcc Cp
PES
DPt
2.02 (24)
Siendo Ptd: la presin de diseo de los tubos, Scc: el esfuerzo
del material de la tapa a la
temperatura de diseo, Ecc: la eficiencia de la junta de la tapa
que es 1 por ser una pieza
fundida y Cpcc, es la corrosin permitida de la tapa [1, 2].
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Para realizar una mejor unin del canal y de la tapa por
soldadura, TEMA [1] y ASME [2]
recomiendan que el espesor de ambos componentes sean iguales,
debido a esto se
seleccion la cdula 40 como espesor de la tapa elipsoidal.
Con los espesores del canal y de la tapa elipsoidal, se
calcularon las dimensiones de los
cabezales, esta fueron la longitud tanto del canal y de la tapa,
y la profundidad de las tapas.
Estos clculos se realizaron de acuerdo a las recomendaciones de
ASME [2], Megyesy [5] y
Harris [6], por medio se las siguientes expresiones:
ecccc Dd 8.0 (25)
ecccc DR 9.0 (26)
ecccc Dr 173.0 (27)
eccDh 25.01 (28)
12 33.0 hh (29)
21 hhhcc (30)
Siendo Decc: el dimetro exterior de la tapa elipsoidal, dcc: el
dimetro, Rcc: el radio exterior de
la tapa, rcc: el radio exterior de curvatura de la tapa, h1: la
profundidad de la tapa, h2: la
extensin de la tapa y hcc: la longitud total de la tapa.
La longitud total del cabezal que permite una buena distribucin
del fluido de trabajo en los
tubos, Hc, se calcul con el dimetro de la coraza, Ds, de la
siguiente manera:
sc DH (31)
Para determinar la longitud del canal, hc, se le rest la
longitud total de la tapa, hcc, a la
longitud total del cabezal con lo que se obtiene la siguiente
expresin:
cccc hHh (32)
Las figuras (4) y (5) muestran las dimensiones calculadas de la
tapa elipsoidal y del cabezal,
respectivamente.
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Figura 5. Dimensiones del cabezal [9]
Paso 13. Dimensionamiento de las bridas. Las bridas de los
cabezales seleccionadas fueron
de tipo deslizable, las dimensiones de esta fueron obtenidas de
TEMA [1] y Megyesy [5].
Siendo Debc y Dibc, el dimetro exterior e interior de la brida,
tbc: es el espesor de la brida, Sb,
la separacin entre pernos, Ccb: el dimetro del crculo de los
pernos, db: el dimetro de los
pernos: Kb: el dimetro de asentamiento del empaque, Gb: el
dimetro, jb: el escaln de
asentamiento del empaque y Np: el nmero de pernos.
4.- Descripcin del intercambiador de calor
La figura 6 muestra el intercambiador de calor de tubo y coraza
diseado y fabricado. A
continuacin se da una breve descripcin de los principales
componentes de este equipo.
Figura 4. Dimensiones de la tapa elipsoidal [9]
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Figura 6. Principales componentes del intercambiador de calor de
tubo y coraza [9].
1. Coraza. Es la envolvente cilndrica que contiene al arreglo de
los tubos y a travs de ella
circula un fluido, tiene dos boquillas para la entrada y salida
del fluido. El material
seleccionado para este componente fue el acrlico, con la
finalidad de visualizar el flujo del
fluido.
2. Arreglo de los tubos. Los tubos proporcionan el rea de
transferencia de calor requerido.
Se determin un arreglo de tubos lisos, triangular de 30, debido
a que ste arreglo permite
la mayor rea de transferencia de calor.
3. Espejos fijos. Son elementos circulares que sirven para
soportar los tubos y separar los
fluidos que circulan a travs de los tubos y la coraza. Tambin se
utilizan como bridas, para
unir el cabezal con la coraza.
4. Mamparas. Son placas circulares con un corte del 25%. Se
utilizan para dirigir el fluido a
travs del arreglo de los tubos en el lado de la coraza. Tambin
funcionan como soportes
para los tubos evitando hundimiento de stos y daos por
vibraciones.
Barras de soporte
2.Arreglo de tubos
3. Espejo fijo
4. Mamparas
5A Canal
6.Boquilla de los cabezales
Boquilla de los cabezales
7. Brida deslizables
Boquilla de la coraza
3. Espejo fijo
1. Coraza
5. Cabezal
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5. Cabezal: El cabezal est compuesto por el canal y la tapa.
5A. Canal. Es una seccin tubular donde se ensambla la tapa
semi-elipsoidal y la boquilla
de entrada del fluido hacia los tubos.
5B. Tapa semi-elipsiodal. Es la seccin donde entra el fluido y
ste se distribuye hacia los
tubos. Los cabezales elipsoidales son los ms utilizados y
recomendados para dimetros
pequeos.
6. Boquillas de coraza y cabezal. Son los conductos por los
cuales entra y sale el fluido del
intercambiador.
7. Bridas del cabezal. Son los elementos que unen al cabezal y
los espejos.
RESULTADOS
La tabla 3 muestra las dimensiones de los componentes del
equipo, obtenidas con el
programa computacional desarrollado con base en la metodologa
propuesta.
Tabla 3. Resultados obtenidos de la metodologa propuesta
Componente Smbolo Dimensin
Coraza:
Presin de diseo de la coraza Psd (MPa) 9.9
Dimetro interno de la coraza Dis (mm) 185
Longitud de la coraza Ls (mm) 1163.6
Tubos:
Presin de diseo de los tubos Ptd (MPa) 5.7
Dimetro interno de los tubos Dit (mm) 14.5
Paso entre tubos Ltp (mm) 19.8
Claro entre coraza-arreglo de tubos Lbb (mm) 14
Dimetro exterior del arreglo de tubos Dotl (mm) 171
Dist. del centro de la coraza a los ltimos tubos Dctl (mm)
155
Nmero total de tubos Ntt (tubos) 55
rea de transferencia de calor del arreglo de tubos Att (m2)
3.29
Mamparas:
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Espesor de las mamparas tb (mm) 1.6
Claros entre mamparas-tubos Ltb (mm) 0.4
Claro entre coraza-mamparas Lsb (mm) 2.34
Distancia entre mamparas centrales Lbc (mm) 83.25
Dimetro de las mamparas Db (mm) 182.7
Corte de las mamparas Cb (mm) 46
Dimetro de los barrenos de las mamparas Dbb (mm) 16.28
Longitud de los tubos entre espejos Lti (mm) 1143.6
Nmero de mamparas Nb (mamparas) 12.7
Distancia de la mampara de entrada y de salida Lb,ent/sal (mm)
113.9
Barras de soporte:
Dimetro de las barras de soporte Dbs (mm) 6.35
Nmero de barras de soporte Nbs (barras) 4
Espejos:
Espesor de los espejos tts (mm) 29.8
Dimetro exterior de los espejos Dets (mm) 342.9
Dimetro del circulo de los pernos Ccb (mm) 298.5
Dimetro de los pernos db (mm) 22.2
Nmero de pernos Nb (barrenos) 8
Canales:
Dimetro exterior del canal Dec (mm) 219.1
Espesor del canal tc (mm) 7.8
Longitud del canal hc (mm) 112.2
Tapas:
Dimetro exterior de la tapa Decc=Dec (mm) 219.1
Espesor de la tapa tcc (mm) 7.7
Radio exterior de la tapa Rcc (mm) 197.17
Radio exterior de curvatura de la tapa rcc (mm) 37.90
Profundidad de la tapa h1 (mm) 54.77
Extensin de la tapa h2 (mm) 18.07
Longitud total de la tapa hcc (mm) 72.8
Longitud total del cabezal H (mm) 185
Bridas:
Dimetro externo de la brida Debc (mm) 342.9
Dimetro interno de la brida Dibc (mm) 221
Espesor de la brida tbc (mm) 28.6
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Longitud de la campana Lb (mm) 44.6
Circulo de los pernos de la brida Ccb (mm) 298.5
Dimetro de los pernos db (mm) 22.2
Dimetro de asentamiento del empaque Kb (mm) 269.9
Dimetro de la campana en la base Gb (mm) 246.1
Escaln de asentamiento del empaque jb (mm) 1.59
Nmero de pernos Np (barrenos) 8
La figura 7 muestra la fotografa del intercambiador de tubo y
coraza diseado y fabricado,
instalado en un banco de pruebas, el cual fue implementado para
el estudio del
comportamiento del intercambiador de calor.
Figura 7. Fotografa del intercambiador de calor de tubo y coraza
en operacin.
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CONCLUSIONES
La eficiencia ptima de un intercambiador de calor requiere, de
un buen diseo y una
apropiada seleccin de los materiales para su fabricacin. Para
lograr esto, es
conveniente contar con una metodologa, puesto que la
investigacin cientfica se define
como la serie de pasos que conducen a la bsqueda de
conocimientos o desarrollo de
proyectos cientficos y tecnolgicos aplicando mtodos y tcnicas.
El mtodo para el
desarrollo del conocimiento cientfico es un procedimiento
riguroso, de orden lgico, con
el propsito de demostrar una teora o resolver un problema
prctico.
Este trabajo muestra que desarrollando una metodologa es posible
realizar proyectos de
desarrollo tecnolgico, que tanto se necesitan en nuestro pas,
obteniendo resultados
ms eficientes y confiables, la metodologa es una herramienta que
relaciona una
propuesta de investigacin o un problema a resolver con los
resultados.
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