Manual Definitivo Hextran

8/17/2019 Manual Definitivo Hextran

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HEXTRAN 9.1 es un programa de simulación

creado por SimSci-Esscor, persigue como objei!oa"udar a los ingenieros de procesos en el dise#o "

analisis de di!ersos ipos de sisemas de

rans$erencia de calor . Ese simulador posee una

serie de caracerisicas %ue le permien e!aluar

$&cilmene el $uncionamieno bien sea de un

inercambiador de calor o de una red de

inercambiadores, asi mismo permia reali'ar losmas complejos dise#os " anali'ar necesidades de

ree%uipamieno en redes de rans$erencia de calor,

asi como la ideni(cación de disinos problemas

operacionales.

He)ran rabaja por medio de diagramas de

*ujos de proceso en donde se muesran e%uipos deuso com+n en disinos &mbios indusriales, aunado

a eso posee una iner$a' gra(ca de icroso$

indo/s %ue permie la !isuali'ación de sus

resulados en HT0 o en $ormao e)cel, asi como

ambin la e)poración de arc2i!os.

He)ran inegra b&sicamene res 2erramienas3

Una herramienta de diseño - 4ue permiedise#os simples " complejos de sisemas derans$erencia de calor, de $orma renable " *e)ible

Una herramienta de Readaptación 54ue

permie adapar nue!os e%uipos " reno!ar las redes

de inercambiador de calor para obener un

rendimieno ópimo.

Introducción


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Una Herramienta de Operaciones - 4ue permie

la ideni(cación de necesidades de manenimieno

" puede predecir resulados $uuros.

He)ran 9.1 al igual %ue oros programas desimulación cuena con una e)ensa base de daos

de componenes, sus propiedades, modos

ermodin&micos " de calculo, adem&s de eso

2e)ran 9.1 reali'a la clasi(cación de los

inercambiadores de calor bas&ndose en la

nomenclaura TEA 6Tubular Exchanger

Manufacturers Association7.

El manual %ue se presena a coninuación cuena

con una serie de recursos %ue permiir&n a los

usuarios aprender con ma"or $acilidad el uso de

ese programa de simulación8 para ello ese manual

cuena con $undamenos eóricos los cuales brindan

un panorama mas amplio " permien conocer losdi$erenes ipos de inercambiadores de calor

uili'ados en di!ersos escenarios indusriales,

2aciendo especial n$asis en los inercambiadores

de calor de ipo ubo " carca'a, adem&s de eso

cuena con un apndice donde es posible enconrar

in$ormación como3 oe(cienes globales de

rans$erencia de calor, $acores de ensuciamieno

:picos, conduci!idades rmicas;;en (n gran

canidad de in$ormación indispensable a la 2ora de

e!aluar o dise#ar un inercambiador de calor. Asi

mismo se desarrollan una serie de ejercicios de

$orma sencilla " did&cica %ue permiir& a los


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usuarios a(an'ar sus conocimienos respeco al

programa en cuesion.

He)ran cuena enre sus muliples 2erramienas

con un código de colores %ue permie al usuario

deerminar el grado de a!ance de la simulación los

códigos se muesran a coninuación

Indicador del Estado de la


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El uso de HEXTRAN se raduce en un a2orro de

iempo " es$uer'o, sus so(sicados modos de

calculo permien e!aluar o dise#ar inercambiadores

en un iempo relai!amene coro, b&sicameneHEXTRAN permie lograr mejoras signi(cai!as en

los siguienes aspecos3

< Aumeno de la e(ciencia energica " reducción

signi(cai!a de los cosos de $uncionamieno

< ejoras en los =rocesos de Trans$erencia de calor,

rendimieno " calidad del produco< a"or *e)ibilidad " rendimieno en plana

• >pimi'ado programa de limpie'a de

?nercambiadores• ejora de =rocesos " moderni'ación de dise#os

He)ran posee una iner$a' gra(ca de icroso$

indo/s %ue le permie !isuali'ar losresulados en icroso$ E)cel " HT0, adem&s de

eso He)ran brinda la posibilidad de rans$erir daos

a oros programas mas rigurosos de rans$erencia

de calor como HT@S " HTR?, permiiendo de esa

$orma la reali'ación de una e!aluación o dise#o mas

compleo " de ma"or alcance.

Ventajas de utilizar


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E)isen alernai!as para dar inicio al programa

He)ran3

17Si se iene un acceso direco, simplemene sereali'a un doble clic sobre el siguieneicono3

7Hacer clic sobre el boón ?N??>, seguidameneseleccione T>B>S 0>S =R>CRAAS "poseriormene S?S?, una !e' all: seleccionela opción S?DE 1.1 " ubicar HEXTRAN 9.1

?ndependienemene de la alernai!a escogida

para dar inicio al programa HEXTRAN 9.1, se abrir&

la siguiene !enana, la cual soliciar& un nombre de

usuario " una conrase#a para dar acceso al

programa

Figura 1: Ventana de bienvenida a E!T"A#

$%1

Arran&ue de extran


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El

nombre de usuario " conrase#a a inroducir es la

palabra S?S? en ambos casos, poserior a eso se2ace clic sobre 0>C?N para acceder al programa.

na !e' reali'ado eso se mosrara la !enana de

inicio a HEXTRAN 9.1, como sigue3

Figura ': Ventana de inicio a E!T"A# $%1

=ara acceder a la !enana principal se puede

proceder de $ormas3

17En la pare superior i'%uierda de la !enana2acemos clic sobre el siguiene s:mbolo


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Figura (: )arra su*erior E!T"A# $%1

7Hacemos clic sobre el men+ @?0E ubicado deigual $orma en la pare superior i'%uierda " aldesplegarse la !enana, seleccionamos laopción NE

Figura +: )arra des*egable File,Archivo

=oserior a eso, el programa le soliciar& un nombre

para la simulación " de igual $orma la creación de


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una base de daos donde se guardara la misma,

luego de proporcionar los nombres respeci!os se

2ace clic en REATE.

Figura -: Ventana de inicio a E!T"A# $%1

0uego de 2acer clic sobre REATE se despliega la

!enana principal de HEXTRAN 9.1

Figura .: Ventana *rinci*al E!T"A# $%1


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0uego de abrir un nue!o arc2i!o para reali'ar una

simulación, HEXTRAN 9.1 muesra su !enana

principal, en la cual es posible deallar una serie de

opciones, iconos " barras de 2erramienas enre

oras, las cuales son uili'adas para reali'ar la

simulación. Esa sección es& dedicada a e)plicar en

$orma general la aplicación de las di$erenes2erramienas %ue proporciona HEXTRAN 9.1 en su

!enana principal8 $aciliando as: la ineracción

programa-usuario " obeniendo a la !e' un ma"or

dominio del mismo por pare de esos.

Figura /: Ventana *rinci*al E!T"A# $%1

Ex*lorando E!T"A# $%1


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Tabla ' Identi0cación de los co*onentes de la

ventana *rinci*al

Identi0cación 2 color3escri*ción

#egro

)arra de en4 ?deni(ca losdi$erenes ipos de men+e)isenes


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Aarillo

)arra de herraientauesra iconos de accesor&pido a di$erenes opcionescomo3 Arc2i!o, a"uda, dibujar,ediar;;;

#aranja

)arra de titulo uesra elnombre de la base de daos "simulación

Morado

)arra de herraienta 5F3=ermie dibujar nue!os e%uiposo reali'ar =@B en 2ojasadicionales, se puede e)pandiro conraer el &rea de rabajo

Azul

)otones de axiizado6iniizado 2 cierre =ermienaplicar esas opciones a la!enana principal de HEXTRAN

Verde )otones de axiizado6iniizado 2 cierre =ermien

aplicar esas opciones a la!enana B@= de HEXTRAN

"ojo

Ventana *rinci*al de 5F3uesra los di$erenes e%uipos" cone)iones a uili'ar en laconsrucción del =@B


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Tabla ( )arra de en4 E!T"A# $%1

Men4

Ingles, Es*a7ol3escri*ción

File,Archivo Frinda di$erenes opciones alescomo3 crear nue!os arc2i!os, abrirarc2i!os e)isenes, borrar,copiar....

Edit,Editar =ermie eliminar, modi(carcorrienes " e%uipos.

3ra8,3ibujo Esa opción permie 2acermodi(caciones en cuano el dibujose re(ere, permie inroducirnue!os elemenos

In*ut,Entrada Esa se re(ere a la enrada dedaos

"un,9orrida orre la simulación

ut*ut,;alida

@orma en la %ue se !isuali'ar&n losresulados de la simulación

*tions,*ciones

=ermie cambiar el esilo depresenación del programa


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)arra des*legable File, Archivo

=roporciona al usuario las 2erramienas b&sicas

para el arran%ue, respaldo, impresión " cierre de la

simulación. Se muesran a coninuación los iconoscorrespondienes a cada opción a objeo de

$amiliari'arnos con esos " conocer sus $unciones.

Figura >% )arra des*legable File,Archivo

Tabla + *ciones de la barra des*legableFile,Archivo

*ción

Ingles, Es*a7ol IconoFunción


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Ne/G Nue!o rea una nue!asimulación

>penG Abrir Abre una simulación

e)iseneSa!e and Sa!easG Cuardar "guardar como

Cuarda la simulacióncon nombrepredeerminado o unonue!o

loseG errar ierra la simulación

?mporG?mporar ?mpora la base dedaos o el arc2i!ocla!e

E)porGE)porar

E)pora el arc2i!ocla!e

BeleeGForrar Forra la base de daoso la simulación

op"Gopiar opia la base dedaos o la simulación

RenameGRenombrar

Ba un nue!o nombrea la simulación

=rinG?mprimir ?mprime los B@= " losresulados de la

corridaE)iGSalir ierra la simulación "

se sale del programa.

)arra des*legable Edit, Editar

0a barra desplegable de EdiGEdiar proporciona

al usuario las 2erramienas para la edición del


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diagrama de la simulación. abe desacar %ue odaslas opciones de esa barra desplegable se aci!ancuando se selecciona un e%uipo o l:nea de proceso.

Figura $%)arra des*legable Edit,Editar

Tabla -%*ciones de la barra des*legable

Edit,Editar

*ción

Ingles, Es*a7ol IconoFunción

BeleeG Forrar Forra el objeoseleccionado

RenameGRenombrar

ambia el nombre delobjeo seleccionado

SelecallGSeleccionar

Selecciona odos lose%uipos " corrienes


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odo e)isenes

Selec noneG Selecciona uno de lose%uipos o corrienes

e)isenesEdiaribuesGodi(car propiedades

odi(ca laspropiedades delobjeo seleccionado,re$eridas a ama#o,color, grosor de lal:nea

EdidaaGodi(cardaos

odi(ca daossuminisrados a l:neaso e%uipos

2angecon(guraionGambiarcon(guración

=ermia de(nir elesudio a reali'ar biensea un dise#o oe!aluación

@indGFuscar Fusca alg+n dao delas l:neas o e%uipos "permie sumodi(cación

)arra des*legable In*ut,Entrada

0a barra desplegable de ?npu muesra al usuario

odos los daos %ue debe inroducir para desarrollarla simulación


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Figura 1?% )arra des*legable In*ut,Entrada

Tabla .%*ciones de la barra des*legableIn*ut,Entrada

*ción

Ingles,Es*a7ol IconoFunción

=roblemdescripionGBescripción delproblema

=ermie al usuarioinroducir ideni(carel pro"eco, lugar dereali'ación, problemaesudiado " permie2acer una bre!edescripción del mismo

nis o$ measureGnidad de medida

=ermie modi(car elsisema de unidades auili'ar


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omponensGTermod"namics

omponenesGTer

modin&mica

=ermie inroducir loscomponenes " elmodoermodin&mico auili'ar

Sream =roper"BaaG=ropiedadesde la corriene

=ermie especi(carpropiedadesespeci(cas de lacorriene como3enalpias, calorlaene, !iscosidad,

densidad;;.Clobal>pionsG>pcionesglobales

Ba acceso a daoseconómicos bajo loscuales se esima elcoso delinercambiador, cosode los

ser!icios;;;;..alculaion T"peG

Tipo de calculo

=ermie seleccionar elipo de esudio %ue se!a a reali'ar, bien seauna simulacióncorriene,opimi'ación del &readel inercambiador,

aso esudio delimpie'a delinercambiador;;..

alculaion>pionsG >pcionesde calculo

=ermie de(nir limiesde dise#o, modosuili'ados paradeerminar la ca:da

de presión, opcionesde impresión " usos


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de HTR? " HT@S

No se si esa !ersión de 2e)ran es compaible conlas !ersiones aneriores

;IM@A9I#

Es la represenación de un proceso o $enómenomediane oro m&s simple, %ue permie anali'ar suscaracer:sicas. ?nena reproducir la realidad a parirde resolución numrica, mediane una

compuadora, de las ecuaciones maem&icas %uedescriben dic2a realidad. 0a simulación es ane)aca como sean las ecuaciones de parida " lacapacidad de las compuadoras para resol!erlas, locual (ja l:mies a su uili'ación

9o*onentes de una ;iulación

?deni(cación del problema

9o*atibilidad de los

Teas de a*o2o


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nidades de medición 6nis o$ measure7

omponenes 6omponen Baa7

Termodin&mica 6T2ermod"namic e2od7 onsrucción del diagrama de *ujo 6=@B7

Baos de las corriene 6Sream Baa7 o Ensa"osde caraceri'ación 6Assa" Baa7 6Si es aplicable7

ondiciones del =roceso 6=rocess ondiions7

E&ui*os de transferencia de calor:

;eg4n el servicio:

"efrigerador3 Es una unidad %ue uili'a un

re$rigerane para en$riar un *uido, 2asa una

emperaura menor %ue la obenida si se uili'ara

agua o aire como medio de en$riamieno.

9ondensador: Son unidades de carca'a " ubos

%ue se uili'an para la condensación del !apor de

desec2o, pro!enienes de las m&%uinas " las

urbinas de !apor. Si el condensador es de conaco


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direco, el !apor es condensado mediane el

conaco direco con goas de agua. El condensador

es una unidad, en la cual los !apores de proceso se

con!ieren oal o parcialmene en l:%uidos,

usualmene se uili'a agua o aire como medio de

en$riamieno.

Enfriador3 Es una unidad en la cual una corriene

de proceso inercambia calor con una corriene de

agua o aire, con el objei!o de disminuir la

emperaura sin %ue ocurra un cambio de $ase.

9alentador3 nidad en la cual no ocurre un cambio

de $ase bajo condiciones normales. omo $uene de

calor uili'a una corriene de ser!icio, %ue puedes

ser !apor de agua, aceie caliene o !apores de

*uidos %u:micos, conocidos con el nombre de

Bo/n2erm " l:%uidos %u:micos con el nombre de

Humble2erm. En algunos casos se uili'a como

corriene de ser!icio una corriene de enalp:a ala,

ejem3 descarga de un reacor operado a alas

emperauras.

"ehervidor: Es una !apori'ador %ue pro!ee el calor

laene de !apori'ación al $ondo de una orre

$raccionadora en la ma"or:a de los casos. E)isen

ipos generales de re2er!idores3


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170os %ue en!:an dos $ases a la orre para separar

el !apor del l:%uido.

70os %ue reornan !apor solamene. 0os primerospueden operar mediane circulación naural

6Termosi$ones7 o por circulación $or'ada.

0os ermosi$ones son el ipo de re2er!idores m&s

comunes. 0os ermosi$ones 2ori'onales son los m&s

uili'ados en la indusria perolera, en esos la!apori'ación ocurre en el lado de la carca'a. 0os

ipo !erical son uili'ados en la indusria %u:mica, la

!apori'ación ocurre en el lado de los ubos.

0os re2er!idores %ue solamene reornan !apor

a la orre se denominan re2er!idores de marmia6ele Reboilers7.

Beneradores de va*or C9alderas de

recu*eración de calorD3 0os generadores de !apor

son un ipo especial de !apori'adores, se uili'an

para producir !apor de agua, es com+n uili'arcomo $uene de calor, el calor en e)ceso %ue no se

re%uiere en el proceso8 de all: %ue sean llamados

alderas de recuperación de calor. Al igual %ue los

re2er!idores, los generadores de !apor pueden ser


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del ipo ele, de circulación $or'ada o

ermosi$ones.

;obrecalentador: El sobrecalenador caliena el!apor por encima de su emperaura de sauración.

Va*orizador: ?nercambiador %ue con!iere el

l:%uido en !apor. El rmino !apori'ador se aplica a

a%uellas unidades %ue manejan l:%uidos di$erenes

al agua.

Funciones de los intercabiadores de calor

En resumen, las $unciones :picas de un

inercambiador de calor en los procesos indusriales

son las siguienes3

1. "ecu*eración de calor: la corriene $r:a

recupera pare del calor conenido en la corriene

caliene. Es decir, calenamieno " en$riamieno de

las corrienes in!olucradas, las cuales *u"en

simul&neamene a ambos lados del &rea de

rans$erencia de calor.

'% Eva*oración: una de las corrienes in!olucradas

en el inercambio de calor cambia de $ase l:%uida a

!apor.


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(% 9ondensación: una de las corrienes

in!olucradas en el inercambio de calor cambia de

$ase !apor a $ase l:%uida.

9lasi0cación 2 a*licaciones de

intercabiadores de calor6 seg4n su

con0guración o construcción

0os inercambiadores son dise#ados para

re%uerimienos espec:(cos, e)isiendo en el

mercado una gran di!ersidad de ipos %ue di(eren

en ama#o " $orma. Esos ipos son clasi(cados de

acuerdo a di$erenes crierios, ales como procesos "

mecanismos de rans$erencia de calor, grado de

compacicidad de la super(cie, parón de *ujo,

n+mero de *uidos, geomer:a " ipo de consrucción.

A la 2ora de dise#ar un inercambiador de calor es

necesario de(nir el ipo de inercambiador a uili'ar,

cuando pueden emplearse dos o m&s

inercambiadores la selección se basar& en el coso.

0os inercambiadores %ue se describen a

coninuación son los m&s uili'ados en la indusria

perolera3


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Intercabiadores del ti*o tubo 2 carcaza

Ese es el ipo de inercambiador %ue se uili'a

com+nmene en las re(ner:as. No es caro, es $&cil

de limpiar " relai!amene $&cil de consruir en

di$erenes ama#os " puede ser dise#ado para

presiones desde moderadas a alas, sin %ue !ar:e

susancialmene el coso. ec&nicamene resisene

para soporar las ensiones a la cual es someido

durane la eapa de $abricación, el en!:o, monaje e

insalación en siio8 " los es$uer'os e)ernos e

inernos en las condiciones normales de operación,

debido a los cambios en emperaura " presión. @&cil

de manener " reparar 6a%uellas pares sujeas a$allas $recuenes, ubos " empacaduras, son $&ciles

de reempla'ar7. El inercambiador de ubo " carca'a

consise de un 2a' de ubos paralelos encerrados en

un esuc2e cil:ndrico llamado carca'a.

Ha" res ipos b&sicos de inercambiadores de

ubo " carca'a, dependiendo del modo uili'ado

para manener los ubos denro de la carca'a.

El primero es el de ipo (jo o inercambiadores

de placa de ubos (ja o de cabe'al (jo. En ese caso,


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el e%uipo iene ubos recos, asegurados en ambos

e)remos en placas de ubos soldados a la carca'a.

El 2a' de ubos no puede ser remo!ido para

inspección " limpie'a, pero el cabe'al en el lado de

los ubos, las empacaduras, la cubiera del canal;

son accesibles para manenimieno " reempla'o de

las pares. 0a carca'a puede ser limpiada por

rerola!ado o %u:micamene. 0os inercambiadores

de cabe'al (jo son usados en ser!icios donde el

*uido de la carca'a es un *uido limpio, como !apor

de agua, re$rigerane, gases, ciero ipo de agua de

en$riamieno...

El segundo ipo de inercambiadores de ubo "carca'a uili'a ubos en $orma de , con ambos

e)remos de los ubos sujeados a una placa de

ubos simple, elimin&ndose as: los problemas de

e)pansión di$erencial por%ue los ubos pueden

e)pandirse " conraerse libremene, la $orma de

absorbe esos cambios. El 2a' de ubos puede ser

remo!ido de la carca'a para inspección " limpie'a8

pero la limpie'a mec&nica inerna de los ubos " su

reempla'o es di$:cil, por lo %ue ese ipo de

inercambiadores es usualmene aplicable en


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ser!icios limpios o cuando la limpie'a %u:mica es

e$eci!a.

El ercer ipo de inercambiadores de ubo "

carca'a, al igual %ue las unidades de cabe'al (jo,

presena dos placas de ubos, pero con solo una de

ellas soldada a la carca'a " la ora mo!indose

libremene, " as: e!iando los problemas de

e)pansión di$erencial. A ese dise#o se le conoce

como inercambiadores de cabe'al *oane. El 2a'

de ubos de ese ipo de inercambiador puede

remo!erse para manenimieno " para la limpie'a

mec&nica de la carca'a " los ubos, ambin,

pueden ser limpiados mec&nicamene ano en sue)erior como en su inerior. El dise#o de cabe'al

*oane es m&s caro 6apro). en un IJ7 %ue el

dise#o de cabe'al (jo, " es apropiado para ser!icios

asociados a alas emperaura " presiones, pero

limiado a a%uellos ser!icios donde la $uga del *uido

conenido en la carca'a es olerable.

Enfriadores de aire

0os en$riadores de aire consisen en uno o m&s

!eniladores de *ujo a)ial, !elocidades


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relai!amene bajas " di&meros grandes, %ue

$or'an o inducen al aire a *uir a ra!s de un banco

de ubos, generalmene con aleas. 0a con(guración

b&sica de una unidad es un banco de ubos

aleeados monado sobre una esrucura de acero

con una c&mara de pleno " un anillo !nuri, un

moor " oros accesorios como persianas,

guarda!enilador, alambrado e inerrupores de

!ibración.

En general, los en$riadores de aire resulan

especialmene araci!os en a%ullas localidades

donde el agua escasea o re%uieren un raamieno

cososo como una orre de en$riamieno, donde lasle"es de conaminación ambienal esable'can

re%uisios esricos para los e*uenes de agua,

donde la e)pansión de los sisemas de agua de

en$riamieno sea necesaria, o donde la naurale'a

del medio en$riane cause aponamienos $recuenes

o problemas de corrosión. Esos e%uipos se uili'an

con $recuencia en combinación con en$riadores de

agua, cuando se re%uiere remo!er una gran

canidad de calor. En ese caso los en$riadores de

aire remue!en primero la ma"or pare del calor " el

en$riamieno (nal se consigue con los de agua.


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Tambin pueden uili'arse como en$riadores de

emergencia en caso de re%uerirse un bombeo

r&pido de una corriene de proceso.

Esas unidades a+n con el !enilador apagado,

son capaces de remo!er por con!ección naural

enre 1I " KIJ del calor de dise#o, dependiendo del

rango de emperaura de la corriene de proceso

enrando al en$riador. 0os en$riadores de aire

ocupan un &rea relai!amene grande. =or lo ano,

esas unidades se insalan normalmene encima de

los endidos de l:neas " de los e%uipos de proceso,

ales como ambores e inercambiadores.

Intercabiadores de doble tubo

0os inercambiadores comerciales de doble ubo

consisen en uno o m&s ubos, encerrados denro de

oro ubo en $orma de u L2or%uillaM %ue 2ace el

papel de carca'a. Aun%ue algunas secciones de los

inercambiadores de doble ubo ienen ubos lisos,

la ma"or:a ienen aleas longiudinales en la

super(cie e)erna de los ubos. Son unidades de

cosos relai!amene bajos, resisenes " se pueden

desmanelar $&cilmene para limpie'a, remo!iendo

la apa colocada en el e)remo en del ubo


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e)erno, desmonando ambos cierres $ronales "

reirando el elemeno de rans$erencia de calor.

Esos inercambiadores se encuenran disponibles

como unidades de $abricación es&ndar. 0as

secciones de doble ubo permien un *ujo en

conracorriene " corriene !erdadero, lo cual puede

ser paricularmene !enajoso cuando se re%uieren

emperauras de apro)imación pe%ue#as o rangos

de emperauras grandes. Adem&s, las unidades de

doble ubo encajan mu" bien en a%uellas

aplicaciones %ue in!olucran presiones alas "Go

*ujos bajos, debido a %ue esas unidades son de

di&meros relai!amene pe%ue#os. Eso permie el

uso de bridas pe%ue#as " paredes delgadas, si selas compara con los e%uipos de carca'a " ubo

con!encionales

Intercabiadores de su*er0cie extendida

0os ubos de super(cie e)endida caraceri'an

ese ipo de inercambiadores, esos presenan

aleas rans!ersales o longiudinales8 aun%ue oros

ipos de aleas, como espigas 6LpegM7, espinas

6spines7 o 2elicoidal pueden ser usadas. 0as aleas

longiudinales, para dise#os de *ujo paralelo a los


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ubos, son especialmene aplicables en ser!icios

donde la ca:da de presión es pe%ue#a " el *uido en

el lado de las aleas es limpio. 0as aleas

rans!ersales son generalmene para dise#os de

*ujo perpendicular a los ubos. Ese ipo de

super(cie se emplea cuando, debido a las

propiedades de rans$erencia de calor de un *uido,

e)ise una resisencia ala para el *ujo de calor,

mienras %ue las propiedades del oro *uido

permien una resisencia baja. El *uido con la

resisencia ala al *ujo de calor se pone en conaco

con la super(cie de las aleas.

Intercabiadores de *lacas

Besde 19K los inercambiadores de placa 2an

sido usados en la indusria %u:mica " de alimenos.

Acualmene su uso se 2a e)endido

considerablemene 2acia la indusria perolera,

especialmene cuando se re%uiere un sisema de

inercambio de calor compaco " *e)ible en rangos

de emperaura por debajo de I O 6DP O@7 "

IKK Q=a man. 6KP psig7. En esas unidades, la

super(cie de rans$erencia de calor es consruida de

planc2as de meal en lugar de ubos. Esas planc2as


32/101

pueden ser de super(cie lisa, corrugada o

canali'ada. Bependiendo del ipo de super(cie de la

planc2a " de la con(guración de la unidad, se

conocen cuaro 6D7 ipos de inercambiadores de

placa, a saber3 617 inercambiadores de placas en

espiral 6Spiral =lae7, 67 inercambiadores de placas

con empacadura 6=lae5and5@rame E)c2anger7, 6K7

inercambiadores de placas con aleas 6=lae5and5

@in E)c2anger7 " 6D7 inercambiadores de laminas

repujadas 6=aerned =laes7...

1. Intercabiadores de *lacas en es*iral

C;*iral 5lateD.5 Esas unidades consisen,

esencialmene, de dos planc2as paralelas,enrolladas en espiral " soldados,

adecuadamene, los e)remos alernos de las

planc2as ad"acenes para $ormar un par de

canales concnricos. En la ma"or:a de los

ser!icios no presenan problemas de e)pansión

rmica " son relai!amene $&ciles de limpiar.

Son uili'ables en el manejo de *uidos !iscosos

o con conenido de sólidos, " como

condensadores o reboilers.


33/101

. Intercabiadores de 5lacas con

E*acadura C5lateandFrae

ExchangerD.5 Esas unidades consisen en un

conjuno de planc2as de meal mu" delgadas "

corrugadas, manenidas junas en un basidor "

selladas en sus bordes, para pre!enir $ugas

2acia a$uera, por una empacadura compresible,

$ormando as: una serie de pasadi'os esrec2os

e inerconecados, a ra!s de los cuales son

bombeados los *uidos. El basidor es una

esrucura r:gida $ormada por una placa (ja en

un e)remo " una columna de sopore en el

oro, conecados ambos en el ope por una

barra de susenación " en el $ondo por un rielgu:a. Esas unidades resulan araci!as para su

uso en lugares con(nados o sensibles al peso,

como barcos o plaa$ormas cosa a$uera 6por

ejemplo, plaa$ormas de producción en el 0ago

de aracaibo7, debido a %ue las super(cies de

rans$erencia son relai!amene compacas "

li!ianas. =ueden ser $abricadas con cual%uier

meal, aun%ue acero al carbono es poco usado

por%ue el e%uipo no ser:a compeii!o con las

unidades de ubo " carca'a. 0os rangos de

emperaura " presión son limiados a !alores


34/101

relai!amene bajos, debido al maerial de la

empacadura " de consrucción.

K. Intercabiadores de *lacas con aletas

C5lateandFin ExchangerD. 0os

inercambiadores de placas con aleas

represenan la $orma m&s compaca de

super(cie de rans$erencia de calor, por lo

menos en el caso usual donde los *uidos deben

manenerse separados. El peso ambin es

manenido al m:nimo. 0a presión de dise#o

puede alcan'ar 2asa DP Q=a man. 6 psig.7

" la emperaura en el orden de los PO

61DO@7, inclusi!e emperauras m&s alaspueden usarse, si se uili'a como maerial de

consrucción, cer&mica. sualmene, el maerial

de consrucción es aluminio " las condiciones

m&)imas de dise#o son D1 Q=a man. 6

psig7 " O 61IO@7. Esas unidades son

consruidas de m+liples capas de 2ojas de

meal corrugadas 6aleas7, $ormando una

especie de mari' porosa o corrugada, colocada

enre l&minas planas de meal %ue sir!en como

abi%ues, esas unidades presenan limiaciones

en cuano a su ama#o, maeriales de


35/101

consrucción " limpie'a. Siendo esa +lima su

limiación m&s generali'ada, pueso %ue el ipo

de consrucción 6compleamene soldada "

esrec2os pasadi'os7 no permie el acceso para

una limpie'a mec&nica, " el uso de %u:micos no

resula compleamene sais$acorio dada la

di(culad de peneración del *uido de limpie'a.

=or lo ano, ese ipo de unidades son

especi(cadas para ser!icios de *uidos limpios,

siendo el &rea m&s com+n de aplicación los

procesos criognicos, ales como producción de

gas naural l:%uido, puri(cación de 2idrógeno;

" acualmene se usan en las planas de eileno.

D. Intercabiadores de l=inas re*ujadas

C5atterned 5latesD.5 En esas unidades las

super(cies de rans$erencia de calor son

consruidas con dos planc2as de meal, una de

las cuales o ambas son repujadas, unidas con

soldadura normal o de laón de al manera %ue

$orman canales parecidos a un serpen:n. n

*uido circula a ra!s de dic2os canales " el

oro alrededor de la super(cie e)erna de las

planc2as. Esas unidades son poco cososas,

li!ianas " $&ciles de limpiar en el lado e)erno.


36/101

Su aplicación principal es el en$riamieno "

calenamieno de an%ues. 0as unidades

conocidas como los ?nercambiadores 0amella o

Ramen son consruidos soldando esas

super(cies de rans$erencia en una placa de

ubos para $ormar un 2a' de ubos %ue es

colocado en una carca'a. Aun%ue generalmene

se consru"en para presiones 2asa 1D Q=a

man. 6I psig7, pueden ser dise#adas para

presiones an alas como 1KD Q=a man. 61I

psig7.

Intercabiadores de ti*o es*iral Ca*son

9oilM7

0os inercambiadores de ubos en $orma de

espirales consisen de un grupo de serpenines

concnricos enrollados en $orma de espiral, los

cuales es&n conecados a placas o cabe'ales de

ubos. Enre sus caracer:sicas se pueden

mencionar las siguienes3 son económicos, de $&cil

insalación " limpie'a8 se uili'an para *ujo en

conracorriene, no ienen problemas de e)pansión

di$erencial, son compacos " pueden ser usados

para el inercambio de calor de dos o m&s *uidos.


37/101

Esas unidades se uili'an normalmene en las

aplicaciones criognicas, donde la presión de

proceso es DI Q=a man. 6I psig7 o ma"or8

siendo paricularmene +iles en el manejo de

*uidos !iscosos " aplicables como condensadores o

re2er!idores.

9onsideraciones de dise7o de

intercabiadores de tubo 2 carcaza

9onsideraciones generales de dise7o

El dise#o de un inercambiador de calor implica

numerosos aspecos " consideraciones %ue deben

omarse en cuena para reali'ar en $orma adecuada

el dise#o del mismo bajo las condiciones "

re%uerimienos del proceso, para ello se manejan

una serie de ecuaciones " par&meros como los %ue

se describen a coninuación8 los cuales de(nen el

proceso de inercambio de energ:a en $orma decalor

Beneralidades


38/101

0a !elocidad de rans$erencia de calor de un

*uido a oro, a ra!s de una pared de meal es

proporcional al coe(ciene global de rans$erencia

de calor, el &rea de la pared " a la di$erencia de

emperaura enre el *uido caliene " el $r:o3

DTMe AUoQ ∗∗=

;Internacional ; Ingles

4 Uelocidad de rans$erenciade calor < )T@,ho coe(ciene global derans$erencia de calor basadoen el &rea e)erna de la

super(cie del meal


39/101

uando se especi(ca un inercambiador de calor,

el dise#ador casi siempre conoce o puede calcular

sin muc2a di(culad, los rminos 4 " BTe para las

condiciones de proceso dadas. =ara obener el !alor

apropiado del &rea de rans$erencia de calor

re%uerida, se necesia e!aluar solamene el

coe(ciene o. Besa$orunadamene, o es $unción

del dise#o " de las !elocidades de ensuciamieno.

=or esa ra'ón, el dise#o de un inercambiador de

calor re%uiere un c&lculo de ensa"o " error 6aneo7.

9oe0ciente global de transferencia de calor

C@oD

Esa diseración eórica sobre los coe(cienes

globales de rans$erencia de calor es aplicable a

odos los ipos de inercambiadores, e)cepo los de

conaco direco. uando el calor *u"e desde un

*uido %ue circula por un lado de un ubo a oro

*uido %ue circula por el oro lado del ubo, dic2o

calor debe !encer las resisencias siguienes3

5 "io, la cual es la resisencia de la pel:cula laminar

del *uido en el inerior del ubo, re$erida al &rea

e)erna del ubo.


40/101

5 rio, la cual es la resisencia 6$acor de

ensuciamieno7 del maerial e)ra#o deposiado en

el inerior de ubo, re$erida al &rea e)erna del ubo.

5 r8, la cual es la resisencia de la pared del ubo.

5 ro, la cual es la resisencia 6$acor de

ensuciamieno7 del maerial e)ra#o deposiado en

el e)erior del ubo.

–"o, la cual es la resisencia de la pel:cula laminar

del *uido en el e)erior del ubo.

0a suma de esas cinco resisencias se denomina

resisencia oal Rt " se de(ne como3

t RUo

1=

El rmino r/ se calcula a parir del espesor " la

conduci!idad rmica del meal. Rio " ro son

$unciones de la !elocidad m&sica " de las

propiedades $:sicas del *uido, " se e!al+an a parir

de las correlaciones dadas en rminos de 2io " 2o,

donde 1GRo 2i " 1GRio 2io. 0os rminos L2M se

denominan Lcoe(cienes de pel:culaM.


41/101

0os rminos de resisencia se e)presan por

unidad de &rea 6m o pie7. El &rea se re(ere a los

meros cuadrados 6pie7 de super(cie, donde ocurre

la resisencia. omo las resisencias se suman para

obener una resisencia oal, cada resisencia debe

esar re$erida a una misma &rea en lugar de a su

propia &rea. Eso racionali'a los rminos " 2ace

posible %ue puedan adicionarse. Es pr&cica com+n

uili'ar el &rea e)erna de los ubos, como base para

los c&lculos " la especi(cación de los

inercambiadores. Eso se indica normalmene con

el sub:ndice LioM, como se mosró aneriormene.

En el dise#o de un inercambiador de calor se

deben calcular dos coe(cienes oales de

rans$erencia de calor8 se deber:a calcular un

coe(ciene limpio " oro sucio. El coe(ciene limpio

6Lommerciall" lean oeVcienM7 es el coe(ciene

oal %ue puede esperarse cuando un

inercambiador nue!o se pone por primera !e' enser!icio. Ese coe(ciene se calcula de la manera

siguiene3

11

F rw Ro Rio RcUc

++++=


42/101


43/101

emperaura de salida del *uido caliene " la

emperaura de salida del oro *uido. Esa di$erencia

es conocida como Lla e)ensión del cruce de

emperauraM o ambin di$erencia de emperaura

media logar:mica. El $acor de corrección de esa

emperaura8 debe siempre ser igual o ma"or %ue

.P. 6El !alor de @n disminu"e lenamene enre

1. " .P, pero luego decrece r&pidamene 2asa

alcan'ar un !alor cercano a cero. n !alor de @n

menor %ue .P no puede predecirse con e)aciud

a ra!s de la in$ormación %ue $recuenemene se

usa en dise#o de procesos7. En un inercambiador

de una sola carca'a, @n es por lo menos .P

cuando la di$erencia de emperaura es

6

@7.?ncremenar el n+mero de carca'as permie

aumenar la e)ensión del cruce "Go el !alor de @n.

El n+mero oal de carca'as ambin depende de la

super(cie oal re%uerida, debido a %ue el ama#o

del mismo es& usualmene limiado con respeco al

manejo de *uidos. Si no 2a" resricciones locales

debido a la capacidad en el manejo del 2a' de ubo

o del e%uipo de limpie'a, el &rea m&)ima por

carca'a es& usualmene limiado a una unidad con

una carca'a de un di&mero inerno de 119 mm

6DP pulg7 o un 2a' de ubo de 1K. 61I s2or ons7.


44/101

6Esas limiaciones no se aplican necesariamene a

inercambiadores de l&mina de ubo (jos7.

Ti*os de 9arcaza

3e acuerdo al dise7o a realizar los ti*os de

carcazas =s counes son los siguientes:

TEMA E 9arcaza de un *aso0a carca'a de un paso es laconsrucción m&s com+nmeneusada para inercambiadores deubo " carca'a. 0as bo%uillas deenrada " de salida es&nubicadas en e)remos opuesos oad"acenes de la, dependiendodel carca'a n+mero " ipo dede*ecores usados.

TEMA F 9arcaza de dos *asos

na carca'a de dos pasosre%uiere el uso de de*ecoreslongiudinales para dirigir el *ujode la carca'a, esas no deben serusadas cuando la ca:da depresión sea ma"or de 9 Q=a 61psi7 =re$eriblemene, KI Q=a 6I.1psi77. Tambin se deben e!iar

rangos de emperaura ma"ores


45/101

de 1O 6KIO@7, debido al2ec2o de %ue alos rangos deemperaura ocasiona une)cesi!o escape de calor ara!s de los de*ecores. Eseipo de dise#o debe ser usadosólo con unidades de placa deubo (ja %ue no re%uieren junasde e)pansión. =uede ser usadacuando el $acor de corrección dela 0BT, @n es menor de .P parauna carca'a de un paso. naunidad de dos pasos por lacarca'a con de*ecoreslongiudinales soldados essais$acoria si @n para dos pasospor la carca'a es igual o ma"or%ue .PI " una unidad conde*ecores remo!ibles essais$acoria si @n de dos pasospor la carca'a es .9 ó mas

TEMA 9arcaza de Jujo divididona carca'a de *ujo di!ididoiene una bo%uilla cenral deenrada " dos de salida, o

!ice!ersa, ese ipo de carca'ases usado para reducir la ca:da depresión en ser!icios donde ocurrecondensación. Ceneralmene,para odos los dise#os, losde*ecores de segmeno dobleson usados con carca'a ipo ",en los inercambiadores de *ujo

di!idido, normalmene ienencore !erical. El de*ecor cenral


46/101

para ese arreglo, normalmenees similar al de*ecor cenralusado con el core de de*ecoresde segmeno. 0os de*ecores decada lado del de*ecor cenral "el +limo de*ecor en lose)remos de la carca'a ienen elcenro sólido con recore en losbordes...

#4ero de *asos en la carcaza

0os inercambiadores pueden ener m&s de un

paso en la carca'a 6un paso es el m&s com+n7.

=asos m+liples en la carca'a re%uieren el uso de

de*ecores longiudinales de dise#o remo!ible o

soldado

En casos especiales de re%uerimienos de

grandes super(cies, especialmene en ser!icios

re%uiriendo carca'as en series para sais$acer los

re%uerimienos de @n 6$acor de corrección de la

0BT7, se uili'an unidades de carca'a con pasos

m+liples empleando de*ecores longiudinales sonla selección m&s económica. Sin embargo, es

basane di$:cil esimar con precisión el coso de

inercambiadores usando de*ecores longiudinales.

Es por eso %ue es recomendable por el momeno,

%ue para a%uellos casos donde la consrucción sea


47/101

aplicable, el inercambiador se especi(ca como una

unidad de un paso por carca'a. 0uego, se solicia

una alernai!a para unidades de pasos m+liples,

basado en el ipo de de*ecor deseado.

Tubos

Ti*os

0os ubos para inercambiadores es&n

disponibles con super(cie lisa o aleeada. 0a

selección de la super(cie es& basada en la

aplicación, disponibilidad " econom:a del sisema.

0os inercambiadores con!encionales de ubo "

carca'a usan ubos de super(cie lisa. Esos es&n

disponibles en cual%uier ipo de maerial usado en la

$abricación de inercambiadores " !ienen en una

gran di!ersidad de espesores. Ese ipo de ubos es

apropiado para odo ipo de inercambiadores de

ubo " carca'a.

En el caso de ubos con aleas pe%ue#as, las

aleas incremenan 1G !eces el &rea del ubo liso.

0os ubos aleeados deben ser usados donde sos

sean económicos para a%uellos ser!icios con un


48/101

$acor de ensuciamieno en el lado de la carca'a de

.IK mOG 6.K 2pieO@GFT7 o menos.

ongitud

0a selección de la longiud del ubo es a$ecada

por la disponibilidad " el coso del mismo.

undialmene las longiudes de ubo no ma"or de

.K m 6D pie7 son $&ciles de obener. Tubos m&s

largos 62asa de 1. m 6D pie7 para acero alcarbono " 1.K m 6 pie7 para aleaciones de cobre7

pueden enconrarse en los Esados nidos. Sin

embargo, .1 m 6 pie7 de longiud de ubo es la

medida com+nmene pre$erida en las re(ner:as de

la ?==N.

3i=etro 2 es*esor de *ared

0os ubos de inercambiadores son suminisrados

sobre la base de un m:nimo o un promedio de

espesor de pared " un di&mero nominal. =ara los

ubos de inercambiadores, el di&mero nominal delubo es el di&mero e)erno, el cual es (jo. El

di&mero inerno !ar:a con el espesor nominal de la

pared del ubo " la olerancia del espesor de pared.

El m:nimo espesor de la pared del ubo debe ener

sólo olerancias posii!as, por consiguiene, el


49/101

m:nimo espesor es el espesor nominal de la pared

del ubo. En el caso %ue la base sea el espesor

promedio de la pared del ubo, la olerancia puede

ser posii!a o negai!a, por ano el espesor real de

la pared puede ser ma"or o menor %ue el espesor

nominal. 0a olerancia permisible !ar:a en $unción

del maerial del ubo, Bi&mero, " el modo de

$abricación de se.

En la Tabla 6K7,6K-A7 se presenan daos de ubos

de inercambiadores " en la Tabla 6D7 la

conduci!idad rmica de ubos de

inercambiadores.

Insertado de tubos

0os inserados de ubos son pie'as coras

incrusadas en el borde de la enrada del ubo. Esas

son usadas para e!iar la erosión del ubo causada

por la urbulencia $ormada a la enrada de se,

especialmene cuando se rabaja con *uidos %ue

conienen sólidos. uando es de(nii!o %ue los

ubos !an a esar someidos a la erosión por sólidos

en el lado inerno de los mismos, los inserados de

ubos deben ser especi(cados. El maerial de

consrucción, la longiud " el espesor deber:an ser

dados. Tambin los inserados de ubos son


50/101

ocasionalmene usados en ser!icio de agua de

en$riamieno, para pre!enir el aa%ue de o):geno a

la enrada o salida del ubo. 0os inserados deben

ser cemenados en siio. Esos no deben ser

uili'ados si se !a a usar conra$uego.

Arreglos de tubos CTube a2outD

E)isen cuaro ipos de arreglos de ubos con

respeco a la dirección rans!ersal enre los bordesde los de*ecores en el lado de la carca'a3 cuadrado

69O7, cuadrado roado 6DIO7, riangular 6KO7 "

riangular roado 6O7.

Ti*o de arreglo 3escri*ción

(?H =ara odos los inercambiadores6e)cepo re2er!idores con *ujode calor ma"or %ue 19Gm 6 FTG2pie7 con un

$acor de ensuciamieno de.KI mOG 6.2pieO@GFT7 o menor, sepre(ere el uso de arreglosriangulares de KO, suponiendo%ue el sucio acumulado sepueda limpiar con %u:micos. ninercambiador con arreglo

riangular cuesa menos por


51/101

mero cuadrado " rans(erem&s calor por mero cuadrado%ue uno con arreglo de ubocuadrado a 9O ó DIO

Ese ipo de arreglo ambin esuili'ado cuando se uili'an2aces no remo!ibles6inercambiadores de placa deubo (ja7

+-H Es recomendable su uso parainercambiadores %ue enganun $acor de ensuciamieno enel lado de la carca'a ma"or de.KI mOG 6.2pieO@GFT7, cuando lalimpie'a mec&nica del ladoe)erno de los ubos esre%uerida o e)igida por lare(ner:a8 de igual $orma cuandoe)isa un *ujo de calor, enre2er!idores, ma"or de 19Gm 6 FTG2pie7.

Ese ipo de arreglo es ambinuili'ado cuando e)ise *ujolaminar " cuando se uili'an2aces remo!ibles

.?H Es poco usado, debido a %uesus caracer:sicas derans$erencia de calor son bajascomparado con la ala ca:da depresión %ue ocasionan. Sinembargo, ocasionalmenealgunos pro!eedores siguen

usando ese arreglo


52/101

$?H Al igual %ue el arreglo de DIYpuede ser uili'ado para lasespeci(caciones ciadas paraese arreglo en cuano a *ujode calor " $acores deensuciamieno, pero adi$erencia ese arreglo se uili'acuando e)ise *ujo urbuleno,especialmene para casoslimiados por la ca:da depresión. Tambin es aplicablecuando se uili'an 2aces noremo!ibles.

Es*aciado de los tubos

El espaciado de los ubos 6=T7 es la disancia de

cenro a cenro enre ubos ad"acenes. 0osespaciamienos com+nmene usados se calculan

como 1.I !eces el di&mero e)erno del ubo% En la

abla 6I7 se muesran !alores de =T de acuerdo al

ipo de arreglo bien sea de KY o DIY.

#uero de *asos *or los tubos

Normalmene el n+mero de pasos por los ubos

no es menos de dos o m&s de oc2o pasos. on m&s

de oc2o " menos de dos, la consrucción se

complica " los cosos de $abricación ienden a ser

e)cesi!os. Sin embargo, en casos especiales, 1 paso


53/101

o m&s de P pasos pueden algunas !eces ser

jusi(cados.

En caso de un dise#o en paricular deben seguirselas siguienes recomendaciones3

a. =ara inercambiadores de placa (ja de ubos es

posible usar cual%uier n+mero de pasos de ubo,

impar o par. 0os arreglos m&s comunes son de un

paso o un n+mero par de pasos m+liples.

b. =ara inercambiadores de ubos en , cual%uier

n+mero de pasos de ubo es posible, pero

normalmene el m&)imo recomendado es , debido

a consideraciones de consrucción.

c. =ara inercambiadores de cabe'al *oane con

anillo di!idido " arrasre coninuo, cual%uier n+mero

de pasos de ubo es posible. Eso se debe a %ue los

dise#os de un sólo paso de ubo, a pesar de no ser

generalmene usados, re%uieren e)pansión especial

o junas empacadas.

d . =ara inercambiadores de cabe'al *oane

empacado e)ernamene con anillo de cierre

2idr&ulico, sólo arreglos de un solo paso o dos son

posible en ese ipo de consrucción.


54/101

e. =ara inercambiadores de cabe'al *oane

empacado e)ernamene de caja de esopas,

cual%uier n+mero par o impar de pasos de ubo es

posible.

En la abla 67 se muesran el n+mero m&)imo de

pasos de ubo normalmene usados por !arios

di&meros de carca'a.

aces de tubos

0os 2aces de ubos son designados con la

nomenclaura TEA usada para cabe'ales

poseriores

aces o banco

de tubos

3escri*ción

3ise7o de *laca0ja de tubo6abe'al=oserior TEA,ipos 0, o N7

0os inercambiadores de placa(ja de ubos ienen las dosplacas de ubos pegadasdirecamene a la carca'a " sonlos inercambiadores m&seconómicos para dise#o de baja

presión. Ese ipo deconsrucción deinercambiadores debe serconsiderado cuando la limpie'adel lado de la carca'a oinspección de esa no esre%uerida, o cuando la limpie'a%u:mica es posible. El di$erencial

de e)pansión rmica enre losubos " la carca'a, limia la


55/101

aplicación a di$erenciasmoderadas de emperauras6na juna de e)pansión puedeser re%uerida cuando e)isa unadi$erencia de m&s de PO 6IO@7enre la emperaura promediodel meal del ubo " laemperaura promedio del mealde la carca'a7.

3ise7o detubos en @

6abe'alposerior TEA,ipo 7

0os inercambiadores de ubo en represenan el dise#o m&s

simple, re%uiriendo sólo unaplaca de ubo " no junas dee)pansión de sellos. Ese dise#opermie la e)pansión rmica delos ubos. 0os inercambiadoresde ubo en son las unidadesmenos cososas para dise#os,%ue en!uel!an ser!icios de ala

presión en el lado del ubo. El2a' de ubos puede ser remo!idode la carca'a, pero reparar osubsiuir uno de esos ubos6e)cepo los %ue es&n en lapare de a$uera del 2a'7 esimposible.

0a super(cie e)erna del 2a' deubo se limpia mec&nicamene8pero la limpie'a inerna de losubos puede ser mec&nica o%u:mica, dependiendo del $acorde obsrucción. onsruccionesde ubos en no son usadas6e)cepo en en$riadores de agua7

cuando el $acor deensuciamieno del lado del ubo


56/101

e)cede .KI mOG 6.2pieO@GFT7.

3ise7o de

cabezalJotante conhaz de arrastrecontinuo6abe'al poserior TEAipo T7

0os inercambiadores de cabe'al

*oane con 2a' de arrasreconinuo ienen una placa deubo (ja en el (nal del canal "una placa de ubo *oane conuna cubiera en la pareposerior. El 2a' puede serremo!ido $&cilmene de lacarca'a desarmando sólo la pare

delanera de la cubiera. El 2a'de ubo de arrasre coninuoiene menos ubos por carca'a%ue oros ipos de consrucción.0a limpie'a mec&nica del ladodel ubo " de la carca'a esposible de 2acer.

3ise7o decabezalJotante deanillo divisorio6abe'alposerior TEAipo S7

n inercambiador con cabe'al*oane de anillo di!isorio poseeuna placa de ubo (jo en el (naldel canal " una placa de ubo*oane %ue es& enre un anillodi!isorio " una cubieraseparada. El ensamblado delcabe'al *oane se mue!e denro

de la cubiera de carca'a, la cualiene un Bi&mero ma"or %ue elde la carca'a. =ara sacar el 2a'de la carca'a, las pares anerior" poserior de las cubieras decarca'a " la placa de ubo*oane deben ser reiradas. Esere%uerimieno es la des!enaja

m&s grande del dise#o de anillodi!isorio, pues eso aumena


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considerablemene elre%uerimieno de 2oras52ombrepara sacar el 2a' de ubo. 0alimpie'a mec&nica de la carca'a" del lado del ubo es posible de2acer. 0os dise#os de cabe'al*oane de anillo di!isorio sonuna compra magn:(ca, cuandose considera 2acer odas lasreparaciones del 2a' en elcampo.

3ise7o decabezalJotantee*acadoexternaente6abe'alposerior TEA,ipo = o 7

Ninguno de esos dise#os sonespeci(cados normalmene porlas re(ner:as de la ?==N debidoa %ue la empacadura ieneendencia a goear, permiiendoas: el escape de *uido a laamós$era. Ese ipo de dise#onunca deber:a ser usado con

2idrocarburos o *uidos ó)icos.

Ti*os de cabezal

9abezal 0jo o anterior: El cabe'al anerior (jo de

inercambiadores de ubo " carca'a es com+nmenellamado canal. A coninuación se indican los ipos

m&s comunes de cabe'ales (jos TEA " sus

aplicaciones3

Ti*o de cabezalanterior

3escri*ción


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A Ese ipo de cabe'alpresena un canalremo!ible con una planc2ade cubiera ambinremo!ible. El cabe'al esusado con placa de ubo(ja, ubos en " condise#os deinercambiadores de 2a'remo!ible. Ese ipo decabe'al es el m&s com+nenre los cabe'ales (jos.

) Ese ipo de cabe'alpresena un canalremo!ible con una cubierainegral. El cabe'al esusado con placa de ubo(ja, ubo en " condise#os de

inercambiadores de 2a'remo!ible. Ese ipo decabe'al es normalmeneusado sólo cuando el$acor de ensuciamieno enel lado del ubo es menor%ue .KI mOG6. 2pieO@GFT7 con

limpie'a %u:micaespec:(ca.


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9 El canal con cubieraremo!ible es inegral conla placa de ubo. E)isendos !ariedades decabe'ales ipo disponibles. En una, elcanal !iene pegado a lacarca'a con una cone)iónde brida " es usada paraubos en " 2acesremo!ibles. En la ora, elcanal es inegral con lacarca'a " es usada condise#os de placa de ubo(ja. El uso de cabe'alesipo con ubos en "2aces remo!ibles no esrecomendable, pues elcanal es inegral con el 2a'de ubo " eso complica sumanenimieno

3 Ese ipo de cabe'al esespecial para presionesalas, se usa cuando lapresión de dise#o en ellado de los ubos e)cede9 Q=a man. 61

psig7, apro)imadamene.El canal " la placa de uboienen consrucción $orjadainegral. 0a cubiera delcanal es& sujea porornillos especiales de alapresión.


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9abezal *osterior

0a nomenclaura TEA de cabe'ales poseriores

de(ne el ipo de 2a' de ubo del inercambiador.0os cabe'ales poseriores m&s comunes son3


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Ti*o de cabezal*osterior

3escri*ción

Ese ipo deconsrucción es similaral cabe'al anerior (joipo A. Es usado eninercambiadores de

placa de ubo (jo,cuando se re%uierelimpie'a mec&nica delos ubos.

M Ese ipo deconsrucción es similaral cabe'al anerior (jo

ipo F. Es usado eninercambiadores deplaca de ubo (jo.

# Ese ipo deconsrucción es similaral cabe'al anerior (joipo . Es usado eninercambiadores deplaca de ubo (jo.

5 Ese ipo de cabe'al esllamado cabe'al*oane empacadoe)ernamene. Esedise#o es inegral "es& $ormado por un

canal poserior " placasde ubo conempa%ueamienosellador de junasconra la carca'a. Esecabe'al no se usanormalmene debido a%ue las junas con

empacaduras ienenendencia a goear. Esenunca debe ser usadocon 2idrocarburos o con*uidos ó)icos en ellado de la carca'a.


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3eJectores C)aKesD0a ra"ecoria del *uido conenido en la carca'a

depende del ipo " arreglo de los de*ecores. Enalgunos casos el parón de *ujo a$ecaconsiderablemene la rans$erencia de calor,mienras %ue en oros carece de imporancia, porejemplo en inercambiadores con condensación o

cuando el !alor del coe(ciene de rans$erencia decalor del lado de la carca'a e)cedeconsideradamene al correspondiene del lado delos ubos. 0a ma"or:a de los de*ecores cumplencon dos $unciones3 617 direccionar el *ujo seg+n lara"ecoria deseada " 67 soporar los ubos "pre!enir !ibración.

0os ipos de de*ecores m&s conocidos son3rans!ersales, longiudinales " de !enana8 loscuales se describen a coninuación.


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3ireccióndel Jujo

3eJectores transversalesC9rossJo8 )aKesD

0os de*ecores rans!ersalessoporan a los ubos, resringen la!ibración de sos por c2o%ue con el*uido " direccionan el *ujo, en ellado de la carca'a, rans!ersalmeneal 2a' de ubos 6perpendicular al ejede los ubos78 proporcionando un

alo grado de urbulencia " un alocoe(ciene de rans$erencia de calor,pero incremenan la ca:da depresión. Benro de ese ipo dede*ecores el m&s conocido "e(ciene es el de segmeno. En esees necesario especi(car cierosaspecos como los %ue se cian a

coninuación3El corte del deJector es la porcióndel de*ecor LcoradaM para permiirel *ujo a ra!s del de*ecor. Elama#o de ese core a$eca elcoe(ciene de rans$erencia de calor" la ca:da de presión. =ara losde*ecores de segmeno, esa

porción es e)presada en porcenaje" !iene dada como el cociene enrela alura del core " el Bi&mero dela carca'a. Seg+n rabajos reali'ados6en una sola $ase7 por Hea Trans$erResearc2 ?ns. 6HTR?7 en de*ecoresde segmeno, indican %ue el rangode core ópimo es de 1I a KJ, con

IJ. como el ópimo., los cores de


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los de*ecores de segmeno son deapro)imadamene IJ de su &rea,aun%ue el m&)imo core pr&cicopara los sopores de ubos esapro)imadamene DPJ.

El es*aciado del deJector, es elespacio longiudinal enrede*ecores con una precisión 2asade mm 61GD pulg7. A menorespaciado del de*ecor, ma"orcoe(ciene de rans$erencia " ma"or

ca:da de presión8 por lo %ue esadisancia debe de(nirse de maneraal %ue permia una ala !elocidad "un alo coe(ciene rans$erenciadenro de los l:mies permisibles deca:da de presión8 es decir, 2ac:a undise#o ópimo del inercambiador. Eles*aciado =xio del de*ecor no

debe e)ceder al di&mero de lacarca'a " debe ser adecuado paraproporcionar sopore a los ubos "pre!enir la posible !ibración de losmismos. Esa dimensión es de(nidaen el TEA como m&)imo ramo sinsopore 6Lma)imum unsoporedspanM78 siendo los !alores

recomendados una $unción delama#o del ubo ", para *ujos sincambio de $ase, del di&mero de lacarca'a. Si no e)ise cambio de $aseen el *uido del lado de la carca'a, elespaciado de de*ecor no debee)ceder el di&mero inerno de lacarca'a8 perpendicular, cuando se

iene condensación o !apori'ación,


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el m&)imo espaciado de de*ecoreses solamene $unción del di&merodel ubo.

El Lnio es*aciado dede*ecores, re%uerido paramanener una buena disribución de*ujo, es el J del Bi&mero inernode la carca'a pero no menor de Imm 6 pulg7. n espaciado dede*ecor mu" pe%ue#o obliga al*uido en la carca'a a des!iarse,

produciendo as: una disminución enel coe(ciene de rans$erencia decalor.

3ireccióndel Jujo

3eJectores longitudinales

Ese ipo de de*ecores son usadospara di!idir la carca'a en dos o m&ssecciones, creando carca'asmulipasos. Beben usarse soldados ala carca'a " a la placa de ubos parae!iar %ue el *uido (lre a ra!s delcollado enre el de*ecor " la

carca'a, lo cual disminuir:a lae(ciencia de la operación derans$erencia de calor.

Bebido a las di(culadesenconradas para reali'ar un buenproceso de soldadura, cuando sere%uieren carca'as mulipasosresula m&s económico usar


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carca'as separadas por cada paso8 amenos %ue el di&mero de la carca'asea lo su(cienemene grande %ue

permia soldar con $acilidad elde*ecor a la carca'a.

3ireccióndel Jujo

3eJectores de ventanas

uando en un inercambiador se

re%uiera baja ca:da de presión en lacarca'a, por ejemplo en el manejode gases, el uso de de*ecores de*ujo rans!ersal resula impr&cico.En ese caso deben usarsede*ecores de *ujo paralelo,conocidos como de*ecores de

!enana.

0a $unción principal de losde*ecores de !enana es soporede los ubos mienras permien al*uido *uir paralelo a los ubos.Benro de ese ipo de de*ecores el

m&s conocido " e(ciene es el desegmeno doble 6llamado ambindisco modi(cado o corona7.Adicionalmene, los de*ecores dec:rculo lleno son usadosocasionalmene para soporar losubos en los re2er!idores ipo

marmia.


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El core de los de*ecores desegmeno doble es e)presado enporcenaje " !iene dado con el

cociene enre el &rea de la !enanadel de*ecor " el &rea de la secciónrans!ersal del inercambiador.Normalmene, las &reas de los2uecos cenrales en los de*ecoresdobles son iguales " cubren DJ del&rea de la sección rans!ersal del

inercambiador. Eso permie unsolapamieno de de*ecores deapro)imadamene 1J del &rea dela sección rans!ersal en cada ladodel inercambiador. Sin embargo, elsolapamieno debe ser su(cienepara %ue por lo menos una (la de

ubos sea soporada por segmenosad"acenes.

El espaciado de ese ipo dede*ecores es apro)imadameneigual al espaciado m&)imopermisible. Espaciamienos menoresresular:an en *ujo rans!ersal, locual ser:a conrario al objei!o deese ipo de de*ecores. ?gualmene,para carca'as grandes 6ma"ores de11 mm 6D pulg.77, el de*ecor esdi!idido en iras para reducir el *ujorans!ersal.


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rientación de los cortes del deJector

0a orienación de los cores del de*ecordepende del ipo de *uido, del arreglo de ubos "del ser!icio. uando el arreglo de ubos es cuadradoo cuadrado roado se deben omar en consideraciónlos siguienes aspecos3

< En condensadores, !apori'adores " unidades %ueconengan *uidos con sólidos suspendidos, la

orienación del core debe ser !erical. En esa$orma se minimi'a la $ormación de LbolsasM, lascuales acuar:an como rampas de !apor osedimenos, reduciendo as: el &rea de rans$erenciade calor.

< 0a orienación de los cores del de*ecor debe ser

2ori'onal cuando el *uido en el lado de la carca'ano iene sedimenos " es& siendo en$riado sobre unrango amplio de emperaura 61 a 1IO 65KO@77 en una sola carca'a. Eso e!ia laesrai(cación del *uido. < 0a orienación de loscores del de*ecor puede ser ambin a un &ngulode DIO con respeco al ni!el del suelo. Esa posición

es conocida como Lon 2e biasM.En arreglos riangulares de ubos 6KO7, laorienación de los cores del de*ecor se de(ne enbase a3

< uando el *uido libre de sedimenos en el lado dela carca'a es& siendo en$riado sobre un amplio

rango de emperaura 61 a 1O 65KO@77 enuna sola carca'a, la orienación de los cores debe


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ser 2ori'onal para as: e!iar esrai(cación del*uido.

< =ara cual%uier oro ser!icio el core debe ser

!erical.

)anda de sello%

0as bandas de sello son planas " de meal. Esas

e)ienden el largo de la carca'a para pre!enir %ue el*uido de la carca'a *u"a a ra!s del espacio enreel 2a' de ubo " la cara inerna de la carca'a. 0abanda de sello es& ubicada enre los bordes dede*ecores ad"acenes, en el espacio enre el 2a' "la carca'a. Normalmene, las bandas de sello soninsaladas en par, una banda de cada lado del 2a'.

0as bandas de sello normalmene son insaladasen 2aces de arrasre coninuo debido %ue el espacioenre el 2a' de ubo " la carca'a es basane grande6I a 1I mm 6 a I pulg77. Tambin son insaladosen oros ipos de 2aces de ubo cuando el espacioenre los ubos de a$uera " la carca'a e)ceden la

miad del espaciado de ubo. 0as bandas de sello noson usadas en re2er!idores de ipo marmia o enunidades con condensación isormica en el lado dela carca'a.

)o&uilla de entrada 2 deJector de cho&ue

0os de*ecores de c2o%ue son re%ueridos en las

bo%uillas de enrada del lado de la carca'a, paraproeger el 2a' conra el c2o%ue del *uido cuando3


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6a7 se es& condensando, 6b7 es una me'cla de!apor " l:%uido, 6c7 es maerial abrasi!o coninuo, o6d7 es& enrando a ala !elocidad. Adicionalmene,

TEA re%uiere proección de c2o%ues para el 2a'cuando los !alores de ρU 6densidad del *uido,QgGmK, por la !elocidad al cuadrado mGs7 e)cede3

a. I QgGms 61I lbGpie.s7 para *uidos nocorrosi!os, no abrasi!os " de una sola $ase.

b. I QgGms 6I lbGpie.s7 para oros ipos de

*uidos, especialmene para *uidos en su puno deebullición.

=ara *ujo bi$&sico, la densidad se calcula como ladensidad 2omognea gas5l:%uido.

Tambin, el &rea m:nima de enrada del 2a' debeser igual o e)ceder el &rea de la bo%uilla de enrada,

" no debe producir un !alor de ρU ma"or %ue QgGms 6D lbGpie.s7 6TEA7. =ara podermanener la cuena m&)ima de ubos, la placa dec2o%ues es& algunas !eces ubicada en la aberurade las bo%uillas en $orma cónica o en el domo arribade la carca'a. El maerial de la placa de c2o%uedebe ser por lo menos an bueno como el de los

ubos.@bicación de los Juidos a travs de lostubos,carcazas

En la deerminación de la locali'ación de los*uidos ano en la carca'a como en los ubos debenconsiderarse los siguienes $acores3


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1. 9orrosión: olocar el *uido m&s corrosi!o en losubos resula m&s económico, pues los cosos porre%uerimieno de aleaciones " re!esimieno son

menores.2. Ensuciaientos: 0a locali'ación en los ubos del*uido con ma"or endencia a la $ormación dedepósios se raduce en una reducción delensuciamieno del &rea de rans$erencia "a %ue esearreglo permie un mejor conrol de la !elocidad. Ama"or !elocidad menor ensuciamieno. 0os ubos

recos se pueden limpiar mec&nicamene sinremo!er el 2a' de ubos " la limpie'a %u:micanormalmene es mejor en el lado de los ubos. 0osubos con aleas " en arreglo cuadrado puedenlimpiarse $&cilmene por medios $:sicos8 perousualmene la limpie'a %u:mica no es e$eci!a en lacarcaza%

3. Te*eratura: =ara ser!icios de alaemperaura, re%uiriendo maeriales 6aleaciones7cososos, es recomendable colocar el *uido calieneen los ubos.

4. 5resión: olocar la corriene de ma"or presiónen los ubos re%uerir& menos componenes de ala

presión, lo cual se raduce en una reducción decosos.

5. 9aLda de *resión: A igual ca:da de presión,ma"or coe(ciene de rans$erencia de calor esobenido en los ubos8 por esa ra'ón, el *uido conmenor ca:da de presión permisible deber:a colocarse

en los ubos.


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6. Viscosidad: a"ores raas de rans$erencia decalor son obenidas colocando un *uido !iscoso enla carca'a.

7. 9aracterLsticas tóxicas 2 letales:Ceneralmene, el *uido ó)ico debe colocarse en losubos, usando una placa doble de ubos paraminimi'ar la posibilidad de $ugas. En cuano a*uidos con caracer:sicas leales, re$erirse al ódigoASE " cumplir con los re%uerimienos esablecidospara ese ipo de ser!icios.

8. "ata de Jujo: olocar el *uido con menor raade *ujo en la carca'a, usualmene, resula en undise#o m&s económico. 0a ra'ón de ello radica en el2ec2o %ue en la carca'a el *uido e)perimena unma"or urbulencia a menor !elocidad %ue en elubo.

En resumen " a manera de gu:a, cual%uiera de los*uidos %ue apare'ca de primero en la lisa siguieneser&, normalmene, el %ue !a por los ubos3

1. Agua de en$riamieno.

2. @luidos corrosi!os o un *uido propenso aldepósio de co%ue, sedimenos " oros sólidos.

3. @luidos con alo $acor de obsrucción.

4. El menos !iscoso de los *uidos.

5. El *uido de ma"or presión 6para presionese)remadamene alas, 9 Q=a 61 psi7manomricas, puede ser económico raar ese

puno como n+mero 1 en esa lisa.


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6. El *uido m&s caliene.

7. El l:%uido de menor !olumen.

Uarias e)cepciones a esa lisa son31. 0os !apores condensables son normalmenecolocados en la carca'a.

2. El !apor de agua es colocado normalmene en elinerior de los ubos.

3. Si el cambio de emperaura de un *uido es mu"

grande 6ma"or %ue apro)imadamene 1 O a 19IO 6K5KIO@77 " se re%uiere el uso de m&s de unpaso de ubo, enonces ese *uido !a usualmeneen la carca'a, en !e' de por ubos. Esa disribuciónde los *uidos minimi'a los problemas causados porla e)pansión rmica. Tambin, para e!iarproblemas con la ensión rmica, los *uidos con

cambio de emperaura ma"or %ue 19IO 6KIO@7no pueden ser pasados a ra!s del lado de unacarca'a de pasos.

4. Si uno de los *uidos es limpio 6$acor deensuciamieno de .1P mOG 6.12pieO@GFT7 o menor7 " sólo es le!emene

corrosi!o al maerial seleccionado, ese *uido es el%ue se coloca en los ubos. 0as consrucciones deubos en son usados donde resulen económicas.

9aLda de *resión

0as consideraciones generales aplicables ainercambiadores de ubo " carca'a !ienen dadas en

los p&rra$os siguienes.


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1. 9orrección *ara el =rea reducida de Jujo=ara el lado de los ubos, se re%uiere de lossuplidores de inercambiadores el suminisro de

ubos con un espesor en odo puno no menor %ueel especi(cado. =or esa ra'ón, el di&mero inernoacual es siempre m&s pe%ue#o %ue el di&meroes&ndar.

Esa des!iación del di&mero es&ndar es ma"orpara el acero al carbono %ue para ubos dealeaciones de cobre.

=ara el lado de la carca'a, 2a" %ue incluir un $acor%ue considera el ensuciamieno en el lado de a$uerade los ubos. Ese ensuciamieno reduce el &realibre para *ujo " de esa manera incremena laca:da de presión.

2. 9onsideraciones econóicas de caLda de

*resión 0a ca:da de presión de dise#o a ser usada,normalmene, es deerminada por un balanceeconómico enre 617 el alo coso de bombear " decieros componenes del inercambiador " 67 lareducción de &rea super(cial. A medida %ue eln+mero de pases del ubo es incremenado o elespaciado de de*ecores es reducido, la !elocidad

del *uido aumena, produciendo as: un aumeno enla ca:da de presión " en el coe(ciene de la pel:cula.>ra !enaja del incremeno de la !elocidad es %uela medida del ensuciamieno decrece.

=ara corrienes presuri'adas, la ca:da de presióndebe ser ma)imi'ada. uando no e)ise in$ormación

o resricciones de proceso sobre la !elocidad


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m&)ima, una limiación ra'onable para l:%uidos escerca de K a I mGs 61 a 1I pieGs7. =ara gases "!apores, !elocidades 2asa de K mGs 61 pieGs7

son comunes.=ara corrienes bombeadas, a menos %ue es&nlimiadas de ora manera, la ca:da de presiónpreliminar de dise#o es la re%uerida para coparcompleamene la $uer'a mori' de la bomba. 0aca:da de presión debe ser deerminada c2e%ueandoel reorno incremenar de la in!ersión, comparando

el caso preliminar con uno usando un ama#o m&sgrande de moor, "a sea compleamene copado ola e)ensión permiida por las limiaciones de!elocidad. @acores a ser considerados en lacomparación son un posible cambio en la selecciónde l:neas o en el ipo de bomba.

Te*eratura 2 *resión de dise7o

5resión de dise7o

0as presiones de dise#o de los lados caliene "

$r:o de un inercambiador se deerminan

independienemene en base a las condiciones de

operación, seg+n los siguienes crierios3

0a presión de dise#o debe ser igual a la m&)ima

presión de operación esperada mas el ma"or !alor

enre un 1J de dic2a presión " 1 Q=a man. 6I

psig7.


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0a m:nima presión de dise#o debe ser Q=a

man. 6K psig7. >casionalmene, uno de los pases

inernos de un inercambiador puede $allar.

Enonces el lado de presión ala podr:a ejercer su

presión sobre el lado de presión baja. Si la presión

de dise#o del lado de presión baja es ma"or o igual

a los dos ercios de la presión de dise#o del lado de

presión ala, no se re%uiere ninguna consideración

adicional en caso %ue alguno de los inernos $alle.

0os inercambiadores se prueban 2asa por lo

menos 1IJ de la presión de dise#o " pueden

uili'arse sais$acoriamene bajo esa presión por

per:odos coros de iempo.

Si la presión de dise#o del lado de presión baja

es menor %ue dos ercios de la presión de dise#o del

lado de presión ala, se debe e)aminar el sisema

para !er %u pasar:a cuando ocurra un *ujo r&pido a

ra!s de un pase inerno %ue 2a"a $allado. Si e)ise

un camino adecuado de escape para el *uido deala presión o si una !&l!ula de conrol auom&ica

abre de manera de pro!eer una !:a de escape

adecuada, no es necesario omar en cuena

consideraciones adicionales. =ero si la !:a de escape

puede ser blo%ueada, o es inadecuada, el dise#ador

deber:a esablecer la presión m:nima por $alla


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inerna 6presión de e%uilibrio bajo condiciones de

una $alla inerna7 %ue se re%uiere para manejar esa

emergencia.

Te*eratura de dise7o

0as emperauras de dise#o de los lados caliene

" $r:o de un inercambiador se deerminan

independienemene en base a consideraciones de

proceso " usando, normalmene, los siguienescrierios3

=ara inercambiadores %ue operan a emperauras

enre W 6KW@7 " K99W 6IW@7, la emperaura

de dise#o debe de(nirse como la m&)ima

emperaura de operación esperada m&s 1DW6IW@7.

0a m:nima emperaura de dise#o debe ser W

61IW@7 para inercambiadores operando por encima

de W 6KW@7.

=ara inercambiadores %ue operan a W 6KW@7 " a

menores emperauras, la emperaura de dise#o

debe de(nirse como la m:nima emperaura de

operación esperada.

uando e)isa la posibilidad de e)poner a los

ubos, la placa de ubos " el cabe'al *oane a la


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emperaura de enrada del *uido caliene, como

resulado de la prdida del medio en$riane, esos

componenes deben ser dise#ados para la m&)ima

emperaura de operación esperada del *uido

caliene.

Arreglo de las corrientes

0os inercambiadores de carca'a " ubo,

m+liples, se conecan usualmene en serie debido ala !enaja %ue se obiene en la di$erencia de

emperaura e$eci!a, BTe. 0a +nica ra'ón para

ener arreglos de unidades m+liples en paralelo es

e!iar e)ceder la ca:da de presión permiida. 0os

arreglos en paralelo se re%uieren $recuenemene en

ser!icios de !apor, ales como condensadores de

ope. Es deseable minimi'ar el n+mero de carca'as

conecadas en paralelo, "a %ue se e!ian problemas

de disribución, especialmene en a%uellos ser!icios

donde ocurre !apori'ación.


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9oo hacer unasiulación

=ara reali'ar una simulación b&sicamene se

siguen los siguienes pasos3

1D Abrir una nueva siulación

=ara abrir una nue!a simulación se siguen lospasos e)plicados aneriormene en la secciónA""A#N@E 3E E!T"A#

'D Introducir descri*ción del *roblea

Se 2ace clic sobre sobre la opción ?N=T ubicadaen la barra de men+ " se selecciona la opción=R>F0E BESR?=T?>N

Figura TA )arra des*legable In*ut,Entrada


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Se muesra la siguiene !enana3

Figura TA Ventana 5roble descr*tion

Esa opción permia ane)ar in$ormación comonombre del pro"eco, nombre de la persona %uereali'o la simulación, bre!e descripción delproblema o esudio;

(D ;elección de la con0guración de lasunidades de edida


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=ara seleccionar las unidades de medida deenrada se procede de manera similar al paso ,pero una !e' %ue se despliegue la barra se

selecciona N?TS >@ EASRE o se accededirecamene 2aciendo clic sobre el s:mboloubicado en la barra de 2erramienas




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En esa !enana es posible escoger el sisema deunidades con el %ue se desea rabajar, inclusi!e es

posible cambiar las unidades de un rmino enparicular sin %ue ese a$ece las unidades del reso,a menos %ue guarde relación con el rmino.

Si se deseamos rabajar con el sisema ingles de

unidades o cual%uier oro, "a el sisema ienede(nido por de$eco las unidades correspondienesa los rminos uili'ados como se obser!a en la(gura anerior. >bser!amos %ue la presión es&de(nida en psia, si deseamos cambiar esasunidades, simplemene reali'amos un doble clicsobre la (la donde se encuenra la presión "

obser!amos %ue se despliega una !enana


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na !e' reali'ado eso se 2ace clic sobre laopción >>N " luego seleccionamos la unidadde nuesra pre$erencia desplegando la !enana %uese aci!a al seleccionar esa opción "poseriormene se 2ace clic sobre HANCE



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+D 3e0nición de los co*onentes 2 eltodo terodin=ico

;elección de los co*onentes

=ara de(nir los componenes seleccionamos enel men+ ?N=T la opción >=>NENTSG

THER>BZNA?S o 2acemosclic sobre el s:mbolo ubicado en la barra de2erramienas


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HEXTRAN 9.1 rabaja con una e)ensa base dedaos mu" similar a la de oros programas desimulación como =ro ??, por lo ano iene accesoalrededor de componenes puros, los cualespueden ser ubicados por su nombre compleo,nombre alias o $ormula molecular, adicional a esoambin puede rabajarse con componenes deperóleo para los cuales debe de(nirse de las Ksiguienes3 grados A=?, puno normal de ebullición6NF=7 " peso molecular.

Tambin se puede rabajar con cores deperóleo para los cuales 2a" %ue de(nir rangos deemperaura, as: como ambin como an&lisis ASSAZdonde es necesario de(nir oros aspecos, en lasección de desarrollo de ejercicios se mosrar& comoinroducir esas !ariadas alimenaciones.


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0a selección de los componenes se puede reali'arde dos $ormas8 la primera es 2aciendo doble clicsobre el componene %ue deseamos adicionar " la

ora es arrasrarlo 2acia la pare superior i'%uierdadonde se colocan los componenes 6SE0ETEB>=>NENTS7, para arrasrar el componene se2ace clic con el boón i'%uierdo del mouse en la (ladonde se encuenre " con la a"uda del mismo lorasladamos sin dejar de 2acer clic sobre el 2asaubicarlo en la lisa de componenes a adicionar.

;elección del todo terodin=ico

=ara seleccionar el modo ermodin&micoprocedemos de la siguiene $orma3

0uego de 2aber seleccionado los componenes, 6amanera de ilusración el componene escogido $ueel acido acico7, se 2ace clic sobre la pesa#a con

el nombre ETH>B



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=oserior a eso se de(ne un nombre para ideni(carel modo ermodin&mico " poseriormene se 2ace

clic sobre la opción ABB, en ese caso el nombre auili'ar ser& ET>B>


0uego de reali'ar el paso anerior se muesra lasiguiene !enana donde seguidamene se 2ar& cliccon el boón derec2o del mouse sobre la carpea

%ue con el nombre THER>BZNA? BATA paraposeriormene escoger el modo ermodin&micom&s adecuado.


0a escogencia del modo ermodin&mico es un

$acor deerminane en el desarrollo de la


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simulación, la elección errónea del modoermodin&mico puede acarrear $allas " errores en lasimulación, es recomendable seguir las siguienespauas a la 2ora de escoger los modosermodin&micos.

En =rocesamieno de Hidrocarburos3

Bra2son ;treed: =ara sisemas ricos en

2idrógeno, crudo, sisemas de !ac:o,raamieno de co%ue, orres de @.

;"O C;oaveP"edlichPO8ongD6 5" C5engP

"obinsonD: olumnas de cores li!ianos,Bespojadores, =lanas de recuperación de gas,Sisemas ricos en 2idrógeno 6SR7.

;@"6 B5;


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;"OO6 ;"OM6 ;"O;6 IB;: Son uili'ados si la

solubilidad del 2idrocarburo 6HG7 en agua esimporane 6Sisemas U00E7.

En procesamieno de Cas3

;O" 2 5": para odos los ipos de plana de

procesamieno " sisemas criognicos.

;O"M6 5"M 2 ;"O;: Sisemas con agua,

meanol, "Go oros componenes polares.

BQ9: Bes2idrogenación con TEC. ejorado

para emisiones con componenes arom&icos.Es& basado en SR.

AMI#E: LEndul'amienoM de gas naural

;"OO6 IB;6 ;"OM 2 ;"O;: Se uili'a si la

solubilidad del gas naural 6li!ianos7 esimporane, con presencia enonces desisemas con U00E.

-D 3e0nición de las o*ciones globales

uando se 2ace un dise#o, e!aluación, limpie'adel inercambiador; HEXTRAN 9.1 de(ne una seriede opciones globales relacionadas a aspecoscomo8 el modo a uili'ar para calcular laspropiedades rmicas del agua " !apor, modopara calcular la solubilidad del agua,adicionalmene ambin muesra !alores de(nidos

asociados a la pare económica, re$eridos al cosodel inercambiador, coso de los ser!icio p+blicos,


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como "a se mencionó esos !alores !ienenprede(nidos sin embargo si esos daos %uieren sermodi(cados simplemene se despliega la !enana "

se selecciona la opción o se escribe el !alor %ue sedesea suminisar, la !enana %ue se muesra es lasiguiene3


7Be(nición del ipo de c&lculo

=ara seleccionar el ipo de calculo se 2ace clic sobrela opción ?N=T ubicada en la barra de men+,poseriormene se selecciona A00AT?>N TZ=E,con lo cual se muesra el siguiene cuadro, en el %ue

se seleccionar& la opción acorde al esudio %ue%uiera reali'ar, pasando de una simulación a uncaso de esudio de limpie'a, opimi'ación de area,enre oras. 0uego de seleccionar la opción denuesra con!eniencia 2acemos clic en >.



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7Selección de las opciones de c&lculo

Esa opción se ubica en la barra de men+,despleg&ndose al 2acer clic sobre la palabra ?N=T" poseriormene sobre A00AT?>NS >=T?>NSmosr&ndose el siguiene cuadro


En la pare superior de esa !enana se encuenra Dopciones3


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0??TS, A00AT?>NS ETH>BS, =R?NT >=T?>NS "HTR?GHT@S >=T?>NS

0a primera opción 0??TS permie al usuario

esablecer limies en di!ersos aspecos ales como3ama#o de la carca'a, n+mero de carca'as en serie" paralelo, n+mero de ieraciones;;., e)isiendo enesos aspecos !alores predeerminados por elprograma, pero %ue pueden ser modi(cadossimplemene inroducindolos en las casillascorrespondienes, para luego con(rmar los cambios

2aciendo clic sobre >.

0a segunda opción A00AT?>NS ETH>BSpermie al usuario escoger el modo a uili'ar paradeerminar la ca:da de presión

0a ercera opción =R?NT >=T?>NS permie 2acermodi(caciones respeco a los !alores %ue deseamos

!er en el repore (nal de la simulación, podemosincluir o e)cluir daos, as: como ambin modi(car la$orma de presenación de las corrienes, bien sea en$racción, porcenaje peso, !olumen de li%uido,!olumen de gas...

0a cuara opción HTR?GHT@S >=T?>NS permie

e)porar la daa de HEXTRAN a HTR? para reali'aruna esudio m&s compleo.

P7Bibujar la simulación

0a consrucción del diagrama de *ujo de procesoses mu" sencilla, simplemene se 2ace clic sobre el

siguiene icono ubicado en la barra de


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2erramiena, seguidamene se desplegara unapalea del lado derec2o la cual muesra di!ersidadde e%uipos %ue pueden ser uili'ados en la

simulación, para inroducir esos e%uipos se 2aceclic sobre esos " se rasladan 2asa la 'ona deconsrucción 2aciendo nue!amene clic en el lugardonde se desea colocar, poseriormene aparecer&un mensaje en panalla, pregunando al usuario si%uiere reali'ar un dise#o o e!aluación "dependiendo del e%uipo escogido se muesran

opciones de rabajo para HTR? o [email protected] TA Ventana 5roble descri*tion

=ara agregar enradas " salidas a los e%uipos se2ace clic sobre el siguiene icono ubicado en

la !enana principal de =B@ seguido de eso semosraran en el e%uipo el lugar correspondiene alas corrienes.


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A coninuación se muesran algunos de los e%uiposm&s uili'ados

Tabla nro al barras principal pd$

@nidad de o*eración IconoFunción

orriene de proceso =ermie indicarenradas " salidas a lose%uipos o sisema en

general?nercambiador deubo " carca'a

Tipo de inercambiador%ue se uili'acom+nmene en lasre(ner:as, de $&cillimpie'a " cosorelai!amene bajo

En$riador de aire =ermien el inercambio

de calor a ra!s de laacción de un !enilador,es com+n su usocuando se re%uierereirar grandescanidades de calor enconjuno con oros HX,siendo reirada lama"or pare del calor

por el en$riador de aire?nercambiador decalor con aleas

Se uili'an de acuerdoal ipo de aleas %ueposean si son de aleaslongiudinales seaplican en ser!iciosdonde la ca:da depresión es pe%ue#a " el*uido en el lado de las

aleas es limpio si son


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de aleas rans!ersalesse uili'an cuandoe)ise una

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Manual Definitivo Hextran