Intercambiadores de calor

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Intercambiadores de calor

  1. 1. Feliciano Carrera Raziel Fernández Cano David Ricardo García Lara Arturo González Barrios Gustavo A.
  2. 2. Definición  Es un dispositivo diseñado para transferir calor entre dos medios, que estén separados por una barrera o que se encuentren en contacto.  La función básica de los intercambiadores es la transferencia de energía térmica entre dos o más fluidos a diferente temperatura.
  3. 3. Fabricados en:  Acero al carbón  Acero inoxidable 304  Acero inoxidable 316  Acero inoxidable 316-L  Bronce  Titanio  Níquel  Aleaciones  Combinaciones
  4. 4. Clasificación por construcción. Tubo y Carcaza De Placas Empacas (PHE) En Espiral (SHE) Enfriados por Aire y Radiadores
  5. 5. Tubo y Carcaza  Multiuso. Prácticamente se amolda a cualquier servicio, por lo general es el primer intercambiador que se considera en una determinada aplicación
  6. 6. Componentes  1-Carcaza. 2-Tubos. 3-Placa de tubos. 4-Deflectores. 5- Deflector longitudinal. 6-Cabezal posterior. 7-Cabezal fijo. 8-Boquilla de la carcaza. 9-Boquillas para los tubos.
  7. 7. Ventajas  Proporciona flujos de calor elevados en relación con su peso y volumen.  Es relativamente fácil de construir en una gran variedad de tamaños.  Es bastante fácil de limpiar y de reparar.  Es versátil y puede ser diseñado para cumplir prácticamente con cualquier aplicación.
  8. 8. Desventajas  Requiere de un espacio considerable y además un espacio amplio para mantenimiento.  Limpieza mecánica prácticamente imposible.  Limitaciones de tipo metalúrgico.
  9. 9. Aplicaciones  Versátil. Se usa para casi cualquier aplicación, independientemente de la tarea a realizar, temperatura y presión.  De los diversos tipos de intercambiadores de calor, éste es el más utilizado en las refinerías y plantas químicas en general.
  10. 10. Se compone de una serie de placas metálicas cada una compuesta de 2 placas idénticas soldadas entre si para formar canales mediante los cuales fluyen medios calientes y fríos.
  11. 11. Beneficios del PHE.  Presión diferencial de hasta 27.5 bar.  Funcionan para transferencia de calor de un liquido a otro o de gas a liquido.  Expansiones mediante el agregado de placas.
  12. 12. Beneficios del PHE.  Maneja ajustes de temperatura de menos de 1°C.  Flujos de mayor caudal y tareas poco exigentes de NTU.
  13. 13. Diseño del intercambiador de placas.  Ocupan un espacio equivalente al 20 y 50% de un intercambiador de carcasa y tubos, incluido el espacio de mantenimiento y servicio.  Intercambiador de calor mas compacto del mercado.  Peso mas liviano y por lo tanto transporte y montaje menos costoso.
  14. 14. Cuando considerar un PHE.  Temperaturas de funcionamiento <= 180°C (356°F).  Presiones de funcionamiento <= 27.5bar (400psi).  Espacio reducido.  Corrosión.  Solución de ajuste preciso a la temperatura.
  15. 15. Materiales de fabricación de las placas.  Aceros inoxidables (304, 316, 317).  Titanio.  Níquel.  Para las juntas: viton, neopreno, butilo, hypalon.
  16. 16. Intercambiador de carcasa y placas.  Diseñado para mejorar el rendimiento de los intercambiadores de carcasa y tubos.  Compuesto de placas redondas u oblongas, unidas mediante soldaduras de perímetro.
  17. 17. Ventajas del Intercambiador de carcasa y placas.  Núcleo con gran tolerancia a la expansión térmica.  Mas resistente que los intercambiadores con juntas.  No tiene tubos que vibren en condiciones de flujo desfavorable.  No usa deflectores que vibren causando falla prematura.
  18. 18. Materiales de fabricación.  Para las placas: acero inoxidable 316L, titanio.  Para la carcasa: acero al carbono, titanio y acero inoxidable tipo 304, 316 y 316L.
  19. 19. Cuando considerar el intercambiador de carcasa y placas.  Soportar presión extrema de hasta 100bar (1450psi).  Ataque corrosivo de sustancias en el ambiente.  Ajustes precisos de temperatura.  Temperaturas entre -58°C y 900°C (-50°F y 1650°F).  Fluidos que pasan por un cambio de fase.
  20. 20.  Los intercambiadores de calor en forma espiral se originaron en Suecia hace mas de 40 años para ser utilizados en la industria del papel y son llamados también SHE debido a sus siglas en inglés: Spiral Heat Exchanger.
  21. 21.  Su diseño consiste en un par de láminas de metal enrolladas alrededor de un eje formando pasajes paralelos en espiral por entre los cuales fluye cada sustancia. El espaciamiento entre las láminas se mantiene gracias a que éstas se encuentran soldadas a una especie de paral. Los canales que se forman en la espiral se encuentran cerrados en los extremos para que los fluidos no se mezclen. El fluir continuamente entre curvas induce turbulencia en los fluidos, lo cual mejora la transferencia de calor y reduce el ensuciamiento.
  22. 22. Interior de un intercambiador en espiral
  23. 23.  Estos equipos son muy utilizados en el manejo de fluidos viscosos, lodos y líquidos con sólidos en suspensión, así como también en operaciones de condensación y vaporización. Raras veces se requiere de aislantes, ya que son diseñados de tal manera que el refrigerante pase por el canal externo.
  24. 24.  Diseñado y construido especialmente para rendir y perdurar  El diseño del intercambiador de calor espiral de Tranter está basado en cuatro láminas metálicas sobre las cuales se sueldan espaciadores y, luego, se enrollan alrededor del núcleo con una lámina continua de grosor único desde el núcleo hasta la carcasa.
  25. 25.  Especificaciones generales del intercambiador de calor  Diseños a medida. De a  Espaciado de 5 70mm canales  Anchura de 50 2000mm canales  Superficies 0,1 800 m2  Grosor placa 2 8mm  Grosor envolvente 4 30mm  Diámetro exterior 250 2600mm  Presion Diseño Vacuum 45bar  Temperatura -100 450ºC Diseño
  26. 26. Enfriados por Aire  Son equipos de transferencia de calor tubulares en los que el aire ambiente al pasar por fuera de un haz de tubos, actúa como medio refrigerante para condensar y/o enfriar el fluido que va por dentro de los mismos.
  27. 27.  Los enfriadores de aire ocupan un área relativamente grande por lo que generalmente se ubican encima de equipos de proceso (tambores, intercambiadores, etc.). Como los ventiladores son generalmente muy ruidosos, no pueden instalarse cerca de áreas residenciales.
  28. 28.  Radiadores  Enfriadores
  29. 29. RADIADORES PARA CALENTAR AGUA  Fabricación de radiadores de cobre para calentar agua a fuego directo. Muy común en:
  30. 30. RADIADORES CON DISIPACIÓN NATURAL  Diseñados para enfriar grandes volúmenes de algún fluido solamente con el aire disponible en el medio ambiente. La principal virtud de dichos equipos es su alta seguridad y su casi nulo mantenimiento.
  31. 31. RADIADORES PARA AMBIENTE MARINO  Condensador para procesos de refrigeración en ambientes marinos, resistentes a la sal de las zonas costeras, solicitadas para hoteles.
  32. 32. RADIADORES ESPECIALES  Equipos para altas temperaturas y sustancias explosivas.
  33. 33. ENFRIADORES  El pre-enfriamiento (precooling) por aire forzado es un método muy utilizado para enfriar frutas, vegetales o flores cortadas.
  34. 34. Doble tubo  Dos tubos concéntricos en forma de "U" u horquilla. El tubo interno puede ser liso o poseer aletas  Se utilizan cuando se requieren áreas de transferencia de calor pequeñas (100 a 200 ft2). Son muy útiles en operaciones a altas presiones.
  35. 35. Láminas soldadas  Paquete de láminas separadas por aletas corrugadas.  Intercambio gas-gas o gas-líquido. El fluido que va por la parte de las aletas debe ser limpio y poco corrosivo
  36. 36. Superficie raspadora  Tubos concéntricos, provistos de cuchillas raspadoras rotatorias ubicadas en la pared externa del tubo interno, las cuales sirven para limpiar la superficie de transferencia de calor.  Muy utilizada cuando se opera con fluidos que se solidifican o cristalizan al enfriarse.
  37. 37. Bayoneta  Dos tubos concéntricos. El tubo interno se utiliza para suplir de fluido al ánulo localizado entre el tubo externo y el interno.  Se emplea, generalmente, cuando hay una diferencia de temperatura entre el fluido de los tubos y el del ánulo, sumamente elevada.
  38. 38. Enfriadores de película descendente  Consisten en tubos verticales por dentro de los cuales desciende agua en forma de película  Enfriamientos especiales
  39. 39. Enfriadores de serpentín  Serpentines metálicos sumergidos en un recipiente con agua  Enfriamientos de emergencia
  40. 40. Condensadores barométricos  Torres donde se produce el contacto directo entre agua y vapor .  Se emplean cuando no se mezclan el agua y el fluido de proceso a enfriar.
  41. 41. Enfriadores de cascada  Se rocía agua sobre una serie de tubos que contienen el fluido de proceso  Para enfriar fluidos de proceso muy corrosivos
  42. 42. Grafito impermeable  Equipos construidos con grafito  Se emplean en servicios altamente corrosivos

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