Este documento describe los diferentes tipos de intercambiadores de calor, incluyendo sus partes principales y aplicaciones industriales. Los intercambiadores de calor transfieren calor de un fluido a otro y pueden clasificarse según su construcción, como intercambiadores de doble tubo, de placas, tubulares o de tubo aleteado. Se utilizan ampliamente en procesos de refrigeración, aire acondicionado, producción de energía y procesamiento químico y alimentario. El documento también explica conceptos como la efect

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IntercambiadoresIntercambiadores
de Calor:de Calor:
CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS

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Definición:Definición:
• Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñadoUn intercambiador de calor es un dispositivo diseñado
para transferirpara transferir calorcalor de un fluido a otro, sea que estosde un fluido a otro, sea que estos
estén separados por una barrera sólida o que seestén separados por una barrera sólida o que se
encuentren en contacto. Son parte esencial de losencuentren en contacto. Son parte esencial de los
dispositivos dedispositivos de refrigeraciónrefrigeración,, acondicionamiento deacondicionamiento de
AireAire, producción de, producción de EnergíaEnergía y procesamientoy procesamiento QuímicoQuímico..

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Tipos de Intercambiadores de CalorTipos de Intercambiadores de Calor
• Dada la multitud de aplicaciones de estos dispositivos,Dada la multitud de aplicaciones de estos dispositivos,
se puede realizar una clasificación dependiendo de suse puede realizar una clasificación dependiendo de su
construcción. Para la elección del mismo se consideranconstrucción. Para la elección del mismo se consideran
aspectos como tipo de fluido, densidad, viscosidad,aspectos como tipo de fluido, densidad, viscosidad,
contenido en sólidos, límite de temperaturas,contenido en sólidos, límite de temperaturas,
conductividad térmica, etcconductividad térmica, etc..

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Partes PrincipalesPartes Principales
• La satisfacción de muchas demandas industriales requiere el
uso de un gran número de horquillas de doble tubo. Estas
consumen considerable área superficial así como presentan
un número considerable de puntos en los cuales puede haber
fugas. Cuando se requieren superficies grandes de
transferencia de calor, pueden ser mejor obtenidas por medio
de equipo de tubo y coraza.

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Intercambiador de Doble TuboIntercambiador de Doble Tubo
• Las partes principales son dos juegos de tubos
concéntricos, dos tubos en “T” conectores, un cabezal
de retorno y un codo en U. La tubería interior se
soporta en la exterior mediante estoperos y el
fluido entra al tubo interior a través de una
conexión roscada localizada en la parte externa del
intercambiador.

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Deflectores SegmentadosDeflectores Segmentados

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Intercambiador de PlacasIntercambiador de Placas
• De placas: formados por unDe placas: formados por un
conjunto de placas de metalconjunto de placas de metal
corrugadas (acero inoxidable,corrugadas (acero inoxidable,
titanio, etc.) contenidas en untitanio, etc.) contenidas en un
bastidor. El sellado de lasbastidor. El sellado de las
placas se realiza medianteplacas se realiza mediante
juntas o bien pueden estarjuntas o bien pueden estar
soldadassoldadas..

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Intercambiador de Tubos en UIntercambiador de Tubos en U
• Tubulares: formadosTubulares: formados
por un haz de tubospor un haz de tubos
corrugados o no,corrugados o no,
realizado en diversosrealizado en diversos
materiales. El haz demateriales. El haz de
tubos se ubica dentro detubos se ubica dentro de
una carcasa parauna carcasa para
permitir el intercambiopermitir el intercambio
con el fluido a calentar ocon el fluido a calentar o
enfriar.enfriar.

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Intercambiador de Tubo AleteadoIntercambiador de Tubo Aleteado
• Tubo aleteado: seTubo aleteado: se
compone de un tubo ocompone de un tubo o
haz de tubos a los que sehaz de tubos a los que se
sueldan aletas desueldan aletas de
diferentes tamaños ydiferentes tamaños y
grosores para permitir elgrosores para permitir el
intercambio entreintercambio entre
fluidos y gases. P. ej.,fluidos y gases. P. ej.,
radiador de un vehículoradiador de un vehículo

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Intercambiador de Un solo pasoIntercambiador de Un solo paso

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Intercambiador de Tubos en EspiralIntercambiador de Tubos en Espiral

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Intercambiador de Flujo TransversalIntercambiador de Flujo Transversal

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Intercambiador de Cabezal FlotanteIntercambiador de Cabezal Flotante
InternoInterno

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Intercambiador de Espejo FijoIntercambiador de Espejo Fijo

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Intercambiador de Cabezal Flotante conIntercambiador de Cabezal Flotante con
Empaque ExteriorEmpaque Exterior

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Intercambiador de Calor de Tubos en UIntercambiador de Calor de Tubos en U

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Rehervidor de Cabezal Flotante de CalderaRehervidor de Cabezal Flotante de Caldera

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Intercambiador con Espejo empaquetado yIntercambiador con Espejo empaquetado y
Anillo de Cierre HidráulicoAnillo de Cierre Hidráulico

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Aplicaciones IndustrialesAplicaciones Industriales
• Industria alimentaria: enfriamiento, terminación y pasteurizaciónIndustria alimentaria: enfriamiento, terminación y pasteurización
de leche, zumos, bebidas carbonatadas, salsas, vinagres, vino,de leche, zumos, bebidas carbonatadas, salsas, vinagres, vino,
jarabe de azúcar, aceite, etc.jarabe de azúcar, aceite, etc.
• Industria química y petroquímica: producción de combustibles,Industria química y petroquímica: producción de combustibles,
etanol, biodiésel, disolventes, pinturas, pasta de papel, aceitesetanol, biodiésel, disolventes, pinturas, pasta de papel, aceites
industriales, plantas de cogeneración, etc.industriales, plantas de cogeneración, etc.
• Industria delIndustria del Aire acondicionadoAire acondicionado: cualquier proceso que implique: cualquier proceso que implique
enfriamiento o calentamiento de los gases.enfriamiento o calentamiento de los gases.
• Calefacción yCalefacción y Energía SolarEnergía Solar: producción de agua caliente: producción de agua caliente
sanitaria, calentamiento de piscinas, producción de agua calientesanitaria, calentamiento de piscinas, producción de agua caliente
mediante paneles solares, etc.mediante paneles solares, etc.
• Industria marina: enfriamiento de motores y lubricantes medianteIndustria marina: enfriamiento de motores y lubricantes mediante
el empleo del agua del mar.el empleo del agua del mar.

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Efectividad de un IntercambiadorEfectividad de un Intercambiador
• La efectividad de transferencia de calor se define como la razónLa efectividad de transferencia de calor se define como la razón
de la transferencia de calor lograda en un intercambiador dede la transferencia de calor lograda en un intercambiador de
calor a la máxima transferencia posible, si se dispusiera decalor a la máxima transferencia posible, si se dispusiera de
área infinita de transferencia de calor.área infinita de transferencia de calor.
• En contra flujo, es aparente que conforme aumenta el área delEn contra flujo, es aparente que conforme aumenta el área del
intercambiador de calor, la temperatura de salida del fluidointercambiador de calor, la temperatura de salida del fluido
mismo se aproxima a la temperatura de entrada del fluidomismo se aproxima a la temperatura de entrada del fluido
máximo en el límite conforme el área se aproxima al infinito.máximo en el límite conforme el área se aproxima al infinito.
• En el caso del flujo paralelo, un área infinita solo significa que laEn el caso del flujo paralelo, un área infinita solo significa que la
temperatura de ambos fluidos sería la lograda si se permitieratemperatura de ambos fluidos sería la lograda si se permitiera
que ambos se mezclaran libremente en un intercambiador deque ambos se mezclaran libremente en un intercambiador de
tipo abierto.tipo abierto.

21. Inspección
• Conjunto de actividades que deben realizarse para
determinar la condición de un componente.
• Estas actividades incluyen:
– ensayos destructivos y no destructivos,
– mediciones, etc.
• Cada componente inspeccionado, se tiene
siempre un resultado de inspección, que debe
analizarse y
documentarse. 21

22. Inspección
• Las metodologías de inspección que utilizan
“análisis de riesgo” se basan en parámetros
– operacionales,
– materiales de construcción,
– medio ambiente y
– condiciones reales de los equipos (luego de
haber prestado servicio durante varios años).
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23. Inspección
• Este enfoque está reemplazando a los
sistemas de “inspección basada en el
tiempo”; los cuales consisten en la
inspección periódica del 100% de los
equipos.
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24. RBI
• Implementación de estrategias de inspección
para reducir el riesgo de falla a un nivel
aceptable.
• Por otro lado, a partir de un ranking de
criticidades se pueden identificar los
componentes de mayor riesgo de falla, que
necesitan ser monitoreados con mayor detalle.
De esta forma, es posible optimizar los
programas de inspección y mantenimiento.
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25. RBI
• El enfoque principal de un estudio RBI es
asegurar la integridad, es decir, la contención
de todos los equipos estáticos; como así
también optimizar las tareas de inspección.
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26. Metodología
1. Generación de Base de Datos
– Datos de proceso,
– Datos de diseño
– Descripción y evaluación de los mecanismos de
– degradación, y
– Compilación de las historias de inspección de
cada equipo y cañería de la unidad.
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27. Metodología
2. Definición y descripción de los circuitos
• de corrosión (CC) de la unidad.
• Un CC es una sección de la unidad que
tiene materiales de construcción y
condiciones de proceso “similares”.
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28. Metodología
3.Asignar los modos de falla relevantes a
cada TAG del CC. Cada TAG puede tener
asignado más de un modo de falla,por lo
que el estudio RBI se realiza para cada
combinación TAG-Modo de Falla posible
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29. Metodología
4. Evaluar las criticidades de todas las
combinaciones TAGModo de Falla
definidas. La evaluación de criticidades
requiere de la evaluación de las
probabilidades y consecuencias de falla.
Ambas se presentan en una matriz,
denominada matriz de criticidades.
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30. Metodología
5. Definición de un índice de confianza para
cada combinación TAGModo de Falla.
El mismo es un indicador de la
confiabilidad con la que se predice la
probabilidad de falla
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31. Metodología
6. Definir los programas de
inspección. El objetivo de un programa de
inspección es especificar y realizar las
actividades necesarias para detectar el
deterioro del equipo en servicio antes de que
ocurra la falla y de esta forma evitarla.
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32. Metodología
• Muchas situaciones pueden llevar a la falla del
equipo,
1.errores de diseño,
2.defectos de fabricación,
3.mal funcionamiento de dispositivos de control,
4.daño progresivo,.
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33. Metodología
Los parámetros que definen un programa de
inspección son:
1. ubicación de la inspección,
2. técnica a utilizar,
3. alcance de la inspección e
4. intervalo entre inspecciones.
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34. Metodología
Las tareas que surgen de un programa de
inspección dependen de los mecanismos de
corrosión que tengan asignados los componentes.
• Dependientes del tiempo,
• no dependientes del tiempo y,
• como caso especial, corrosión bajo aislación
(CUI,‘Corrosion Under Isolation’).
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35. Metodología
7.Revisión regular del programa
Algunos eventos que sugieren realizar una
revisión son:
• paradas de planta (planeadas o no),
• excursiones en la ventana operativa y
• cambios en la planta (incluyendo cambios
en las condiciones de proceso).
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