Estudio Intercambiador de Calor

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A123-10-12F.M L.A M.GW.MP.PEmitido para revisin interdisciplinaria

ESTUDIO INTERCAMBIADOR 24 X 10 CAMPO MIRTO

Contenido

1. OBJETIVO32. INTERCAMBIADORES32.1. LADO DE LA CORAZA32.1.1. REA SUPERFICIAL32.1.2. VELOCIDAD DE FLUJO42.1.3. DIMETRO EQUIVALENTE52.1.4. NUMERO DE REYNOLDS52.1.5. NUMERO DE PRANDTL.62.1.6. NUMERO DE NUSSELT62.1.7. NUMERO DE NUSSELT PARA BANCOS DE TUBERA.72.2. LADO DE LOS TUBOS92.2.1. REA SUPERFICIAL.92.2.2. VELOCIDAD DE FLUJO.92.2.3. DIMETRO EQUIVALENTE102.2.4. NUMERO DE REYNOLDS102.2.5. NUMERO DE PRANDTL102.2.6. NUMERO DE NUSSELT102.2.7. RGIMEN LAMINAR.112.2.8. RGIMEN TURBULENTO122.3. COEFICIENTE TOTAL DE TRANSFERENCIA DE CALOR.132.4. DIFERENCIA MEDIA LOGARTMICA DE TEMPERATURA133. PROCEDIMIENTO DE ANLISIS INTERCAMBIADOR DE CALOR144. RESULTADOS.195. CONCLUSIONES27

1. OBJETIVO

Realizar un anlisis multidisciplinar al proceso de calentamiento de crudo, y obtener los factores que se relacionan a este.2. INTERCAMBIADORES

Los intercambiadores instalados en Campo Mirto son del tipo de coraza y tubos, un paso por la coraza y dos pasos por los tubos (ver detalles EMD-CM-MC-PL-011). Se plante en el diseo que el fluido frio viaje por la coraza y el fluido caliente por los tubos.El problema fundamental que se presenta en el diseo de un intercambiador de calor de cualquier tipo es la determinacin del coeficiente global de transferencia de calor para el clculo de este se debe analizar por separado el flujo en la coraza y en los tubos, ya que el proceso de transferencia difiere del fluido en cuanto a sus propiedades directas (viscosidad, Calores especficos, densidad, composicin qumica); variando los coeficientes de transferencia de calor .

2.1. LADO DE LA CORAZA

2.1.1. REA SUPERFICIAL

El flujo que pasa por la coraza es crudo y se analiza como un fenmeno de conveccin externa forzada sobre un banco de ductos; como se conoce el caudal de crudo que circula por cada intercambiador, se debe determinar la velocidad dentro del intercambiador; La velocidad lineal y el flujo msico cambia continuamente a travs del haz de tubos, ya que el ancho de la coraza y el nmero de tubos vara de cero en la parte superior y en el fondo, a un mximo en el centro de la coraza. La longitud del rea de flujo es el espaciado entre los deflectores; El paso de los tubos es la suma del dimetro del tubo y el espacio adyacente entre los tubos; el rea transversal de flujo para el lado de la coraza en un arreglo triangular est dada por:

Donde: En la siguiente figura se presenta un arreglo triangular tpico.

Figura 1. Paso y espacio adyacente en un arreglo triangular de tubos.

2.1.2. VELOCIDAD DE FLUJO

La velocidad de flujo se calcula como:

Donde:

2.1.3. DIMETRO EQUIVALENTE

Para poder obtener correlaciones simples combinando tanto el tamao como la cercana de los tubos y su tipo de arreglo, se logra una buena correlacin si el radio hidrulico se calcula a lo largo en lugar de a travs del eje mayor de los tubos; para una arreglo triangular, el dimetro equivalente se calcula como:

Donde:

Una vez definidas la velocidad de flujo y el dimetro equivalente, se determina el nmero de Reynolds.

2.1.4. NUMERO DE REYNOLDS

La transicin de flujo laminar a turbulento depende de la configuracin geomtrica de la superficie, de su aspereza, de la velocidad de la corriente libre, de la temperatura y tipo de fluido, pero principalmente el rgimen de flujo depende de las fuerzas de inercia con respecto a las fuerzas viscosas; para conveccin externa forzada sobre un banco de ductos, el nmero de Reynolds se expresa como:

Donde:

Los regmenes de flujo son los siguientes:

2.1.5. NUMERO DE PRANDTL.

Relaciona el espesor relativo entre la capa lmite de velocidad y la capa limite trmica, se define como:

Donde:

2.1.6. NUMERO DE NUSSELT

Es un factor adimensional que se utiliza para simplificar el clculo de coeficiente de transferencia de calor se calcula como:

Para la determinacin de los nmeros adimensionales, se debe considerar las propiedades, tanto para el crudo como para el aceite trmico, a la temperatura media entre la entrada y la salida del intercambiador. En los procesos de transferencia de calor, es de gran importancia determinar si el fluido de trabajo se encuentra en rgimen laminar o turbulento; el numero de Reynolds junto con el numero de Prandtl, definen el rgimen de flujo y adems indican que proceso (conduccin o conveccin) domina en la transferencia.

Un nmero de Reynolds pequeo, (menor a 2300), y de Prandtl grande, (mayor a 1), indica que el mayor flujo de calor se da por conduccin; por el contrario nmeros de Reynolds grandes y de Prandtl pequeos indican que el mayor flujo ocurre por conveccin. En procesos de calentamiento o enfriamiento, siempre se busca que el fluido se encuentre en estado de turbulencia, ya que la transferencia de calor por conveccin es ms eficiente que la conduccin al existir mayor contacto entre sus molculas.

2.1.7. NUMERO DE NUSSELT PARA BANCOS DE TUBERA.

El flujo de calor a travs de bancos de tubera se estudia de manera experimental ya que es demasiado complejo para tratarse analticamente; el objeto principal de estudio es la determinacin del coeficiente de transferencia de calor promedio, el cual depende del nmero de filas, as como de su disposicin y el tamao de los tubos.Se han propuesto varias correlaciones, todas basadas en datos experimentales, para determinar el nmero de Nusselt promedio para el flujo cruzado sobre bancos de tubos; las ms recientes por Zukauskas[footnoteRef:1], tiene la forma general: [1: A. Zukauskas . Heat Transfer from Tubes in Cross Flow, Advances in Heat Transfer, Vol. 8. 1972]

Donde los valores de las constantes C, m, n dependen del nmero de Reynolds y es el nmero de Prandtl evaluado a la temperatura superficial de los tubos.En la siguiente tabla se presenta explcitamente estas correlaciones para y ; la incertidumbre del numero de Nusselt calculado con estas correlaciones de de ; como ya se ha mencionado, todas las propiedades del fluido se evalan a la temperatura media aritmtica entre a entrada y la salida de intercambiador a excepcin de

Tabla 1.Correlaciones del nmero de Nusselt para flujo cruzado sobre bancos de tubos[footnoteRef:2]. [2: A. Zukauskas, Heat Transfer from Tubes in Cross Flow, Handbook of Single Phase Convective Heat Transfer. Wiley Interscience, 1987.]

2.2. LADO DE LOS TUBOS

El flujo que pasa por el lado de los tubos se debe analizar como un problema de conveccin interna forzada; las variables que intervienen en este tipo de problemas y el procedimiento de clculo es similar al de conveccin externa forzada (Lado de la coraza) con algunas diferencias las cuales se explicarn a continuacin.

2.2.1. REA SUPERFICIAL.

El rea de superficie (seccin transversal) se calcula directamente tomando como referencia el dimetro interior de un tubo:

Donde:

2.2.2. VELOCIDAD DE FLUJO.

La velocidad de flujo se calcula como:

Donde: 2.2.3. DIMETRO EQUIVALENTE

Para este caso, el dimetro equivalente corresponde al dimetro interior de la tubera

2.2.4. NUMERO DE REYNOLDS

Se calcula directamente utilizando los valores de dimetro equivalente y velocidad de flujo.

Los regmenes de turbulencia que se manejan en este caso son similares a los utilizados en conveccin externa forzada.

2.2.5. NUMERO DE PRANDTL

2.2.6. NUMERO DE NUSSELT

Para el clculo del nmero de Nusselt se debe tener en cuenta la longitud de entrada trmica e hidrodinmica del fluido, quienes a su vez dependen del rgimen de flujo.Si el flujo es laminar, se tiene que:

Longitud de entrada hidrodinmica:

Longitud de entrada trmica.

Para flujo turbulento se tiene que:

El nmero de Nusselt se calcula dependi0.endo del rgimen de flujo.

2.2.7. RGIMEN LAMINAR.

Si al calcular las longitudes de entrada se encuentra que la longitud real de la tubera es mayor que el valor calculado, se concluye que el flujo se encuentra completamente desarrollado y entonces el nmero de Nusselt adquiere un valor constante y depende de la condicin de frontera que se asuma en la superficie de la tubera:

1. Flujo de Calor constante en la pared de la Tubera:

2. Temperatura constante en la pared del tubo:

De lo contrario, si la longitud real de la tubera es inferior al valor calculado para la longitud de entrada, se asume que el fluido no se encuentra completamente desarrollado y el nmero de Nusselt se calcula dependiendo de las condiciones de frontera:

1. Flujo de Calor constante en la pared de la Tubera:

2. Temperatura constante en la pared del tubo:

Donde:

2.2.8. RGIMEN TURBULENTO

Si el flujo es turbulento y completamente desarrollado, se utiliza la ecuacin de Colburn[footnoteRef:3], para determinar Nusselt: [3: A. P. Colburn. Transactions of the AIChE 26 1995.]

Donde n = 0,4 para calentamiento y 0,3 para enfriamiento del fluido que fluye por la tubera.

2.3. COEFICIENTE TOTAL DE TRANSFERENCIA DE CALOR.

Donde: = coeficiente convectivo de transferencia de calor, coraza.= coeficiente convectivo de transferencia de calor, tubos.

2.4. DIFERENCIA MEDIA LOGARTMICA DE TEMPERATURA

Donde h y c corresponde al fluido caliente y frio respectivamente; en el diseo de intercambiadores las temperaturas de entrada y salida se suponen, si despus de realizados los clculos la diferencia entre las temperaturas calculadas y las supuestas es significativa, se recalcula el sistema con las temperaturas obtenidas en la primera corrida.

3. PROCEDIMIENTO DE ANLISIS INTERCAMBIADOR DE CALOR

ESCENARIO 1. Los datos que se aplican en estos clculos fueron tomados de:Ingeniera Conceptual entregada por Emerald Energy Plc. EMD-CM-PR-DS-013; DATASHEET INTERCAMBIADOR 24 X 10. EMD-CM-MC-PL-011; INTERCAMBIADOR 24 X 10. Cromatografa Saybolt Colombia, Mayo 4 de 2012. Crudo Villeta. EMD-CM-PR-GE-001; BALANCE DE MASA Y ENERGIA CAMPO MIRTO.Informe Diario Intercambiador de calor 24 x 10 Campo Mirto, PPE SA. SEGUIMIENTO DE TEMPERATURA HORA HORA 17 archivos. Tomados desde 3 de Agosto de 2012 hasta 24 de octubre de 2012.

Coraza.

Pozo Mirto 2 =340 Barriles/da crudo (cP) = 35102 @ 125F (cP)=7091 @ 170F (cP)=899,5 T. in intercambiador= 114F=45C T. out intercambiador=156F=68C

Tubos.

, oil trmico.

Clculos:

Coraza:

1. rea de flujo:

2. Flujo msico caliente:

3. Dimetro Equivalente:

4. velocidad de flujo:

5. Numero de Reynolds.

6. Numero de Prandtl

7. Nmero de Nusselt

Con los valores de y , se escoge la correlacin apropiada de la tabla 1.

Tubos:

1. rea de flujo:

2. Flujo caliente:

3. Dimetro equivalente:

4. Velocidad de flujo:

5. Numero de Reynolds

6. Numero de Prandtl

7. Para la determinar el nmero de Nusselt se asume que el flujo se encuentra en desarrollo y el calor transferido a lo largo de la pared del tubo es constante, por tanto se aplica la ecuacin:

Coeficiente global de transferencia de calor.

Diferencia de temperatura media logartmica.

Calor transferido.

4. RESULTADOS.

Para presentar los resultados, se debe tener en cuenta las 3 (tres) cromatografas entregadas por Emerald Energy Plc:

1. Octubre de 2011, entrega adjunta con pliegos de licitacin. 15,6 API Viscosidad: 11.996 Cp2. 21 de marzo de 2012, va mail. 14,5 API Viscosidad: 30.062 Cp3. 4 de mayo de 2012, va mail. 16,3 API Viscosidad: 35.102 Cp

Los datos faltantes (Temperaturas, Caudales) se toman de los informes correspondientes:

Escenario 1: Condicin Actual, Datos tomados de informes SEGUIMIENTO DE TEMPERATURA HORA HORA. desde 26 de septiembre de 2012 hasta 24 de octubre de 2012. Escenario 2: Condicin de diseo, Ingeniera Conceptual Entregada por Emerald Energy Plc, documento: EMD-CM-PR-DS-013; DATASHEET INTERCAMBIADOR 24 X 10.

Escenario 1: Temperatura Entrada Aceite Trmico 195F (Caso Actual)

El archivo de clculos (Calculo_termico.Xls) presenta la muestra de todos los clculos anteriores para las 3 viscosidades de crudo entregadas por Emerald Energy Plc durante el desarrollo del proyecto Facilidades Definitivas Campo Mirto; en 2 posibles eventos: 1. Condicin actual de operacin (340 BFPD) y 2. Condicin de diseo (2000 BFPD). Todas en relacin al pozo Mirto 2. Durante el desarrollo del anlisis, las condiciones de proceso del aceite trmico son las mismas para los dos escenarios (Caudal de Entrada 7.5 GPM, y Temperatura de Entrada 195 F).

Comparacin de variables proceso de calentamiento (Caudal de Fluido: 340 BFPD)

Viscosidad (Centipoises)Calor transferido (W)T. salidaE-101 ( C)T. salidaE-101 ( F)ReynoldsPrandtlNusseltCoeficiente Convectivo (W/m^2.C)

11.99639.747,4171,73161,120,6359.480,7582,92100,54

30.06235.314,2563,28145,900,2568.735,2560,1572,92

35.10235.445,5462,46144,430,15162.399,8960,7073,59

Tabla 2. Variables y resultados del Anlisis (Caso actual: Caudal Mirto 2: 340 BFPD).


Viscosidad (Centipoises)Calor transferido (W)T. salida E-101 (C)T. salida E-101 (F)ReynoldsPrandtlNusseltCoeficiente Convectivo (W/m^2.C)

11.99647.776,0077,90172,233,7259.480,75168,46204,24

30.06245.975,0069,90157,901,4897.676,00140,43170,25

35.10246.240,0068,95156,111,27162.399,89144,07174,66


Escenario 2: Temperatura Entrada Aceite Trmico 350F

El archivo de clculos (Calculo_termico.Xls) presenta la muestra de todos los clculos anteriores para las 3 viscosidades de crudo entregadas por Emerald Energy Plc; en 2 posibles escenarios: 1. Condicin actual de operacin (340 BFPD) y 2. Condicin de diseo (2000 BFPD). Todas en relacin al pozo Mirto 2. Durante el desarrollo del anlisis, las condiciones de proceso del aceite trmico son las mismas para los dos escenarios (Caudal de Entrada 7.5 GPM, y Temperatura de Entrada 350 F).


Viscosidad (Centipoises)Calor transferido (W)T. salidaE-101 ( C)T. salidaE-101 ( F)ReynoldsPrandtlNusseltCoeficiente Convectivo (W/m^2.C)

11.99678.883,30126,26259,200,63 59.480,75 168,46 100,54

30.06274.010,60112,01233,660,25 97.676,00 140,43 83,80

35.10274.714,20110,55231,000,15 162.399,89 70,92 85,98



Viscosidad (Centipoises)Calor transferido (W)T. salida E-101 (C)T. salida E-101 (F)ReynoldsPrandtlNusseltCoeficiente Convectivo (W/m^2.C)

11.99694.834,00138,56281,003,72 59.480,75 168,46 204,24

30.06291.260,00122,00253,001,48 97.676,00 140,43 170,25

35.10291.784,00120,00249,001,27 162.399,89 144,07 174,66


4.1 TEMPERATURA DE SALIDA

Al ser el mismo intercambiador ciertos parmetros se mantienen constantes; todos los relacionados a la geometra y operacin del equipo, como se observa en el numeral 3; los dems parmetros cambian de acuerdo a la composicin del crudo; con los datos obtenidos se procede a un balance de energa en el crudo para obtener el diferencial de temperatura, este a su vez se limita por la temperatura de entrada al intercambiador (130F=C. diseo, 106F=C. actual) que es la temperatura de cabeza de pozo, para finalmente tabular la temperatura del crudo a la salida del intercambiador contra la viscosidad de dicho fluido.

Los resultados obtenidos se presentan en la siguiente figura.

Figura 2. Temperatura de salida crudo vs viscosidad dinmica.

INGENIERA PARA LA CONSTRUCCIN DE LAS FACILIDADES DE PRODUCCIN BLOQUE MARANTA - CAMPO MIRTO INGENIERA MECNICA

DOCUMENTO NMERO:REV.:PGINA:FECHA DE EMISIN:FECHA DE REVISIN:

EMD-CM-MC-015A1Pgina 1 de 3226-10-201226-10-2012

PREPARADO POR:REVISADO POR:APROBADO POR:APROBADO POR:

F.M / L.A. / M. G.W.MP.P

TITULO:ESTUDIO INTERCAMBIADOR 24 X 10 CAMPO MIRTO

Figura 3. Seguimiento de temperatura Diario Campo Mirto 9 Oct 2012.4.2 CONDICIN ACTUAL DE OPERACIN1. Mirto-2 API 16,3 Viscosidad: 35.102 Cp.CALOR REQUERIDO

Coeficiente Total de Transferencia de Calor29,71722207W/m^2. C

rea de transferencia de calor26m^2

Variables ProcesoT in oil c / f91195,8

T out oil c / f65,5149,9

T in crudo c / f41,11105,998

T out crudo c / f57,93136,274

Diferencia media logartmica de temperatura45,87542133C

Calor transferido al crudo35445,54217W

Calor Transferido crudo137661,5677BTU/h

T salida Crudo62,45939237C

T salida Crudo144,4269063F

2. Mirto-2 API 16,3 Viscosidad: 11.996 Cp.CALOR REQUERIDO



Variables ProcesoT in oil c / f91195,8

T out oil c / f65,5149,9

T in crudo c / f41,11105,998

T out crudo c / f57,93136,274

Diferencia media logartmica de temperatura45,87542133C



T salida Crudo71,73203833C

T salida Crudo161,117669F

4.3 CONDICION DE DISEO1. Mirto -2 API 16.3 Viscosidad: 35.102 Cp.CALOR REQURIDO



T in oil c / f176,66349,988

T out oil c / f121,11249,998

T in crudo c / f65,55149,99

T out crudo c / f93,33199,994

Diferencia media logartmica de temperatura91,06966488 C



T salida Crudo120,8554262 C

T salida Crudo249,5397671 F

2. Mirto -2 API 16.3 Viscosidad: 11.996 Cp.CALOR REQUERIDO



T in oil c / f176,66349,988

T out oil c / f121,11249,998

T in crudo c / f65,55149,99

T out crudo c / f93,33199,994

Diferencia media logartmica de temperatura91,06966488 C



T salida Crudo138,6408313 C

T salida Crudo281,5534963 F

5. CONCLUSIONES

1. En un proceso de transferencia de calor en espacios confinados, los fluidos presentan comportamientos complejos, de forma tal que para caracterizar el tipo de comportamiento se emplean dos nmeros adimensionales: 1. El nmero de Reynolds relaciona las fuerzas inerciales con las fuerzas viscosas del fluido, e indica que para valores pequeos, el fluido tiene un rgimen laminar y a valores altos (> 2300) el rgimen es turbulento. 2. El nmero de Prandtl es la relacin entre la transferencia de calor por conveccin y por conduccin del fluido; cuando se tiene valores bajos de Prandtl, reina la transferencia por conveccin, y por el contrario a valores altos, la transferencia ocurre por conduccin.De este anlisis se concluye que en fluidos laminares el numero de Reynolds es bajo y Prandtl alto, caso contrario en fluidos turbulentos, Reynolds alto y Prandtl bajo.

Para entender mas fcilmente el proceso de transferencia de calor y su relacin con la viscosidad de los fluidos, se busc una relacin matemtica (con base en las ecuaciones que permiten modelar un intercambiador de tubos y coraza) entre el intercambio de calor y la viscosidad (factor de gran relevancia en los procesos de transferencia de calor) el cual relaciona el coeficiente convectivo de transferencia de calor h con el numero de Nusselt, Re, Pr y K (conductividad trmica del fluido).

De la relacin encontrada , es posible concluir que el coeficiente de transferencia de calor convectivo depende directamente del nmero de Nusselt, y este a su vez de Re, Pr y K (conductividad trmica del fluido). Dicho coeficiente es directamente proporcional a la transferencia de Calor, y es ms sensible a la variabilidad del nmero Re, es decir a la turbulencia, si aumenta el valor de Re (disminuyendo la viscosidad y/o aumentando el caudal), aumenta la transferencia de calor:

Donde: El rgimen de turbulencia (Re) aumenta si la velocidad del fluido aumenta o la viscosidad disminuye. Como se observa a continuacin:

Donde:

Para el anlisis del intercambiador se tiene que para los 3 casos del crudo, el flujo es laminar (ver tablas 2 t 3), por lo tanto la transferencia de calor ocurre en mayor parte por conduccin; es posible mejorar este proceso, si se aumenta la transferencia por conveccin, ya que al aumentar la turbulencia, el fluido presenta un efecto de mezcla, y la energa cintica que lleva el fluido, ayuda a distribuir de manera ms rpida la energa trmica. Esta energa cintica se ve reflejada en la presin dinmica aplicada al fluido, por lo tanto al aumentar la presin de descarga de la bomba electrosumergible en cabeza pozo, la velocidad del fluido aumentar en el intercambiador de calor.

De las tablas 2 y 3, es posible concluir que al aumentar el caudal de crudo (de 340 a 2000 BFPD), el numero de Reynolds para el crudo de 35.102 Cp cambia de 0.15 a 1.27, generando que la transferencia de calor hacia el mismo aumente en un 30%, pasando de 35.445,54 W a 46.240 W y que su temperatura de salida cambie de 144F a 156F.

2. De las Tablas 4 y 5, es evidente que manteniendo el caudal de aceite trmico constante pero incrementando la temperatura de entrada del mismo hasta los 350F, es posible obtener temperaturas de salida del crudo de 35.102 Cp de 231 F para el caso del flujo de 340 BFPD y de 249 F para el caso de 2000 BFPD. Esto a su vez permite ajustar la temperatura del aceite a un valor determinado para lograr el calentamiento deseado en el crudo a la salida del intercambiador.

3. En la figura 2, se observa que existe una relacin directa entre el calor especfico de un fluido (Cp) y la Viscosidad, ya que en crudos de mayor viscosidad, los componentes mas pesados (asfltenos, parafinas, C7+) existen en mayor proporcin, aumentando el Cp del fluido. Esto se traduce en que crudos de mayor viscosidad necesitan ms energa para llegar al mismo nivel energtico de un crudo menos viscoso (Temperatura de salida).

4. En la figura 3 se observa que el intercambiador opera en estado estable, ya que las diferencias de temperatura se mantienen constantes (deltas) a pesar de la variabilidad de la temperatura ambiente. Adems, si se compara la temperatura calculada por el mtodo descrito en este documento, se observa que no esta alejado de la realidad y se ha logrado una buena aproximacin con este algoritmo.

5. Se debe tener en cuenta que las condiciones de operacin actual (ver informes SEGUIMIENTO HORA-HORA), difieren de las condiciones presentadas por Emerald Energy Plc en la ingeniera conceptual (EMD-CM-PR-DS-013; DATASHEET INTERCAMBIADOR 24 X 10); por lo tanto el funcionamiento del sistema trmico (Quemador/Caldera Aceite Intercambiador) no ser equivalente al diseado, estas variaciones se deben principalmente por dos factores que no se cumplen a cabalidad actualmente. La temperatura de los pozos es inferior a la temperatura de diseo (130 F), la viscosidad con que se disearon los intercambiadores fue la entregada por Emerald Energy Plc el 21 de marzo de 2012 (11996,7 Cp), y se presenta un cambio el 4 mayo de 2012 (35102 Cp) cuando los intercambiadores se encontraban ya en fase de construccin.

6. El coeficiente convectivo h del lado de la coraza disminuy un 27% (lo que se traduce en una reduccin de la transferencia de calor hacia el crudo), pasando de 100.54 W/m^2. C para el crudo de 11.996 Cp a 73.59 W/m^2. C para el crudo de 35.102 Cp). Esta reduccin en la transferencia de calor de un crudo respecto al otro hace que para el mismo intercambiador y las mismas condiciones de proceso (caudal de aceite trmico, temperatura del mismo y caudal de crudo) temperatura de salida del crudo menos viscoso sea 161,12 F y de 144,43 F para el crudo mas viscoso.

7. Las temperaturas de salida de los fluidos en la condicin actual de operacin (crudo y aceite trmico) difieren en 13 F, condicin ms favorable que el delta aceptable de diseo (50F), lo que indica un aprovechamiento de energa trmica del 25% ms ptimo.

8. El intercambiador en cuestin fue diseado bajo dos normas, como se describe en el documento EMD-CM-MC-ES-009 Especificaciones tcnicas intercambiador 24X10, ASME Section VIII Div 1 Pressure Vessels, TEMA (Standards of The Tubular Exchanger Manufacturers Association). Por lo tanto el material, las uniones soldadas, las boquillas, las silletas, y todo el conjunto funciona para una presin mxima (MAWP) de 234 Psi a 585 F (ver informacin EMD-CM-MC-MC-009 Clculo Intercambiador 24 X 10), su capacidad volumtrica de 2000 BFPD no es afectada por la viscosidad del fluido, sin embargo, el proceso interno para calentar el crudo, si depende de esta propiedad. Dado el caso en que sea necesario aumentar la presin dinmica para aumentar la turbulencia, el intercambiador se encuentra en plena capacidad de soportar la carga por temperatura y presin.

9. De este anlisis se concluye que gracias a la robustez del diseo en la ingeniera conceptual, el intercambiador cumple satisfactoriamente su papel de calentar el fluido frio, aun en las condiciones mas adversas, como lo son: la lejana de los calentadores, la columna de liquido en contra del fluido en el proceso de transferencia, disminucin de la temperatura de entrada del fluido frio, disminucin del flujo msico del crudo, aumento drstico de la viscosidad del crudo y variabilidad de la temperatura ambiente.6. BIBLIOGRAFIA

Cengel L. Yunus. A. Transferencia de Calor, Segunda Edicin, McGraw Hill, Mxico julio de 2007. Kern. Donald Q. Procesos de Transferencia de Calor, CECSA, Trigsima Primera Edicin, Mxico 1999. Shah. R. K. u. A. L. London: Laminar Flow Forced Convection in Ducts. New York, San Francisco, London: Academic Press (1978).

ANEXO MEMORIAS DE CALCULO:1. ESTUDIO INTERCAMBIADOR 24 X 10 CAMPO MIRTO / API 16.3; 35102 cP, Tin Oil Trmico 195F, 340 BFPD.

2. ESTUDIO INTERCAMBIADOR 24 X 10 CAMPO MIRTO / API 15.5; 30062 cP, Tin Oil Trmico 195F, 340 BFPD.








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Estudio Intercambiador de Calor