Mdp 05 e-01 principios básicos

PDVSA N° TITULO

REV. FECHA DESCRIPCION PAG. REV. APROB. APROB.

APROB. FECHAAPROB.FECHA

TRANSFERENCIA DE CALOR

�1994

MDP–05–E–01 PRINCIPIOS BASICOS

AGO.95 AGO.95

INTERCAMBIADORES DE CALOR

JUL.950 116

MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO

ESPECIALISTAS

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TRANSFERENCIA DE CALORINTERCAMBIADORES DE CALOR

PRINCIPIOS BASICOSJUL.950

PDVSA MDP–05–E–01

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.Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma

Indice1 OBJETIVO 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 ALCANCE 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 REFERENCIAS 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 CONSIDERACIONES BASICAS 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 Definiciones y descripciones 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Funciones de los intercambiadores de calor 8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Mecanismos de transferencia de calor 8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4 Proceso de transferencia de calor 9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5 Clasificación y aplicaciones de intercambiadores de calor 13. . . . . . . . . . . . 4.6 Consideraciones generales de diseño 24. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.7 Consideraciones de diseño para intercambiadores de tubo y carcaza 39. . 4.8 Problemas operacionales típicos 60. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.9 Optimización de los sistemas de integración de calor 64. . . . . . . . . . . . . . . .

5 GUIA GENERAL PARA DISEÑO 67. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1 Proceso de diseño de intercambiadores de calor 67. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Criterios de selección para intercambiadores de calor 69. . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 Guía general para el diseño de intercambiadores de calor 71. . . . . . . . . . . . 5.4 Programas de computación 73. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 NOMENCLATURA 78. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7 APENDICE 80. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tabla 1 Sumario de los diferentes tipos de intercambiadores de calor 81. . . Tabla 2a Información requerida para el diseño de intercambiadores

de calor (unidades métricas) 82. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tabla 2b Información requerida para el diseño de intercambiadores

de calor (unidades inglesas) 84. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tabla 3 Coeficientes globales de transferencia de calor típicos (U0) 86. . . . . Tabla 4 Temperatura de diseño del agua de enfriamiento entrando 93. . . . . . Tabla 5 Factores de ensuciamiento típicos ri y ro 95. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tabla 6 Caída de presión típicas 100. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tabla 7 Datos de tubos para intercambiadores 101. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tabla 8 Conductividades térmicas 102. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tabla 9 Selección de tipos de cabezales (TEMA) 103. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tabla 10 Número de pasos máximo por los tubos 104. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 1 Hoja de especificación para intercambiadores de calor

(unidades SI) 105. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 2 Elementos de los intercambiadores de tubo y carcaza 106. . . . . . . . . . Figura 3 Nomenclatura TEMA para intercambiadores de calor 107. . . . . . . . . .

http://www.intevep.pdv.com/santp

http://www.intevep.pdv.com/santp/mdp/indice_mdp.htm

http://www.intevep.pdv.com/santp/mdp/inter/indice_inter.htm

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Figura 4 Arreglos comunes de tubos 108. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 5 Tipos de deflectores para la carcaza 109. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 6a Tipos de carcazas comunes para intercambiadores de tubo y

carcaza – carcaza de un paso (TEMA, Tipo AES) 110. . . . . . . . . . . . . Figura 6b Tipos de carcazas comunes para intercambiadores de tubo y

carcaza – carcaza de flujo dividido (TEMA, Tipo AJS) 111. . . . . . . . . Figura 6c Tipos de carcazas comunes para intercambiadores de tubo y

carcaza – carcaza de dos pasos (TEMA, Tipo AFS) 112. . . . . . . . . . . . Figura 7 Localización de la banda de sello 113. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 8 Mecanismos de condensación 114. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 9 Tipos de intercambiadores de placa 115. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .




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1 OBJETIVOEl objetivo de este documento es proveer al ingeniero de proceso y diseño con unconocimiento técnico/práctico que le permita comprender y familiarizarse con losparámetros que gobiernan el diseño de los equipos para transferencia de calor.

El tema “Intercambiadores de Calor”, dentro del área de “Transferencia de Calor”,en el Manual de Diseño de Procesos (MDP), está cubierto por los siguientesdocumentos:

PDVSA–MDP– Descripción del Documento05–E–01 Intercambiadores de Calor: Principios Básicos. (Este documento)05–E–02 Intercambiadores de Calor: Procedimiento de Diseño para para

equipos de tubo y carcaza.

05–E–03 Intercambiadores de Calor: Procedimiento de Diseño paraEnfriadores de Aire.

05–E–04 Intercambiadores de Calor: Procedimiento de Diseño paraIntercambiadores de Doble Tubo.

05–E–05 Intercambiadores de Calor: Procedimiento de Diseño paraServicios Criogénicos.

Este documento, junto con los demás que cubren el tema de “Intercambiadoresde Calor”, dentro del Manual de Diseño de Procesos (MDP) de PDVSA, son unaactualización de la Prácticas de Diseño “Intercambiadores de Calor”, presentadasen la versión de Junio de 1986 del MDP (Sección 9).

2 ALCANCEEste documento presenta definición de conceptos y descripción de lasmetodologías involucradas en el diseño y evaluación de los equipos paraintercambio de calor.

En las subsecciones 4.1, 4.2, 4.3 y 4.4 se conceptualiza brevemente el procesode transferencia de calor.

La subsección 4.5 describe los diferentes tipos de intercambiadores de calorcomunmente usados en la IPPCN y sus aplicaciones. En general, estos equiposse diseñan y fabrican para un servicio específico, por lo que el diseñador y/ofabricante requieren de información sobre la operación y el servicio para el cualserá adquirido dicho equipo. Esta información les es suministrada por el ingenierode proyecto o de proceso mediante una hoja de datos con todos los requisitos queel intercambiador debe cumplir, evitándose así la adquisición de un equipoinadecuado para el servicio requerido. En la Figura 1. se muestra un ejemplo dela hoja de especificación para los intercambiadores de tubo y carcaza.

La subsección 4.6 presenta las consideraciones básicas de diseño para todos lostipos de intercambiadores de calor y la subsección 4.7 contiene las




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consideraciones generales para el diseño de intercambiadores de calor del tipotubo y carcaza.

Las subsecciones 4.8 y 4.9 intentan concientizar, al ingeniero responsable deldiseño y/o evaluación de un intercambiador, sobre la problemática operacional yde integración energética relacionada con dichos equipos, y la importancia deconsiderar estos factores durante su fase de diseño y/o evaluación dado su granimpacto sobre los costos de mantenimiento, de producción y energéticos.

Finalmente, en la sección 5 se describe el proceso de diseño y selección deintercambiadores de calor. Aunque en los documentos PDVSA–MDP–05–E–02

al 05 se cubre en detalle los procedimientos de cálculo. Ciertos aspectos talescomo longitud del tubo, especificaciones del tipo de material, limitaciones en lasdimensiones de la carcaza, etc., son normalmente especificados por el cliente;como parte de las Bases de Diseño para la instalación de una nueva refinería o,en el caso de refinerías y plantas químicas existentes, en la carta de requisicióndel trabajo o, en último caso, esta información puede ser generada durante lasetapas iniciales del trabajo.

3 REFERENCIAS

Manual de Diseño de Proceso (versión 1986)

� Vols V y VI, Sección 9 “Intercambiadores de calor”� Vol I, Sección 1 “Consideraciones económicas de diseño”� Vol I, Sección 2 “Temperatura de diseño, presión de diseño y clasificación de

bridas”� Vols VII y VIII, Sección 12 “Instrumentación y control”� Vol VIII, Sección 14 “Flujo de fluidos”

Manual de Diseño de Proceso

� PDVSA–MDP–08–SG–01 “Seguridad en el Diseño de Plantas: Introducción”

Manual de Ingeniería de Diseño

� PDVSA–MID–EA–201–PR “Equipo de carcaza y tubos para intercambio decalor”

� PDVSA–MID–EA–202–PR “Equipo para intercambio de calor de doble tubo”

� PDVSA–MID–EC–201–PR “Equipo para intercambio de calor : enfriador deaire”

� PDVSA–MID–EF–202–R “Torre de enfriamiento de tipo inducido”

� PDVSA–MID–EG–201–R “Calentadores desaereadores”




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� PDVSA–MID–K–366 “Safety relief protection systems”

� PDVSA–MID–L–TP–2.1 “Intercambiadores de calor requisición, análisis deofertas y detalles de compra”

� PDVSA–MID–90616.1.022 “Sistemas de alivio”

� PDVSA–MID–90617.1.041 “Guías de ingeniería para intercambiadores decalor de carcaza y tubo”

� PDVSA–MID–90617.1.042 “Guías de ingeniería para intercambiadores decalor enfriados por aire”

Otras Referencias� Standards of Tubular Exchanger Manufacture’s Association (TEMA)� API Standard 661 “Air–cooled Heat Exchangers for General Refinery Services”� API Standard 660 “Heat Exchanger for General Refinery Services”� API Bulletin 2516 “Evaporation loss from low–pressure tanks (R 1993)”� API Bulletin 2517 “Evaporative loss from floating roof tanks third edition;

Addendum – 1994”� API Manual of Petroleum Measurements Standards Ch 19 – Evaporative loss

measurement Section 1 – “Evaporative loss from fixed–roof tanks (SupercedesBulletin 2518)

� API Bulletin 2519 “Evaporation loss from internal floating roof tanks (R 1990)”� Afgan, N. H. & Schlûnder, E. U.; Heat Exchanger Theory; First Edition McGraw

Hill (1974).� Chemical Engineering Magazine; Process Heat Exchange; McGraw Hill (1979)� Hewitt, G. F.; Shires, G. L. and Bott T. R.; Process Heat Transfer; First Edition;

CRC Press, Inc. (1993)10.� Kays, W.M. and London, A.L.; Compact Heat Exchanger; Second Edition;

McGraw Hill (1964)� Kakac, S. et All; Heat Transfer Design Method; First Edition; McGraw Hill (1974)� McKetta, J. J.; Heat Exchanger; First Edition; Marcel Dekker, Inc. (1991)� Schlûnder, E. U.; Heat Exchanger Design Handbook; Vols. 2 & 3; First Edition,

CRC Press, Inc. (1983)� Smith, G. & Patel A.; Step by Step through the Pinch; The Chemical Engineer

Journal; Novembre 1987.

4 CONSIDERACIONES BASICAS

4.1 Definiciones y descripcionesLa terminología usada en esta serie de documentos del área de Transferencia deCalor, título Intercambiadores, es la que generalmente se usa en la IPPCN. Acontinuación se definen y describen los términos mas comunes:




http://www.intevep.pdv.com/~citonline/espanol/cat_normas_int_es.html

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Refrigerador

Es una unidad que utiliza un refrigerante para enfriar un fluido, hasta unatemperatura menor que la obtenida si se utilizara aire o agua como medio deenfriamiento.

Condensador

Es una unidad en la cual los vapores de proceso se convierten total o parcialmenteen líquidos. Generalmente, se utiliza agua o aire como medio de enfriamiento.

El término “condensador de superficie” se refiere específicamente a aquellasunidades de carcaza y tubos que se utilizan para la condensación del vapor dedesecho, proveniente de las máquinas y de las turbinas a vapor.

Un “condensador de contacto directo” es una unidad en la cual el vapor escondensado mediante contacto directo con el medio enfriante, eliminando lasuperficie de transferencia de calor que separa el medio enfriante y el vapor.

Enfriador

Es una unidad en la cual una corriente de proceso intercambia calor con agua oaire sin que ocurra cambio de fase.

Evaporador

Los evaporadores son intercambiadores de calor usados específicamente paraconcentrar soluciones mediante la evaporación parcial del solvente, algunasveces hasta el punto que ocurra el fenómeno de la cristalización. Son diseñadospara optimizar la producción del producto liquido o solido.

Intercambiador

Es el nombre genérico de un dispositivo mecánico, o equipo, diseñado paratransferir calor entre dos o mas corrientes de fluidos que fluyen a través del equipo.

Calentador

Un calentador es un intercambiador de calor que aumenta la temperatura de unacorriente, sin que normalmente ocurra un cambio de fase. Como fuente de calorpuede utilizarse una corriente de servicio; tal como vapor de agua, aceite caliente,fluidos térmicos o líquidos químicos (como el “Humbletherm”); o una corriente deproceso de entalpía alta; por ejemplo: la descarga de un reactor operado a altatemperatura.

Existe una gran variedad de fluidos térmicos que han sido ampliamente usadosy están comercialmente disponibles; por ejemplo “Dowtherm A” (mezcla de 26.5%de Difenil (C6H5)2, y 73.5% de Oxido de Difenil (C6H5)2,O, con un punto de ebulliciónde 257.1°C.), y “Dowtherm J” ( (C10H14), con un punto de ebullición de 181°C.).




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Rehervidor

Es un vaporizador frecuentemente usado para generar un flujo de vapor quesuministra el calor latente de vaporización al fondo de una columna o torrefraccionadora.

Existen dos tipos generales de rehervidores, aquéllos que descargan una mezclabifásica a la torre y los que retornan vapor solamente. Los primeros pueden operarmediante circulación natural (comúnmente llamados termosifones), o circulaciónforzada (Ver documento PDVSA–MDP–05–E–02 para mayor información).

Los termosifones son los tipos de rehervidores más comunes. Los termosifoneshorizontales donde la vaporización ocurre en el lado de la carcaza son los másusados en la industria petrolera. Normalmente, en los termosifones verticales, lavaporización ocurre en el lado de los tubos y se utilizan preferiblemente en lasindustrias químicas. En un termosifón, se debe proveer suficiente cabezal delíquido a fin de mantener la circulación natural del líquido a vaporizar.

Los rehervidores de circulación forzada requieren de una bomba para impulsar ellíquido a vaporizar a través del intercambiador. Este tipo de rehervidor no se utilizacon mucha frecuencia, debido a los costos adicionales del bombeo de laalimentación al rehervidor; sin embargo, en algunos casos se requiere circulaciónforzada para vencer limitaciones del cabezal hidrostático y problemas decirculación.

Los rehervidores que retornan solamente vapor a la torre se denominanrehervidores de marmita (Kettle Reboilers), los cuales se caracterizan porcarcazas largas, donde ocurre la separación liquido–vapor. El liquido esdescargado como el producto de fondo de la columna y el vapor es retornado ala columna. Quizás la mejor manera de describir la operación de estosrehervidores es comparándolas con una paila u olla hirviendo (para mayoresdetalles ver documento PDVSA–MDP–05–E–02).

Generadores de Vapor (Calderas de Recuperación de Calor)

Los generadores de vapor son un tipo especial de vaporizadores utilizados paraproducir vapor de agua. Como fuente de calor se utiliza generalmente el calor enexceso que no se requiere para el proceso; de allí que estos rehervidores se lesllame comúnmente “Calderas de Recuperación de Calor”. Al igual que losrehervidores, los generadores de vapor pueden ser del tipo “Kettle”, de circulaciónforzada o termosifones.

Sobrecalentador

Un sobrecalentador calienta el vapor por encima de su temperatura de saturación.




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Vaporizador

Un vaporizador es un intercambiador que convierte líquido a vapor. El términovaporizador se refiere normalmente a aquellas unidades que manejan líquidosdiferentes al agua.

4.2 Funciones de los intercambiadores de calorLa función básica de los intercambiadores es la transferencia de energía térmicaentre dos o mas fluidos a diferente temperatura. El calor fluye, como resultadodel gradiente de temperatura, desde el fluido caliente hacia el frío a través de unapared de separación, la cual se le denomina superficie o área de transferencia decalor. Es decir, no existe fuente de energía térmica en un intercambiador de calor.Por otro lado, si los fluidos son inmiscibles, el área física de transferencia de calorpuede ser eliminada, y la interfase formada entre los fluidos puede servir comoárea de transferencia de calor.

En resumen, las funciones típicas de un intercambiador de calor en los procesosindustriales son las siguientes:

1. Recuperación de calor: la corriente fría recupera parte del calor contenidoen la corriente caliente. Es decir, calentamiento y enfriamiento de lascorrientes involucradas, las cuales fluyen simultáneamente a ambos ladosdel área de transferencia de calor.

2. Evaporación: una de las corrientes involucradas en el intercambio de calorcambia de fase líquida a vapor.

3. Condensación: una de las corrientes involucradas en el intercambio decalor cambia de fase vapor a fase líquida.

4.3 Mecanismos de transferencia de calorLa transferencia de calor, como se definió previamente, es una interacción entrefluidos o materiales a consecuencia de un gradiente de temperaturas entre ellos.Esta interacción ocurre mediante tres mecanismos diferentes, a saber:conducción, radiación y convección. Estrictamente hablando, solamente losprimeros mecanismos pueden clasificar como operaciones de transferencia decalor, porque dependen solamente de la existencia de un gradiente detemperatura. A diferencia de ellos, el mecanismo de convección esta fuertementeinfluenciado por el patrón de flujo (dinámica de fluido); pero tiene asociado unintercambio de energía desde las zonas de alta hacia baja temperatura.

Conducción es fundamentalmente transferencia de energía por contacto físico enausencia de movimiento del material a nivel macroscópico. Este mecanismopuede ocurrir en solidos, líquidos o gases.

Radiación es la transferencia de calor de un cuerpo a otro mediante el movimientode ondas electromagnéticas a través del espacio, inclusive cuando exista vacío




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entre ellos. La radiación puede ocurrir a través de gases, líquidos o sólidos; perodebido a la mayor capacidad de absorción de energía de los medios densos, laradiación del calor es mas eficiente a través de los gases.

Convección es transferencia de calor de un punto a otro en un fluido, gas o líquido,debido a la mezcla y movimiento de las diferentes partes del fluido. Existen dosmecanismos de transferencia de calor por convección, denominados convecciónforzada y convección natural. En la convección forzada, el movimiento del fluidoes debido a fuerzas externas, tal como bombeo; mientras que en la convecciónnatural el movimiento es inducido por la diferencia de densidades resultante de ladiferencia de temperatura en el fluido. Cuando en la convección forzada lavelocidad es relativamente baja, estos factores de diferencia de densidad y detemperatura pueden tener un efecto considerable.

Los métodos de cálculo para cada uno de estos mecanismos son diferentes. Elflujo de calor por conducción es proporcional al gradiente de temperatura (ley deFourier: Q=–kA(dT/dX) ); por radiación es función del incremento de latemperatura absoluta a la cuarta potencia (ecuación de Stefan Boltzmann:Q=1.714 x 10–7εA (T1

4 – T24)) y por convección es proporcional a la diferencia de

temperatura entre la superficie de transferencia y la masa de fluido en contacto conella (ley de Newton Q=hA (T1 – T2)). La diferencia entre estas ecuaciones reside,básicamente, en el coeficiente de transferencia. Así, el coeficiente porconducción, denominado conductividad térmica, es una propiedad del medio detransferencia y puede ser medido directamente y el coeficiente por radiacióndepende de una propiedad de la superficie radiante, llamada emisividad, la cuales medida directamente. Pero el coeficiente por convección es un parámetroempírico, obtenido experimentalmente, pero no medido directamente, por lo queel cálculo de la transferencia de calor por convección es mas empírico que paralos otros dos mecanismos, existiendo una gran dependencia de datosexperimentales y sus correlaciones. Adicionalmente, este coeficiente incorporaelementos de dinámica de fluidos.

Generalmente, en cualquier proceso de transferencia de calor se encuentranpresente, simultáneamente, varios de estos mecanismos; por ejemplo latransferencia de calor por convección incorpora calor por conducción en el fluido;de hecho, si el fluido fuese no–conductor no se daría la convección, pues elmovimiento sirve para poner en contacto las partes fría y calientes.

4.4 Proceso de transferencia de calor

En la subsección previa se ha planteado los diferentes mecanismos detransferencia de calor, y en esta subsección se plantean como a través de estosmecanismos ocurre la transferencia de calor. El objetivo es introducir unconocimiento general sobre los procesos de transferencia de calor. Existen dos




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tipos generales de procesos; a saber: (1) Sin cambio de fase, conocida tambiéncomo calor sensible y (2) con cambio de fase.

El proceso sin cambio de fase o calor sensible, como su nombre sugiere, involucraoperaciones de calentamiento y enfriamiento de fluidos donde la transferencia decalor resulta solamente en cambios de temperatura; mientras que en el cambio defase, la operación se traduce en una conversión de líquido a vapor o de vapor alíquido; es decir, vaporización o condensación. Muchas aplicaciones involucranambos tipos de procesos.

A continuación se presentan descripciones generales sobre estos tipos deprocesos de transferencia de calor; pero no siendo el objetivo de este MDPpresentar un tratado teórico sobre el tema, le remitimos para mayores detalles alas referencias mencionadas en la sección 3. En los documentosPDVSA–MDP–05–E–02/ 03/ 04/ 05, referidos a procedimientos dediseño, se presentan las correlaciones usadas en la IPPCN en el diseño deintercambiadores.

4.4.1 Calor sensible

La mayoría de las aplicaciones de los procesos de transferencia de calor sincambio de fase involucran el mecanismo de transferencia de convección forzada,tanto dentro de los tubos como sobre superficies externas. Como se mencionopreviamente (subsección 4.3), el coeficiente de transferencia de calor porconvección depende de parámetros de dinámica de fluido, por ejemplo lavelocidad. En base al movimiento de fluido, el flujo dentro de los tubos se divideen tres regímenes de flujo, los cuales son medidos mediante un parámetroadimensional, llamado número de Reynolds, el cual es una indicación de laturbulencia del flujo (para mayores detalles ver documento PDVSA–MDP–(Pendiente) (Consulta MDP versión 1986, Sección 14). Los regímenes de flujo son:

1. Flujo laminar: número de Reynolds menor que 2.100.

2. Flujo de transición: número de Reynolds entre 2.100 y 10.000.

3. Flujo turbulento: número de Reynolds mayor que 10.000.

Para cada uno de estos regímenes de flujo han sido desarrollados ecuacionessemi–empíricas las cuales son usadas para describir y predecir adecuadamentela transferencia de calor en la región en consideración.

Aunque los coeficientes de transferencia de calor para flujo Laminar sonconsiderablemente mas pequeños que para flujo Turbulento, en algunas casos seprefiere el flujo Laminar para reducir costos de bombeo. El mecanismo detransferencia de calor en este régimen de flujo es básicamente por conducción.

En la región de Transición, el flujo puede ser inestable y fluctuaciones en la caídade presión y en la transferencia de calor han sido observadas. Existe una gran




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incertidumbre en cuanto al comportamiento de los parámetros de transferencia decalor y de fricción del flujo; en consecuencia es aconsejable evitar el diseño de losequipos de intercambio de calor para operar dentro de esta región.

En cuanto al fenómeno de transferencia de calor por convección forzada sobresuperficies externas, es importante mencionar que el proceso de transferencia decalor esta íntimamente relacionado con la naturaleza del flujo; por ejemplo, latransferencia de calor sobre un haz de tubos depende del patrón de flujo y delgrado de turbulencia; es decir, es función de la velocidad del fluido y del tamañoy arreglo de los tubos. Debido a la complejidad del flujo en estos casos detransferencia calor sobre superficies externas dificulta su tratamiento analítico, lasecuaciones disponibles para el cálculo del coeficiente de transferencia de calor sehan desarrollado completamente en base a datos experimentales.

En los documentos PDVSA–MDP–05–E–02/ 03/ 04/ 05, referidos aprocedimientos de diseño, se presentan las correlaciones usadas en la IPPCN enel diseño de intercambiadores sin cambio de fase.

4.4.2 Condensación

Condensación, una de las operaciones de transferencia de calor mas importantes,es un proceso convectivo, mediante el cual el vapor es convertido en liquidocuando el vapor saturado entra en contacto con una superficie a temperatura masbaja.

Este proceso ocurre en una gran variedad de aplicaciones y equipos (por ejemplo:sobre/dentro de tubos verticales/horizontales). El condensado se forma sobre lasuperficie fría y, bajo el efecto de la fuerza de gravedad fluye hacia abajo, sobredicha superficie, en diferentes maneras, las cuales se describen a continuación:

Si el líquido condensado humedece la superficie formando una película continuade líquido, sobre la superficie, el proceso se denomina Condensación tipopelícula, la cual se muestra en la Figura 8.b. La película actúa como un materialaislante de la superficie y representa una resistencia o barrera a la transferenciade calor. Este tipo de condensación es la que usualmente se asume en el diseñode condensadores y es la base teórica del procedimiento de diseño paracondensadores presentado en el documento PDVSA–MDP–05–E–02.

Si por el contrario el líquido condensado no humedece la superficie, se formangotas de liquido las cuales crecen lo suficiente para moverse al azar sobre lasuperficie por efecto de la gravedad. Este proceso se denomina Condensaciónpor gotas y se muestra en la Figura 8.a. En este proceso, porciones desuperficie están directamente expuestas al vapor, no existiendo resistencia al flujode calor, por lo que se experimenta ratas de transferencia de calor mas elevadasque en la condensación tipo película. Por esta razón, la condensación por gotasprodría ser preferida a la tipo película; pero es una opción impráctica dada la




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dificultad de mantenerla en el tiempo. La mayoría de las superficies tienden a laformación de película después de ser expuestas al vapor condensado durante unlargo período de tiempo. Se ha intentado fomentar la condensación por gotasmediante el uso de aditivos al vapor y tratamiento de la superficie (por ejemplo,revestimiento), sin éxito, debido al incremento de costos operacionales, a suinefectividad en el tiempo y al ensuciamiento de la superficie, entre otros.

Si las gotas de condensado se forman en la masa de la corriente de vapor, en lugarde sobre la superficie, el proceso se denomina Condensación homogénea, lacual se muestra en la Figura 8.d. Esta situación puede ocurrir encondensadores parciales o en corrientes de vapor con gases incondensables,cuando el vapor o la mezcla gas–vapor es enfriado por debajo del punto de rocío.Este tipo de condensación puede resultar en la formación de una niebla de gotasde liquido en el vapor, las cuales por ser muy pequeñas son difíciles de separarpor métodos convencionales y pueden ser arrastradas en el venteo decondensador, presentando posibles problemas de contaminación ambiental.

Cuando el vapor condensa produciendo dos fases liquidas ( por ejemplo, unamezcla de vapores de agua e hidrocarburos), el proceso se conoce comoCondensación de líquidos inmiscibles. En estos casos, el patrón decondensación es variable. Un enfoque conservador supone la presencia de dospelículas de condensado y el calor se transfiere a través de ambas películas enserie. Otro enfoque supone condensación tipo película para una de las fase,mientras que la otra forma gotas sobre la superficie de la película, como se ilustraen la Figura 8.c.

4.4.3 Vaporización

La vaporización puede ser definida como la adición de calor a una masa líquida,en tal magnitud, que ocurre la generación de vapor. Es un proceso convectivo queinvolucra cambio de fase de líquido a vapor.

Esta subsección intenta describir a continuación, solo a título informativo, losmodos de transferencia de calor en el proceso de vaporización, y en el documentoPDVSA–MDP–05–E–02 se presentan las correlaciones prácticas usadas en eldiseño de intercambiadores, con vaporización.

La vaporización ocurre cuando una superficie es expuesta a un liquido ymantenida a la temperatura de saturación de ese líquido, dependiendo el flujo decalor de la diferencia de temperatura entre la superficie y la condición desaturación. Si la superficie esta sumergida en una piscina estática de líquido, alproceso se le denomina Piscina de vaporización (“Pool Boiling”). Inicialmenteno se forman burbujas o gotas de vapor y la transferencia de calor se da porconvección natural. En el área cerca de superficie caliente, el líquido absorbe unpequeño sobrecalentamiento y es subsecuentemente evaporado en la medidaque se mueve hacia la superficie del líquido. Seguidamente, comienzan a




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formarse burbujas en la superficie de transferencia, las cuales inicialmentedesaparecen por condensación en la masa de líquido, al desprenderse de lasuperficie. A medida que la diferencia de temperatura se incrementa, crece elnúmero de burbujas y solo alguna de ellas desaparecen en la superficie del líquido.Este régimen se le denomina Vaporización por nucleación. Eventualmente lasburbujas se forman tan rápidamente y alcanzan a ser tan numerosas que seaglutinan, formando una película continua de vapor sobre la superficie caliente, yfinalmente el vapor es descargado desde la película, en forma de burbujasregularmente espaciadas. Este régimen se denomina Vaporización porpelícula, donde la transferencia de calor es por conducción y convección a travésde la película y, a medida que la temperatura de la superficie se incrementa, porsignificativa radiación; siendo la transferencia de calor menos eficiente.

Si la temperatura del líquido es menor que su temperatura de saturación, elproceso se llama Vaporización subenfriada o local. Si el liquido es mantenidoa su temperatura de saturación, al proceso se le conoce como vaporizaciónsaturada. En este último caso, las burbujas formadas se desprenden hacia elcentro de la masa liquida.

Estos dos últimos modos de vaporización se encuentran presente cuando lavaporización ocurre en tubos verticales y se le conoce como Vaporizaciónconvectiva forzada.

4.5 Clasificación y aplicaciones de intercambiadores de calorLos intercambiadores son diseñados para satisfacer requerimientos específicos,existiendo en el mercado una gran diversidad de tipos que difieren en tamaño yforma. Estos tipos son clasificados de acuerdo a diferentes criterios, tales comoprocesos y mecanismos de transferencia de calor, grado de compacticidad de lasuperficie, patrón de flujo, número de fluidos, geometría y tipo de construcción.Este último criterio engloba un amplio rango de intercambiadores usados en laindustria petrolera, los cuales se describen a continuación. Por supuesto, existenotros tipos de intercambiadores de calor a los cuales no se hace referencia, peroéstos no se utilizan con frecuencia en la industria petrolera.

4.5.1 Intercambiadores del tipo tubo y carcaza

Este es el tipo de intercambiador que se utiliza comúnmente en las refinerías. Noes caro, es fácil de limpiar y relativamente fácil de construir en diferentes tamañosy puede ser diseñado para presiones desde moderadas a altas, sin que varíesustancialmente el costo. Mecánicamente resistente para soportar las tensionesa la cual es sometido durante la etapa de fabricación, el envío, montaje einstalación en sitio; y los esfuerzos externos e internos en las condicionesnormales de operación, debido a los cambios en temperatura y presión. Fácil demantener y reparar (aquellas partes sujetas a fallas frecuentes, tubos yempacaduras, son fáciles de reemplazar). Adicionalmente, la disponibilidad de




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buenos procedimientos de diseño, de experticia y de facilidades de fabricación,aseguran el diseño y construcción exitoso de este tipo de intercambiadores,convirtiéndoles en la primera opción a seleccionarse para un proceso detransferencia de calor.

El intercambiador de tubo y carcaza consiste de un haz de tubos paralelosencerrados en un estuche cilíndrico llamado carcaza. En la Figura 2. se muestranlas diferentes partes de este tipo de intercambiadores.

Hay tres tipos básicos de intercambiadores de tubo y carcaza, dependiendo delmétodo utilizado para mantener los tubos dentro de la carcaza. El primero es elde tipo fijo o intercambiadores de placa de tubos fija o de cabezal fijo. En estecaso, el equipo tiene tubos rectos, asegurados en ambos extremos en placas detubos soldados a la carcaza. En este tipo de construcción, algunas veces esnecesario incorporar en la carcaza una junta de expansión o una junta deempaques, debido a la expansión diferencial de la carcaza y los tubos. Estaexpansión se debe a la operación del equipo a diferentes temperaturas y a lautilización de diferentes materiales en la construcción. La necesidad de esta juntaes determinada tanto por la magnitud de la expansión diferencial como del ciclooperativo esperado. Cuando no se requieren estas juntas o empacaduras, elequipo ofrece el máximo de protección contra la fuga del liquido contenido en lacarcaza. El haz de tubos no puede ser removido para inspección y limpieza, peroel cabezal en el lado de los tubos, las empacaduras, la cubierta del canal, etc. sonaccesibles para mantenimiento y reemplazo de las partes. La carcaza puede serlimpiada por retrolavado o químicamente. Los intercambiadores de cabezal fijoson usados en servicios donde el fluido de la carcaza es un fluido limpio, comovapor de agua, refrigerante, gases, cierto tipo de agua de enfriamiento, etc.

El segundo tipo de intercambiadores de tubo y carcaza utiliza tubos en forma deU, con ambos extremos de los tubos sujetados a una placa de tubos simple,eliminándose así los problemas de expansión diferencial porque los tubos puedenexpandirse y contraerse libremente, la forma de U absorbe estos cambios. A estasunidades se les denomina intercambiadores con tubos en U. El haz de tubospuede ser removido de la carcaza para inspección y limpieza; pero la limpiezamecánica interna de los tubos y su reemplazo es difícil, por lo que este tipo deintercambiadores es usualmente aplicable en servicios limpios o cuando lalimpieza química es efectiva. El costo de estas unidades a presión baja esaproximadamente igual al de las unidades de cabezal fijo, pero a presión alta essignificativamente mas barato, por lo que es muy usado en este tipo de aplicación.

El tercer tipo de intercambiadores de tubo y carcaza, al igual que las unidades decabezal fijo, presenta dos placas de tubos, pero con solo una de ellas soldada ala carcaza y la otra moviéndose libremente, y así evitando los problemas deexpansión diferencial. A este diseño se le conoce como intercambiadores decabezal flotante. El haz de tubos de este tipo de intercambiador puede




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removerse para mantenimiento y para la limpieza mecánica de la carcaza y lostubos, también, pueden ser limpiados mecánicamente tanto en su exterior comoen su interior. El diseño de cabezal flotante es mas caro (aprox. en un 25%) queel diseño de cabezal fijo, y es apropiado para servicios asociados a altastemperatura y presiones, pero limitado a aquellos servicios donde la fuga del fluidocontenido en la carcaza es tolerable. Para mayor información sobre el diseño deeste tipo de intercambiadores, refiérase a la Subsección 4.7 y al documentoPDVSA–MDP–05–E–02.

Resumiendo, los tipos de intercambiadores de tubo y carcaza, en orden deincremento de costos, para rango de presiones desde moderadas a altas,existentes son:

1. Intercambiador de cabezal fijo.

2. Intercambiador con tubos en U.

3. Intercambiador de cabezal fijo con junta de expansión o junta de empaques.

4. Intercambiador de cabezal flotante.

El diseñador debería elegir el tipo de intercambiador menos costoso, que seaaplicable al caso en estudio. En la Tabla 9 se presentan los tipos de cabezal fijoy flotante de la TEMA.

Las boquillas de entrada y salida del fluido contenido en la carcaza songeneralmente secciones de tubos estándares soldadas a la carcaza; aunquediseños especiales pueden ser requeridos en casos de baja caída de presión,distribución uniforme del fluido o protección por erosión. (Por ejemplo, deflectoresde choque, cuando flujo bifásico o vapor saturado es admitido en la carcaza).

La cubierta del canal es asegurada por pernos o atornillada al canal para permitirla inspección de la placa de tubos y de los tubos sin perturbar la operación delequipo. Alternativamente, para el fluido por los tubos pueden usarse casquetescon boquillas bridadas o conexiones roscadas.

Otra de las partes importantes en la mayoría de los intercambiadores es el arreglode los deflectores transversales, cuya función principal es el soporte de los tuboscontra las vibraciones y deformaciones. Otra función es definir la trayectoria delflujo alrededor de los tubos, mejorando la transferencia de calor, peroincrementando la caída de presión. Los deflectores mas usados son los de cortesegmentado.

Otras partes importantes en la construcción de estos equipos son las barrastirantes, los espaciadores, las bandas de sellos y, por supuesto, las empacaduras.Todas esta partes son discutidas en las subsecciones 4.6 y 4.7.




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Los intercambiadores de carcaza y tubos se diseñan y fabrican de acuerdo a losestándares de la Asociación de Fabricantes de Intercambiadores Tubulares(Tubular Exchanger Manufacturers Association “TEMA”), con las modificacionesindicadas en el MID–EA–201–PR. De acuerdo a los patrones de TEMA existentres clases estándares de construcción mecánica de intercambiadores: R, C y B.De éstas sólo se considerarán las clases R y C. (La Clase B es muy similar a laClase C). El equipo que se fabrica de acuerdo a los patrones de la Clase R,cumplen con todos los requisitos para los servicios que involucran unatransferencia de calor elevada.

Sin embargo, existe una cantidad numerosa de aplicaciones que no requieren estetipo de construcción. Estas se caracterizan por bajas tendencias a la corrosión yensuciamiento, requiriendo factores de ensuciamiento que no exceden de0.00035 m2°C/W (0.002 hpie2°F/BTU) y límites permisibles de corrosión que noexcedan 3.0 mm (1/8 pulg), para la unidad que se esté considerando. Este tipode unidades pueden ser consideradas como equipos cuya frecuencia demantenimiento es baja. En esta categoría se encuentran los intercambiadores deservicio agua/agua, enfriadores de aire, y aplicaciones similares de corrientes queno sean hidrocarburos; también se incluyen algunos servicios de hidrocarburoslivianos, tales como: intercambiadores para fracciones livianos de crudo,calentadores de aceite lubricante y algunos calentadores de tanques de succión.Para estos servicios, se debería considerar la construcción Clase C. Aunque lasunidades que se fabrican de acuerdo a la Clase R o a la Clase C, cumplen contodos los requisitos de los códigos pertinentes, (ASME u otros códigosnacionales); las unidades Clase C se diseñan para lograr una mayor economía,pudiéndose conseguir un ahorro en costos de hasta el 5% con respecto a lasunidades Clase R.

4.5.2 Enfriadores de aire

Los enfriadores de aire consisten de uno o más ventiladores de flujo axial,velocidades relativamente bajas y diámetros grandes, que forzan o inducen al airea fluir a través de un banco de tubos, generalmente con aletas. La configuraciónbásica de una unidad es un banco de tubos aleteados montado sobre unaestructura de acero con una cámara de pleno y un anillo vénturi, un motor y otrosaccesorios como persianas, guardaventilador, alambrado e interruptores devibración.

La selección entre enfriadores de aire o intercambiadores convencionales detubos y carcaza, depende del balance económico, el cual debe considerar en lainversión inicial, los costos de las facilidades requeridas dentro y fuera del área,para la instalación de los equipos y los costos de operación de los mismos.

En general, los enfriadores de aire resultan especialmente atractivos en aquéllaslocalidades donde el agua escasea o requieren un tratamiento costoso como unatorre de enfriamiento, donde las leyes de contaminación ambiental establezcan




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requisitos estrictos para los efluentes de agua, donde la expansión de los sistemasde agua de enfriamiento sea necesaria, o donde la naturaleza del medio enfriantecause taponamientos frecuentes o problemas de corrosión. En resumen, estasunidades requieren una inversión inicial mas alta que los enfriadores de agua perolos costos de operación y mantenimiento son menores. Estos equipos se utilizancon frecuencia en combinación con enfriadores de agua, cuando se requiereremover una gran cantidad de calor. En este caso los enfriadores de aireremueven primero la mayor parte del calor y el enfriamiento final se consigue conlos de agua. también pueden utilizarse como enfriadores de emergencia en casode requerirse un bombeo rápido de una corriente de proceso.

Estas unidades aún con el ventilador apagado, son capaces de remover porconvección natural entre 15 y 35% del calor de diseño, dependiendo del rango detemperatura de la corriente de proceso entrando al enfriador.

Los enfriadores de aire ocupan un área relativamente grande. Por lo tanto, estasunidades se instalan normalmente encima de los tendidos de líneas y de losequipos de proceso, tales como tambores e intercambiadores. Para los criteriosde seguridad aplicados, ver el documento PDVSA–MDP–08–SG–01. Cuandose considere la instalación de enfriadores de aire, se debería tomar en cuenta elefecto que puedan tener las pérdidas de calor de los equipos circundantes, en latemperatura de entrada del aire.

El documento PDVSA–MDP–05–E–03 presenta una descripción detallada y elprocedimiento de diseño para los enfriadores de aire.

4.5.3 Intercambiadores de doble tubo

Los intercambiadores comerciales de doble tubo consisten de uno o más tubos,encerrados dentro de otro tubo en forma de U u “horquilla” que hace el papel decarcaza. Aunque algunas secciones de los intercambiadores de doble tubo tienentubos lisos, la mayoría tienen aletas longitudinales en la superficie externa de lostubos. Son unidades de costos relativamente bajos, resistentes y se puedendesmantelar fácilmente para limpieza, removiendo la tapa colocada en el extremoen U del tubo externo, desmontando ambos cierres frontales y retirando elelemento de transferencia de calor. Estos intercambiadores se encuentrandisponibles como unidades de fabricación estándar.

Las secciones de doble tubo permiten un flujo en contracorriente y corrienteverdadero, lo cual puede ser particularmente ventajoso cuando se requierentemperaturas de aproximación pequeñas o rangos de temperaturas grandes.Además, las unidades de doble tubo encajan muy bien en aquellas aplicacionesque involucran presiones altas y/o flujos bajos, debido a que estas unidades sonde diámetros relativamente pequeños. Esto permite el uso de bridas pequeñasy paredes delgadas, si se las compara con los equipos de carcaza y tuboconvencionales. Las secciones de doble tubo han sido diseñados para presiones




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de 16500 kPa man. (2400 psig), inclusive, en el lado de la carcaza, y 103400 kPaman. (15000 psig), inclusive, en el lado de los tubos. Las juntas de metal a metal,juntas de anillo o anillos tipo O se utilizan en los cierres terminales frontales apresiones bajas.

Los intercambiadores de doble tubo simple se encuentran disponibles en elmercado en diferentes tamaños. El diámetro nominal de la carcaza oscila entre50 y 100 mm (2 a 4 pulg) y el de los tubos internos entre 20 y 65 mm (3/4–2 1/2pulg). Estos intercambiadores pueden ser justificados económicamente cuandola superficie equivalente de la carcaza y el tubo interno que se requiere, sea menorde 30 metros cuadrados (300 pie2).

Los intercambiadores de doble tubo múltiples contienen hasta 64 tubos dentro deltubo exterior o carcaza. Los tubos internos, los cuales pueden ser lisos o conaletas, se encuentran disponibles en diámetros externos entre 16 mm y 22 (5/8 a7/8 pulg). Sin embargo, en aquellas secciones que contengan más de 19 tubos,sólo se utilizan normalmente tubos lisos. Los tamaños nominales de la carcazavarían entre 100 mm y 400 mm (4 y 16 pulg) de diámetro nominal.

Para mayor información acerca de los intercambiadores de doble tubo, verdocumento PDVSA–MDP–05–E–04.

4.5.4 Intercambiadores de superficie extendida

En los tubos lisos, usualmente, la relación entre la superficie externa y la internase encuentra en el rango de 1.1 a 1.5, dependiendo, por supuesto del diámetro yel espesor de pared. Aquellos tubos con una mayor relación de superficies, en elrango 3 a 40, se les conoce como tubos de superficie extendida; y porantonomasia, los intercambiadores construidos con este tipo de tubos se lesdenomina Intercambiadores de superficie extendida.

Los tubos de superficie extendida presentan aletas, normalmente, transversaleso longitudinales; aunque otros tipos de aletas, como espigas (“peg”), espinas(spines) o helicoidal pueden ser usadas. Las aletas longitudinales, para diseñosde flujo paralelo a los tubos, son especialmente aplicables en servicios donde lacaída de presión es pequeña y el fluido en el lado de las aletas es limpio. Las aletastransversales son generalmente para diseños de flujo perpendicular a los tubos.Este tipo de superficie se emplea cuando, debido a las propiedades detransferencia de calor de un fluido, existe una resistencia alta para el flujo de calor,mientras que las propiedades del otro fluido permiten una resistencia baja. Elfluido con la resistencia alta al flujo de calor se pone en contacto con la superficiede las aletas. En los documentos PDVSA–MDP–05–E–02/ 03 se presentanlas guías para la utilización de las superficies extendidas en los intercambiadoresde carcaza y tubos.




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4.5.5 Intercambiadores de placas

Desde 1930 los intercambiadores de placa han sido usados en la industria químicay de alimentos. Actualmente su uso se ha extendido considerablemente hacia laindustria petrolera, especialmente cuando se requiere un sistema de intercambiode calor compacto y flexible en rangos de temperatura por debajo de 250 °C (482°F) y 2533 kPa man. (368 psig).

En estas unidades, la superficie de transferencia de calor es construida deplanchas de metal en lugar de tubos. Estas planchas pueden ser de superficie lisa,corrugada o canalizada. Dependiendo del tipo de superficie de la plancha y de laconfiguración de la unidad, se conocen cuatro (4) tipos de intercambiadores deplaca, a saber : (1) intercambiadores de placas en espiral (Spiral Plate), (2)intercambiadores de placas con empacadura (Plate–and–Frame Exchanger), (3)intercambiadores de placas con aletas (Plate–and–Fin Exchanger) y (4)intercambiadores de laminas repujadas (Patterned Plates).

Dada la poca experiencia existente en estos tipos de intercambiadores, tanto enla IPPCN como en la compañías de ingeniería, este manual recomienda que eldiseño de estas unidades sea realizado por los vendedores o fabricantes de estasunidades, dada su experiencia en dicha área.

1. Intercambiadores de placas en espiral (Spiral Plate).– Estas unidadesconsisten, esencialmente, de dos planchas paralelas, enrolladas en espiraly soldados, adecuadamente, los extremos alternos de las planchasadyacentes para formar un par de canales concéntricos. Las planchas sonseparadas por protuberancias abollonadas en una de las planchas. Un fluidoentra en el centro del espiral y fluye hacia afuera; mientras el otro entra enla periferia y fluye hacia el centro, en contracorriente. Debido a la trayectoriaen espiral de los fluidos, estas unidades presentan un coeficiente global detransferencia de calor más alto que las unidades convencionales y unareducción de la formación de depósitos de sucio. En la mayoría de losservicios no presentan problemas de expansión térmica y son relativamentefáciles de limpiar. Son utilizables en el manejo de fluidos viscosos o concontenido de solidos, y como condensadores o reboilers. En la Figura 9.ase muestran versiones de este tipo de equipos.

2. Intercambiadores de Placas con Empacadura (Plate–and–FrameExchanger).– En la Figura 9.b se muestra un intercambiador típico deplacas. Estas unidades consisten en un conjunto de planchas de metal muydelgadas y corrugadas, mantenidas juntas en un bastidor y selladas en susbordes, para prevenir fugas hacia afuera, por una empacadura compresible,formando así una serie de pasadizos estrechos e interconectados, a travésde los cuales son bombeados los fluidos. El fluido caliente y el frío siguenpasadizos alternos y el calor es transferido a través de las planchas con unaresistencia térmica relativamente baja. El bastidor es una estructura rígida




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formado por una placa fija en un extremo y una columna de soporte en el otro,conectados ambos en el tope por una barra de sustentación y en el fondo porun riel guía. Estas unidades resultan atractivas para su uso en lugaresconfinados o sensibles al peso, como barcos o plataformas costa afuera (porejemplo, plataformas de producción en el Lago de Maracaibo), debido a quelas superficies de transferencia son relativamente compactas y livianas.Pueden ser fabricadas con cualquier metal, aunque acero al carbono es pocousado porque el equipo no sería competitivo con las unidades de tubo ycarcaza. Los rangos de temperatura y presión son limitados a valoresrelativamente bajos, debido al material de la empacadura y de construcción.

3. Intercambiadores de placas con aletas (Plate–and–Fin Exchanger).–Los intercambiadores de placas con aletas representan la forma mascompacta de superficie de transferencia de calor, por lo menos en el casousual donde los fluidos deben mantenerse separados. El peso también esmantenido al mínimo. La presión de diseño puede alcanzar hasta 4826 kPaman. (700 psig.) y la temperatura en el orden de los 800°C (1472°F),inclusive temperaturas mas altas pueden usarse, si se utiliza como materialde construcción, cerámica. Usualmente, el material de construcción esaluminio y las condiciones máximas de diseño son 4100 kPa man. (600 psig)y 67°C (150°F). Estas unidades son construidas de múltiples capas de hojasde metal corrugadas (aletas), formando una especie de matriz porosa ocorrugada, colocada entre láminas planas de metal que sirven comotabiques separadores, como se muestra en la figura 9.c. El fluido entrandoy saliendo de de la matriz corrugada es controlado por distribuidores, con unabarra lateral solida usada para prevenir que un fluido entre en los canales delotro fluido. Mas de un fluido puede ser manejado en una sola unidad,mediante el arreglo adecuado de los distribuidores. El conjunto de matrizcorrugada, laminas planas y barras laterales es soldado con una soldadurafuerte, resultando en una estructura resistente y rígida con una densidadvolumétrica del área de transferencia de calor muy alta. Sin embargo, estasunidades presentan limitaciones en cuanto a su tamaño, materiales deconstrucción y limpieza. Siendo esta última su limitación mas generalizada,puesto que el tipo de construcción (completamente soldada y estrechospasadizos) no permite el acceso para una limpieza mecánica, y el uso dequímicos no resulta completamente satisfactorio dada la dificultad depenetración del fluido de limpieza. Por lo tanto, este tipo de unidades sonespecificadas para servicios de fluidos limpios, siendo el área mas común deaplicación los procesos criogénicos, tales como producción de gas naturalliquido, purificación de hidrógeno etc., y actualmente se usan en las plantasde etileno.

4. Intercambiadores de láminas repujadas (Patterned Plates).– En estasunidades las superficies de transferencia de calor son construidas con dosplanchas de metal, una de las cuales o ambas son repujadas, unidas con




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soldadura normal o de latón de tal manera que forman canales parecidos aun serpentín. Un fluido circula a través de dichos canales y el otro alrededorde la superficie externa de las planchas. Estas unidades son poco costosas,livianas y fáciles de limpiar en el lado externo. Su aplicación principal es elenfriamiento y calentamiento de tanques. Las unidades conocidas como losIntercambiadores Lamella o Ramen son construidos soldando estassuperficies de transferencia en una placa de tubos para formar un haz detubos que es colocado en una carcaza. Aunque generalmente se construyenpara presiones hasta 1724 kPa man. (250 psig), pueden ser diseñadas parapresiones tan altas como 10342 kPa man. (1500 psig).

4.5.6 Intercambiadores de tipo espiral (“Hampson Coil”)

Los intercambiadores de tubos en forma de espirales consisten de un grupo deserpentines concéntricos enrollados en forma de espiral, los cuales estánconectados a placas o cabezales de tubos. Entre sus características se puedenmencionar las siguientes: son económicos, de fácil instalación y limpieza; seutilizan para flujo en contracorriente, no tienen problemas de expansióndiferencial, son compactos y pueden ser usados para el intercambio de calor dedos o más fluidos. Estas unidades se utilizan normalmente en las aplicacionescriogénicas, donde la presión de proceso es 4500 kPa man. (650 psig) o mayor;siendo particularmente útiles en el manejo de fluidos viscosos y aplicables comocondensadores o rehervidores.

El documento PDVSA–MDP–05–E–05 presenta detalles adicionales sobreestas unidades.

4.5.7 Otros tipos de intercambiadores de calor

La mayoría de los tipos de intercambiadores se describieron previamente en lassubsecciones precedentes, pero ello no significa que se ha agotado ladisponibilidad de dispositivos para transferencia de calor; muchas otrasconfiguraciones especiales se encuentran disponibles en el mercado.

A continuación se describen brevemente algunos tipos de intercambiadores quese utilizan en la IPPCN bajo consideraciones especiales de proceso y/omateriales. Para mayor información sobre estos intercambiadores, consulte lasreferencias 7, 8, 9, y 13 mencionadas en la sección 3. Adicionalmente, cuando serequiere utilizar este tipo de intercambiadores, se especifica normalmente el calora transferir dejándole el diseño a los fabricantes de este tipo especial de equipos,quienes disponen de metodología de diseño, datos, experticia y garantizan laoperabilidad de los mismos.

1. Intercambiadores tipo superficie raspadora (Scraped–Surface).– Losintercambiadores tipo superficie raspadora tienen un elemento rotatorioprovisto de una cuchilla sujeta a un resorte, la cual sirve para limpiar lasuperficie de transferencia de calor. Estos equipos pueden ser de baja (15




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a 150 rpm) y alta velocidad (200 a 2000 rpm) y ambos se utilizangeneralmente en plantas donde el fluido es muy viscoso o tiene tendencia aformar depósitos, como en las plantas de extracción de parafinas (porejemplo: La Refinería de San Roque, CORPOVEN, S. A.). Las unidades dealta velocidad son especialmente usadas en aquellos servicios donde serequiere un corto tiempo de residencia para prevenir la formación dedepósitos y la cristalización. Estos intercambiadores son de construccióntipo doble tubo. El tubo interno, el cual lleva las cuchillas, se encuentradisponible en diámetros nominales de 150, 200 y 300 mm (6, 8 y 12 pulg,respectivamente). El tubo externo, el cual forma un pasadizo anular pordonde fluye el medio enfriante o refrigerante se dimensiona de acuerdo a lasnecesidades del caso en cuestión. El arreglo más común consiste en unmáximo de 10 secciones horizontales de 300 mm (12 pulg) de diámetro o unmáximo de 12 secciones horizontales de diámetro menor, conectadas enserie o series/paralelo formando dos filas verticales sobre una estructuraadecuada. Este tipo de arreglo se denomina soporte (“Stand”). Motores ycadena, o engranajes, más los protectores apropiados complementan elsoporte (“Stand”). La secuencia normal de procesamiento incluye uno o másintercambiadores de soporte, seguidos de uno o más enfriadores de soporteen servicio refrigerante.

2. Intercambiadores tipo bayoneta.– Un intercambiador tipo bayonetaconsiste de un par de tubos concéntricos, con el tubo externo soldado en unode sus extremos. El tubo interno o bayoneta sirve únicamente para suplir elfluido al ángulo localizado entre el tubo externo o funda y el interno. Latransferencia de calor ocurre solamente a través del tubo externo, el cual estáhecho normalmente de una aleación muy costosa y el interno de acero alcarbono. Son unidades de gran utilidad cuando existe una diferenciaextremadamente alta entre el fluido del lado de la carcaza y el del lado de lostubos, ya que todas las partes sujetas a expansión diferencial, se muevenlibre e independientemente una de la otra; se utilizan en servicios con cambiode fase donde no es deseable tener un flujo bifásico en contra de la gravedad;son adecuadas en servicios en vacío, debido a su baja caída de presión yalgunas veces se coloca en tanques y equipos de proceso paracalentamiento y enfriamiento. Los costos por metro cuadrado para estasunidades son relativamente altos, ya que solamente el tubo externotransfiere calor al fluido que circula por la carcaza.

3. Enfriadores de película vertical descendente.– Los intercambiadores depelícula vertical descendente son del tipo de cabezal de tubos fijo. El aguase controla mediante un instrumento de medición de la entrada de cada tuboy fluye por el interior de éstos, formando una película densa.

4. Enfriadores de serpentín (Worm Coolers).– Estos enfriadores consistenen serpentines sumergidos en un recipiente con agua. Aunque estos




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enfriadores son de construcción simple, son extremadamente costosos pormetro cuadrado de superficie. Se utilizan solamente por razones especiales,por ejemplo, cuando se requiere un enfriamiento de emergencia y no existeotra fuente de agua disponible. La caja contiene agua suficiente para enfriarel líquido en caso que ocurra una perturbación en la unidad y el agua deenfriamiento falle. Cuando se decide instalar estos equipos, los mismosdeberían utilizarse regularmente como parte del circuito de enfriamiento dela unidad.

5. Condensadores de contacto directo (Barométricos).– Un condensadorde contacto directo consiste en una torre pequeña, en la cual el agua y elvapor circulan juntos. El vapor condensa mediante el contacto directo conlas gotas de agua. Su nombre se deriva del término “cola de tubería larga”(“Long Tailpipe”) o “pata barométrica” (“Barometric Leg”), la cual se requierecuando es necesaria una descarga de condensado continua. Las unidadesde contacto directo se utilizan solamente cuando las solubilidades del medioenfriante y del fluido de proceso, son tales que no se crean problemas decontaminación del agua o del producto. Las pérdidas del fluido de procesoen el medio enfriante también deben evaluarse.

6. Enfriadores de cascada.– Un condensador de cascada está constituido poruna serie de tubos colocados horizontalmente uno encima del otro y sobrelos cuales gotea agua de enfriamiento, proveniente de un distribuidor. Elfluido caliente generalmente circula en contracorriente respecto al flujo deagua. Los condensadores de cascada se utilizan solamente donde el fluidode proceso es altamente corrosivo, tal como sucede en el enfriamiento deácido sulfúrico. Estas unidades también se les conoce con el nombre deenfriadores de trombón (“Trombone Coolers”), enfriadores de gotas oenfriadores de serpentín.

7. Intercambiadores de grafito impermeable.– Los intercambiadores degrafito impermeable se utilizan solamente en aquellos servicios que sonaltamente corrosivos, como por ejemplo, en la extracción de isobutano y enlas plantas de concentración de ácidos y dímeros. Estas unidades seconstruyen en diferentes formas:

a. Los intercambiadores de grafito cúbico consisten de un bloque cúbicocentral de grafito impermeable, el cual es agujereado para proveerpasadizos para los fluidos de proceso y de servicio. Los cabezalesestán apernados a los lados del cubo de manera de distribuir el fluido.Los cubos se pueden interconectar para proveer área adicional detransferencia de calor.

b. Los intercambiadores de grafito tipo bloque consisten de un bloque degrafito impermeable encerrado en una carcaza cilíndrica. El fluido deproceso (lado de los tubos) fluye a través de pasadizos axiales en el




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bloque, y el fluido de servicio (lado de la carcaza), circula porpasadizos transversales en el bloque.

c. Los intercambiadores de grafito de carcaza y tubos son iguales a losintercambiadores corrientes de carcaza y tubo, excepto que los tubos,las hojas de tubos y cabezales están construidos de grafitoimpermeable.

4.6 Consideraciones generales de diseño

4.6.1 Generalidades

La velocidad de transferencia de calor de un fluido a otro, a través de una paredde metal es proporcional al coeficiente global de transferencia de calor, el área dela pared y a la diferencia de temperatura entre el fluido caliente y el frío:

Q � Uo x A x DTMe (Ec. 1)

donde:

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En unidadesSI

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En unidadesinglesas


Q ÁÁÁÁÁÁ

=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Velocidad de transferencia decalor


W ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

BTU / h

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

UoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Coeficiente global detransferencia de calor basado enel área externa de la superficiedel metal

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

W / m2 °CÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

BTU / hpie2 °F


A ÁÁÁÁÁÁ

=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Area externa de la superficie delmetal a través de la cual ocurre latransferencia de calor


m2 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pie2

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

DTMeÁÁÁÁÁÁÁÁ

=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Diferencia de temperaturasmedias logarítmicas entre losfluidos caliente y frío


°CÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

°F

Cuando se especifica un intercambiador de calor, el diseñador casi siempreconoce o puede calcular sin mucha dificultad, los términos Q y DTMe para lascondiciones de proceso dadas. Para obtener el valor apropiado del área detransferencia de calor requerida, se necesita evaluar solamente el coeficiente Uo.Desafortunadamente, Uo es función del diseño y de las velocidades deensuciamiento. Por esta razón, el diseño de un intercambiador de calor requiereun cálculo de ensayo y error (tanteo).




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El procedimiento general utilizado en el diseño de intercambiadores de calor sedescribe en la sección 5.

4.6.2 Coeficiente global de transferencia de calor (U0)

Esta disertación teórica sobre los coeficientes globales de transferencia de calores aplicable a todos los tipos de intercambiadores, excepto los de contacto directo.

Cuando el calor fluye desde un fluido que circula por un lado de un tubo a otro fluidoque circula por el otro lado del tubo, dicho calor debe vencer las resistenciassiguientes:

– Rio, la cual es la resistencia de la película laminar del fluido en el interior del tubo,referida al área externa del tubo.

– rio, la cual es la resistencia (factor de ensuciamiento) del material extrañodepositado en el interior de tubo, referida al área externa del tubo.

– rw, la cual es la resistencia de la pared del tubo.– ro, la cual es la resistencia (factor de ensuciamiento) del material extraño

depositado en el exterior del tubo.– Ro, la cual es la resistencia de la película laminar del fluido en el exterior del tubo.La suma de estas cinco resistencias se denomina resistencia total Rt y se definecomo:

Uo �1Rt

(Ec. 2)

Los factores de ensuciamiento rio y ro se estiman basados en la experiencia outilizando los valores típicos que se muestran en la Tabla 5. El término rw se calculaa partir del espesor y la conductividad térmica del metal. Rino y ro son funcionesde la velocidad másica y de las propiedades físicas del fluido, y se evalúan a partirde las correlaciones dadas en las subsecciones siguientes. Estas correlacionesestán dadas en términos de hio y ho, donde 1/Ro = hi y 1/Rio = hio. Los términos“h” se denominan “coeficientes de película”.

Los términos de resistencia se expresan por unidad de área (m2 o pie2). El árease refiere a los metros cuadrados (pie2) de superficie, donde ocurre la resistencia.Como las resistencias se suman para obtener una resistencia total, cadaresistencia debe estar referida a una misma área en lugar de a su propia área. Estoracionaliza los términos y hace posible que puedan adicionarse. Es prácticacomún utilizar el área externa de los tubos, como base para los cálculos y laespecificación de los intercambiadores. Esto se indica normalmente con elsubíndice “io”, como se mostró anteriormente. Por ejemplo, “hio” es el “coeficienteinterno” basado en el área externa del tubo. Para un tubo, hio = hi (di/do), dondehi es el “coeficiente interno” basado en el área interna del tubo. Este factor ya hasido incluido en las correlaciones presentadas en este manual.




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La hoja de especificación de intercambiadores de calor, que se muestra en laFigura 1., indican que dos coeficientes totales de transferencia de calor deberíanser calculados; se debería calcular un coeficiente limpio y otro sucio (La hoja deespecificación de los enfriadores de aire se muestra en el documentoPDVSA–MDP–05–E–03). El coeficiente limpio (“Commercially CleanCoefficient”) es el coeficiente total que puede esperarse cuando un intercambiadornuevo se pone por primera vez en servicio. Este coeficiente se calcula de lamanera siguiente:

1Uc

� Rc � Rio � Ro � rw � F1(Ec. 3)

El factor F1 (F1 = 0.0002 m2 °C/W = 0.001 h.pie2 °F / BTU) es una resistencia quese estima por el ensuciamiento de un intercambiador nuevo debido a loslubricantes utilizados durante la expansión (Tube Roller Lubricants) de los tubos,la corrosión causada por la prueba hidrostática del equipo, etc. Se supone queesta resistencia se divide uniformemente entre las superficies del lado de lacarcaza y del lado de los tubos.

4.6.3 Temperaturas de operación

Las temperaturas de operación de un intercambiador son establecidas por lascondiciones del proceso. Sin embargo, en ciertos casos, el diseñador delintercambiador puede establecer las condiciones de operación, pero estas enningún caso pueden ser menores que las mínimas requeridas por el proceso. Acontinuación se presentan criterios para la selección de la temperatura deoperación:

1. Temperatura de las corrientes a almacenaje – La temperatura máxima deuna corriente enviada a un almacenaje abierto a la atmósfera, se establecegeneralmente de acuerdo a criterios de seguridad, aspectos económicos oconsideraciones especiales del proceso (Ver documentoPDVSA–MDP–08–SG–01):

a. Criterios de seguridad – Una corriente enviada a un tanque situadoa nivel del mar y abierto a la atmósfera, no debería exceder latemperatura a la cual su presión de vapor verdadera sea 89.6 kPa abs.(13 psia). Este valor se reduce 11.3 kPa, por cada 1000 m (0.5 psi porcada 1000 pie) de elevación. Para las corrientes pesadas cuyapresión de vapor verdadera es difícil de determinar, la temperaturamáxima a almacenaje debería ser el valor más bajo entre 28°C (50°F)por debajo del punto inicial de ebullición ASTM y 8°C (15°F) por debajodel punto de inflamación mínimo. Las corrientes no deberían enviarsea almacenaje a temperaturas superiores de 90 a 120°C (200 a 250°F).Si se opera en este rango de temperatura o por encima de él, el agua




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remanente en el tanque podría evaporarse ocasionando underramamiento del tanque.

b. Aspectos económicos – La selección de la temperatura óptima deuna corriente enviada a un tanque de techo cónico, se basageneralmente en un balance económico entre el costo en que seincurre al aumentar la superficie del enfriador y el consumo de aguade enfriamiento, y el ahorro que se produce al reducir las pérdidas porvaporización del producto enviado a almacenamiento. El método paradeterminar las pérdidas por vaporización se presentan en losBoletines API siguientes:

• API Bulletin 2516 “Evaporation loss from low–pressure tanks (R1993)”

• API Bulletin 2517 “Evaporative loss from floating root tanks thirdedition; Addendum – 1994”

• API Manual of Petroleum Measurements Standards Ch 19 –Evaporative loss measurement Section 1 – “Evaporative loss fromfixed–roof tanks (Supercedes Bulletin 2518).

• API Bulletin 2519 “Evaporation loss from internal floating roof tanks(R 1990)”.

Como las pérdidas en un tanque de techo flotante son despreciables,la temperatura óptima es la máxima que se permita por razones deseguridad (Consulte al respecto el Manual de Ingeniería de Riesgosde PDVSA).

c. Consideraciones especiales – La oportunidad para optimizar latemperatura de una corriente que va a almacenaje es mayor para losproductos intermedios. Sin embargo, se requieren consideracionesespeciales para los casos siguientes:

c.1. Corrientes que se almacenan antes de un proceso que requiere larefrigeración de la alimentación.

c.2. Corrientes cuyas propiedades se degradan permanentemente atemperaturas altas de almacenamiento.

c.3. Corrientes que se almacenan antes de ser mezcladas. Lastemperaturas de almacenaje de estas corrientes deberían elegirsedespués de considerar las propiedades y la temperatura de la mezcla,suponiendo que no exista pérdidas de calor en el almacenajeintermedio.




http://www.intevep.pdv.com/santp/mir/indice_mir.htm

http://www.intevep.pdv.com/santp/mir/indice_mir.htm

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Además de la alimentación mencionada anteriormente, latemperatura de una corriente que va al almacenaje final, está limitadanormalmente a un máximo de 57°C (135°F), si el producto tiene queser transportado por barco o tanquero. Sin embargo, algunas vecesse utilizan temperaturas superiores a los 65°C (150°F), pero elprocedimiento de operación a temperaturas elevadas tiene que seraprobado por el personal de embarque.

2. Temperatura del agua de enfriamiento – Las temperaturas de salidamáximas permitidas para el agua de enfriamiento (determinadas porconsideraciones de ensuciamiento), en enfriadores que no sean recipientesllenos de agua son las siguientes (Box Coolers):

• Agua Salada 48°C (120°F)

• Agua Salobre 51°C (125°F)

• Agua Dulce 54°C (130°F)

La temperatura máxima de operación utilizada para un proyectodebería verificarse con el cliente, ya que ésta tiene una influenciaimportante en la determinación de la superficie.

Otro criterio igual o más importante, es el de la máxima temperaturapermitida para la película del agua de enfriamiento. Esta es latemperatura de película promedio a la salida del agua. Los límites sonlos siguientes:

• Agua Salada 60°C (140°F)

• Agua Dulce 65°C (150°F)

Para los intercambiadores tipo serpentines sumergidos en recipientescon agua, la temperatura de salida máxima del agua de enfriamientoes 65°C (150°F), tanto para el agua salada como el agua dulce. Si sepermite que las temperaturas de película del agua excedan los valoresanteriores, puede ocurrir un ensuciamiento catastrófico.

En aquellos casos donde la temperatura de salida de la corrientecaliente es igual o menor que la temperatura de salida máximapermitida del agua de enfriamiento, se requiere hacer un pequeñoestudio económico para determinar la temperatura óptima de salidadel agua. Este estudio consiste en comparar superficie versusrequerimientos de agua de enfriamiento, para diferentes valores detemperatura de salida del agua. Sin embargo, para este caso latemperatura de salida del agua se determina diseñando elintercambiador de manera tal que el factor de corrección de ladiferencia de temperaturas media logarítmica (Fn) sea igual al valormínimo permitido (0.8). Se debe mantener presente la posibilidad deutilizar una unidad de dos pasos en la carcaza o dos carcazas en serie,para estas situaciones.




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Algunas veces, un condensador o un enfriador puede diseñarseutilizando una gran cantidad de agua de enfriamiento con unatemperatura de salida relativamente baja. Cuando este sea el caso, sedebería tener presente la posibilidad de reutilizar esta agua en otrosenfriadores, donde la temperatura de salida del agua sea igual a lamáxima permitida. Los intercambiadores tipo serpentín sumergido enrecipiente con agua operan con agua que ha sido utilizadapreviamente.

En la Tabla 4 se presenta una lista de las temperaturas de entrada delagua de enfriamiento, que se recomienda utilizar en el diseño deacuerdo a la ubicación de la refinería y al tipo de agua.

3. Temperatura de aproximación– La selección del arreglo óptimo de unaserie de intercambiadores (tren de intercambiadores), requiere de un estudioeconómico más complejo debido al gran número de variables que se tienenque considerar. En muchos casos, no solamente el calor total requerido sedebe distribuir entre los intercambiadores y un horno (o vapor), sino que sedebe tener en cuenta que este calor puede ser suministrado por otrascorrientes de diferentes niveles de entalpía, que se encuentren disponibles.Se deben considerar los costos de inversión de los intercambiadores,enfriadores y el horno (o calentador a vapor). Los costos de operación deestos equipos también deben incluirse. Es posible transferir mucho calor alextremo frío de un tren de intercambiadores de calor o requerir un áreaexcesiva en un punto más distante donde la corriente que se calienta haaumentado su temperatura. También, cuando se desea obtener la mayorcantidad de calor que sea posible, la temperatura de aproximación(diferencia de temperatura entre las temperaturas de salida de las corrientes)que se utilice debe ser pequeña, de manera tal que el diseño resulteeconómico. En aquellos casos donde el costo del combustible es alto (mayorde $1.40 por millón kJ (1.5$ por millón de BTU)), es muy importante efectuarun análisis crítico a la parte económica. Para mayores detalles versubsección 4.9.

4.6.4 Diferencia efectiva de temperatura

A. Sin cambio de fase

La diferencia de temperatura efectiva, DTMe, entre los fluidos caliente y frío es lafuerza motora del mecanismo de transferencia de calor. Esta temperatura secalcula a partir de la diferencia de temperatura media logarítmica encontracorriente, la cual se corrige mediante factores, los cuales toman enconsideración el arreglo de flujo que se vaya a utilizar.

B. Con cambio de fase

En el caso de condensación o vaporización, la relación entre Q y la temperaturadel fluido no es lineal. En este caso, se hace necesario dividir el intercambiador en




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zonas de manera tal que Q sea aproximadamente lineal con las temperaturas paracada zona. Basadas en las diferencias de temperaturas media logarítmicas y loscalores transferidos en cada una de las zonas, se obtiene un DTMe total para todoel intercambiador. Los métodos que se utilizan para obtener el DTMe se presentanen los documentos que tratan sobre cambio de fase (PDVSA–MDP–05–E–02

03/ ).

4.6.5 Factores de ensuciamiento

Las resistencias a la transferencia de calor debidas al ensuciamiento soncausadas por sedimentos, polímeros y otros depósitos que se forman en lasparedes internas y externas de los tubos de los intercambiadores de calor. Losvalores que se utilizan en el diseño toman en cuenta las resistencias que seesperan durante la operación normal del equipo y un tiempo de servicio razonableentre los períodos de limpieza. Los factores de ensuciamiento se representan conlos símbolos rio y ro.

En la Tabla 5 se presentan los factores de ensuciamiento normales para diferentestipos de servicio, basados en las recomendaciones de la Asociación deFabricantes de Intercambiadores Tubulares (TEMA) y en la experiencias pasadasde la IPPCN. Observe que estos factores aplican a la superficie sobre la cual elensuciamiento ocurre. Aunque parece algo ridículo ajustar un valor de pocaprecisión a un área de referencia, este paso se requiere para los cálculos porcomputadora y se hace durante los cálculos manuales con el propósito de serconsistente. Los factores de ensuciamiento tabulados pretenden evitar que elintercambiador transfiera menos calor que el requerido por el proceso, durante unperíodo aproximado de un año a un año y medio. Sin embargo, esta tabla essolamente una guía, ya que cuando exista información que pueda ser utilizadapara determinar con precisión el factor de ensuciamiento para un servicio enparticular, este factor debería utilizarse en lugar de los valores que se presentanen la Tabla 5.

La importancia de los factores de ensuciamiento depende del valor del coeficientede transferencia de calor limpio, Uc; mientras mejor sea este coeficiente másimportante es el factor de ensuciamiento. Después de un cálculo preliminar de Uc,es fácil determinar el efecto que tiene el doblar (o disminuir a la mitad) los factoresde ensuciamiento que se han supuesto sobre el tamaño del intercambiador. Sieste efecto es pequeño (5% o menos), no se justifica determinar un factor deensuciamiento más preciso. Sin embargo, muchas veces el Uc es tan grande queel tamaño del intercambiador depende exclusivamente del valor del factor deensuciamiento. En estos casos, se debería examinar minuciosamente los datosde planta que se encuentran disponibles.

Para el diseño de intercambiadores es muy importante considerar los criteriossiguientes sobre ensuciamiento:




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1. El ensuciamiento no es usualmente severo por debajo de los 120°C (250°F).

2. El ensuciamiento es más severo cuando los hidrocarburos se calientan quecuando se enfrían. Esto se cumple particularmente para los crudos quecontienen sales disueltas en el agua y sólidos suspendidos. El tren deprecalentamiento de crudo de las unidades de destilación, muchas vecesincluye un desalador o un tambor vaporizador para remover el agua antesque el crudo alcance la temperatura de evaporación del agua. De estamanera, se reduce el ensuciamiento de los intercambiadores de crudocausado por las sales.

3. La vaporización en un intercambiador puede causar ensuciamiento severo,debido a la concentración, de depósitos en el líquido remanente hasta elpunto de sobresaturación.

4. Altas velocidades tienden a reducir el ensuciamiento. Esto se cumpleespecialmente en los casos de agua de enfriamiento que contiene sal, crudocon arena y gases con partículas.

5. La alimentación a los hidrofinadores, reformadores catalíticos y plantas dedesintegración catalítica, muchas veces se ve afectada por un proceso deensuciamiento severo debido a las reacciones orgánicas con oxígeno, queocurren mientras la alimentación se encuentra almacenada en los tanques.Este proceso de ensuciamiento puede reducirse estableciendo unaatmósfera de gas inerte en los tanques de almacenamiento.

6. Los fondos de una torre de destilación de crudo, aunque son pesados y seencuentra a una temperatura elevada, no ocasionan normalmente muchoensuciamiento (siempre y cuando la temperatura de la zona de vaporizacióninstantánea no sea excesiva).

4.6.6 Caída de presión

La caída de presión en un intercambiador es producto de tres tipos de pérdidas:las pérdidas por fricción debido al flujo, las pérdidas debidas a cambios en ladirección del flujo y las pérdidas causadas por la expansión y contracción en lasentradas y salidas de las boquillas y tubos. El método para calcular la caída depresión es diferente para cada tipo de intercambiador y se discutirá en lassubsecciones correspondientes. En la tabla 6 se presentan valores típicos decaída de presión en intercambiadores.

El diseño de un intercambiador de calor esta basado usualmente en un balanceeconómico entre el costo de la superficie del intercambiador y el costo de lasbombas o compresores. El costo de un servicio, como por ejemplo el agua, seincluye con frecuencia en este balance económico. Velocidades másicas altas através del intercambiador permiten un coeficiente de transferencia mayor y unárea menor, pero se requiere una caída de presión mayor. Esta situación requiere




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de una instalación con costos de inversión y operación de la bomba o el compresormayores y un costo de inversión del intercambiador menor. En algunas ocasiones,un sistema en particular puede tener una caída de presión excesiva, la cualdebería ser utilizada para minimizar el costo del intercambiador.

En general, la necesidad de hacer un balance económico detallado entre la caídade presión y el área del intercambiador, puede determinarse observando el efectoque tiene el coeficiente de película individual sobre el coeficiente total detransferencia de calor. Poco se gana especificando una caída de presión mayorpara un fluido en un intercambiador, si el otro fluido tiene un coeficiente de películasignificativamente bajo. Para tales casos, un balance económico detallado esinnecesario.

No es deseable tener altas caídas de presión, ya que éstas contribuyen a laerosión, requiriendo el uso de internos de espesor excesivo y de válvulas,accesorios o tuberías de una clasificación mayor en el circuito del intercambiador.

4.6.7 Temperatura y presión de diseño

Los criterios presentados en el documento PDVSA–MDP (Pendiente) (ConsultarMDP versión 1986, Sección 2) (Temperatura de diseño, presión de diseño yclasificación de bridas) deberían ser seguidos al fijar las condiciones de diseño.

C. Presión de diseño

Las presiones de diseño de los lados caliente y frío de un intercambiador sedeterminan independientemente en base a las condiciones de operación., segúnlos siguientes criterios (para mayores detalles ver el documento PDVSA–MDP(Pendiente) (Consultar MDP versión 1986, Sección 2).

1. La presión de diseño debe ser igual a la máxima presión de operaciónesperada mas el mayor valor entre un 10% de dicha presión y 172 kPa man.(25 psig).

2. La mínima presión de diseño debe ser 207 kPa man. (30 psig).

Ocasionalmente, uno de los pases internos de un intercambiador puedefallar. Entonces el lado de presión alta podría ejercer su presión sobre el ladode presión baja. Si la presión de diseño del lado de presión baja es mayor oigual a los dos tercios de la presión de diseño del lado de presión alta, no serequiere ninguna consideración adicional en caso que alguno de los internosfalle. Los intercambiadores se prueban hasta por lo menos 150% de lapresión de diseño y pueden utilizarse satisfactoriamente bajo esta presiónpor períodos cortos de tiempo.

Si la presión de diseño del lado de presión baja es menor que dos tercios dela presión de diseño del lado de presión alta, se debe examinar el sistemapara ver que pasaría cuando ocurra un flujo rápido a través de un paseinterno que haya fallado. Si existe un camino adecuado de escape para el




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fluido de alta presión o si una válvula de control automática abre de manerade proveer una vía de escape adecuada, no es necesario tomar en cuentaconsideraciones adicionales. Pero si la vía de escape puede ser bloqueada,o es inadecuada, el diseñador debería establecer la presión mínima por fallainterna (presión de equilibrio bajo condiciones de una falla interna) que serequiere para manejar esta emergencia (Ver los siguientes documentos:PDVSA–MDP–08–SG–01 sobre Seguridad en el Diseño de Planta;PDVSA–MID–90616.1.022, PDVSA–MDP–08–SA–01/ 02/ 03/ 04/

05 sobre Sistemas de Alivio, y PDVSA–MID–K–366, Safety ReliefProtection Systems). Una vez que esta presión haya sido establecida sedebería considerar los siguientes aspectos:

1. Aún cuando la presión mínima de diseño de la caracaza, debido al espesorde la misma, puede obtenerse por las ecuaciones típicas del código ASME,los estándares TEMA indican (párrafo RCB–7.163), que existe una presiónefectiva de diseño, la cual se cálcula conociendo detalles de contrucción, yque toma en cuenta que la carcaza no es un recipiente, sino que tieneespejos de tubos, banda de sellon, etc.

Debido a que esta información, la mayoría de las veces, no está disponiblepara el diseñador de procesos cuando trabaja en el diseño de un equiponuevo, no será incluída en este manual. Ver estándares TEMA, errata de1990 a la 7ma. edición de 1988.

Cuando se este trabajando con un equipo existente, se recomienda consultara los grupos mecánicos para obtener el valor de presión efectiva de diseñode la carcaza.

2. Si la presión de diseño mínima real es menor que la presión mínima dediseño, se debe utilizar la más económica de las alternativas siguientes:

a. Especificar una válvula de seguridad en el lado de presión baja.

b. Especificar la presión mínima por falla interna, como la presión dediseño del lado de baja presión.

3. En otros tipos de intercambiadores, el cálculo del espesor mínimo de loscomponente requiere un estudio similar al que se hace para losintercambiadores de tubo y carcaza; pero en estos casos, los espesoresmínimos de los componentes pueden estar determinados por limitaciones dediseño o fabricación, por la disponibilidad del material o por espesoresestándar. En un proyecto, el grupo de equipos de transferencia de calordebería ser consultada para que dé asistencia en determinar los espesoresmínimos de los componentes para estos casos.

En ocasiones el lado frío de un intercambiador puede ser bloqueadomanualmente, mientras que el fluido caliente circula por el otro lado,produciéndose una expansión térmica del fluido frío. Esta expansión podría




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ocasionar la rotura de uno de los componentes. Sin embargo, esta situaciónpuede no requerir el uso de una válvula de seguridad. (Ver documentoPDVSA–MDP–08–SG–01, Seguridad en el Diseño de Plantas). Si el ladofrío de un intercambiador puede ser bloqueado debido a la falla de unaválvula automática, como por ejemplo, en el circuito de precalentamiento decrudo, entonces una válvula de alivio térmico en el lado frío deberá serprevista.

D. Temperatura de diseño

Las temperaturas de diseño de los lados caliente y frío de un intercambiador sedeterminan independientemente en base a consideraciones de proceso y usando,normalmente, los siguientes criterios:

1. Para intercambiadores que operan a temperaturas entre 0°C (32°F) y 399°C(750°F), la temperatura de diseño debe definirse como la máximatemperatura de operación esperada mas 14°C (25°F).

2. La mínima temperatura de diseño debe ser 66°C (150°F) paraintercambiadores operando por encima de 0°C (32°F).

3. Para intercambiadores que operan a 0°C (32°F) y a menores temperaturas,la temperatura de diseño debe definirse como la mínima temperatura deoperación esperada.

4. Cuando exista la posibilidad de exponer a los tubos, la placa de tubos y elcabezal flotante a la temperatura de entrada del fluido caliente, comoresultado de la perdida del medio enfriante, estos componentes deben serdiseñados para la máxima temperatura de operación esperada del fluidocaliente.

En el documento PDVSA–MDP– (Pendiente) (Consultar MDP versión 1986,Sección 2) (Temperatura de Diseño, Presión de Diseño y Clasificación de Bridas)se presentan mayores detalles sobre el procedimiento a seguir para definir estacondición de diseño.

En ocasiones un enfriador está localizado inmediatamente después de unintercambiador, el cual ha sido provisto de un desvío. En esta situación, latemperatura y presión de diseño del enfriador deberán basarse en las condicionesde proceso, que prevalecerán cuando el desvío del intercambiador se encuentrecompletamente abierto. Una situación similar puede presentarse conintercambiadores colocados en series.

Para sistemas nuevos de agua de enfriamiento se debe utilizar una presión ytemperatura de diseño de 690 kPa man. (100 psig) y 66°C (150°F),respectivamente, a menos que existan otras instrucciones al respecto. En el casode sistemas existentes, se debe mantener consistencia. Estos valores sonnormalmente lo suficientemente altos para cubrir diferentes condiciones sin




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afectar considerablemente el costo. Si la presión de diseño de la carcaza es muybaja, la presión de diseño de los tubos (agua en el lado de los tubos) debería serreducida, si es posible tomando en consideración la presión de descarga de labomba y la distribución de las pérdidas. De esta manera, se evita un incrementoen la presión de diseño de la carcaza.

4.6.8 Arreglo de las corrientes

Los intercambiadores de carcaza y tubo, múltiples, se conectan usualmente enserie debido a la ventaja que se obtiene en la diferencia de temperatura efectiva,DTMe. La única razón para tener arreglos de unidades múltiples en paralelo esevitar exceder la caída de presión permitida. Los arreglos en paralelo se requierenfrecuentemente en servicios de vapor, tales como condensadores de tope. Esdeseable minimizar el número de carcazas conectadas en paralelo, ya que seevitan problemas de distribución, especialmente en aquellos servicios dondeocurre vaporización.

4.6.9 Tamaño de las boquillas y clasificación de bridas

A. Tamaño de las boquillas

Las boquillas de los intercambiadores que no sean de fabricación estándar, comopor ejemplo los intercambiadores de doble tubo, son del mismo tamaño de la líneaa la cual están conectadas. Debido a consideraciones de velocidad y caída depresión, el tamaño de las líneas y boquillas es usualmente más crítico en losservicios de vapor que en los de líquido. También se debería verificar el ∆P a travésde las boquillas en los servicios de caída de presión baja. No se deberían utilizarboquillas de diámetro mayor que 1/2 el diámetro del intercambiador por razonesmecánicas.

Los sistemas de tuberías alrededor de los intercambiadores, los cuales incorporanválvulas múltiples, especialmente aquéllos con válvulas de control de ∆P alto,deberían examinarse de manera crítica. En tales casos, se puede lograr un ahorrosustancial reduciendo el tamaño de las boquillas del intercambiador y de lasválvulas. Sin embargo, el tamaño de las boquillas no debería reducirse hasta elpunto en que la caída de presión a través de las boquillas sea excesiva o ocurranproblemas de golpeteo (Impingement Problems).

B. Clasificación de las bridas

Las bridas se clasifican de acuerdo a la temperatura y presión de diseño de cadauno de los lados del intercambiador y tomando en consideración la informaciónque se presenta en el documento PDVSA–MDP– (Pendiente) (Consultar MDPversión 1986, Sección 2). Las clases de bridas de entrada y salida pueden serdiferentes en un mismo intercambiador, si ocurre un calentamiento o enfriamientosuficiente dentro del mismo.




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4.6.10 Disposición de las unidades, localización de las boquillas y tuberías

A. Disposición de las unidades

Normalmente, los intercambiadores de calor se colocan horizontalmente. Sinembargo, éstos se pueden colocar verticalmente cuando se minimiza la deposición de sólidos (como por ejemplo, en los intercambiadores para gases dechimenea) y en el caso de los termosifones verticales, donde la vaporizaciónocurre en el lado de los tubos.

B. Localización de las boquillas

Se sugiere utilizar las siguientes reglas como una guía para localizar las boquillasde los intercambiadores:

1. Las corrientes que se calientan o vaporizan deberían fluir desde el fondo altope, independientemente que circulen por el lado de los tubos o de lacarcaza.

2. Las corrientes que se condensan deberían fluir desde el tope al fondo,independientemente de que circulen por el lado de los tubos o de la carcaza.

3. La dirección de flujo de las corrientes que se enfrían está de terminada porel costo de las tuberías.

C. Tuberías

La información sobre tuberías y válvulas en los enfriadores de agua ocondensadores se presenta en el documento PDVSA–MDP– (Pendiente)(Consultar MDP versión 1986, Sección 14).

4.6.11 Desvíos y válvulas de bloqueo

Los desvíos y las válvulas de bloque se utilizan en un intercambiador debido a unao más de las razones siguientes;

1. Control de proceso.– Cuando sea necesario controlar la transferencia decalor en un intercambiador, se debe utilizar uno de los siguientes esquemas:

a. Un desvío simple y 2 válvulas

b. Un desvío y una válvula de tres vías (o dos válvulas mariposa), la cualdivide el flujo entre le desvío y el intercambiador. Vea el documentoPDVSA–MDP– (Pendiente) (Consultar MDP versión 1986,Subsección 12F) para más detalles al respecto.

Una válvula de tres vías es necesaria cuando la caída de presión a través delintercambiador es tan pequeña, que la cantidad de fluido que pasa a través deldesvío es insuficiente aún con el desvío completamente abierto.

2. Filtraciones.– En el caso de que las filtraciones en uno de los lados delintercambiador pudieran ocasionar una contaminación intolerable del otro




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fluido (tal como un intercambiador de vapores de cabecera/alimentación deuna torre de destilación), se debería instalar válvulas de bloqueo y ciegos quepermitan aislar la unidad que tiene filtraciones del resto del sistema. Además,se debería considerar la utilización de tubos soldados a la hoja de tubos uhojas de tubos dobles.

3. Mantenimiento.– Se pueden instalar válvulas de bloqueo y ciegos en amboslados del intercambiador (lado de la carcaza y de los tubos) que permitanremover temporalmente la unidad para mantenimiento.

Cuando se conocen las velocidades de ensuciamiento, y la limpieza es lo únicoque se considera para mantenimiento, la decisión de utilizar válvulas de bloqueoy desvío depende de un balance económico entre el incremento en área delintercambiador (o costo del tiempo que el intercambiador esté fuera de servicio)y las instalaciones requeridas para desvíos.

El haz de tubos del intercambiador puede ser limpiado sin sacarlo de la carcazao removiéndolo. El tiempo de limpieza y los costos se reducen cuando losdepósitos pueden removerse mediante acción o solución química. (ConsultarManual de Inspección de PDVSA, documento PI–10–01–02 Y PI–20–01–00

/01 /02 /03 ). Cuando se emplea limpieza química, se requieren conexionesde 50 mm (2 pulg) (Consultar PDVSA–MID–EA–201–PR). Estas conexionesdeberían ser previstas en las boquillas del intercambiador.

Para la limpieza mecánica se necesita desmantelar la unidad; en el lado de lostubos, esto involucra remover el canal o la tapa del mismo, en el lado de la carcazase requiere remover la tapa de la carcaza y el cabezal flotante, cuando se utilicenherramientas rotatorias para la limpieza. Cuando se utiliza un chorro de agua a altapresión solamente se requiere remover el extremo del canal. El interior de lostubos puede limpiarse mecánicamente una vez que el haz haya sido removido dela carcaza. La limpieza mecánica del exterior del haz de tubos puede realizarsesolamente fuera de la carcaza. El tipo de mantenimiento a ser utilizado debe sercolocado en la hojas de especificación del intercambiador, ya que esto afecta eldiseño mecánico del equipo.

4.6.12 Requisitos especiales

1. Corrientes de cáustico.– Cuando un intercambiador maneja corrientesalcalinas, se debe indicar la concentración en la hoja de especificación. Estose requiere para determinar la necesidad de someter las soldaduras atratamiento térmico. Para mayor información, refiérase al Manual deIngeniería de Diseño PDVSA, en lo referente a consideraciones desoldaduras y metalurgia.

2. Localización del condensador en el piso.– La localización de uncondensador a nivel más bajo que el tambor de destilado (condensador




http://www.intevep.pdv.com/santp/mid/indice_mid.htm

http://www.intevep.pdv.com/santp/mid/indice_mid.htm

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“sumergido”), reduce la cantidad de acero que se requiere para la estructuray simplifica el mantenimiento. Sin embargo, en el caso de un tambor dedestilado a presión constante, el condensador sumergido causa un aumentoen la presión del sistema con respecto a los condensadores elevados; estose debe al cabezal estático de fluido en la línea que conecta al condensadorcon el tambor de destilado. Este incremento de presión determina un puntode ebullición más alto. Esto puede ser significativo en torres que operan apresiones bajas, en unidades que manejan materiales degradables con latemperatura y en torres con rehervidores, cuya temperatura de aproximaciónes baja, o que operan a una temperatura cercana a la crítica en el fondo dela torre.

3. Condensadores totales.– Todos los condensadores totales deberían estarlocalizados a nivel de piso, si el incremento en temperatura debido a lasumersión no es objetable. Cada intercambiador de carcaza y tubossumergido requiere de un venteo de 25.4 mm (1 pulg) (con válvula),conectado al área de vapor del tambor de destilado. Este venteo se utilizapara purgar los incondensables que puedan acumularse en la carcaza delcondensador, cubriendo el área de transferencia de calor.

4. Condensadores parciales.– El aumento de presión que se produce comoconsecuencia de la sumersión de algunos condensadores parciales esdespreciable. Esto se debe a que la densidad del efluente es baja. Sinembargo, la línea que conecta el condensador al tambor de destilado deberíadiseñarse para flujo bifásico anular o tipo atomizado (Spray) (Ver documentoPDVSA–MDP– (Pendiente) (Consultar MDP versión 1986, Sección 14). Laoperación de un condensador a diferentes condiciones trae como resultadoflujos de vapores diferentes a la salida del condensador. Esto puedeocasionar condiciones de flujo y presión inestables en la línea del efluente.

En aquellos sistemas donde estas unidades se utilizan para condensar losvapores de cabecera de una torre de destilación, la inestabilidad de flujo ypresión puede causar una mala operación de la torre, especialmente si éstatiene platos perforado o tipo chorro (“jet”). Por esta razón, se recomiendasumergir el condensador parcial solamente en aquellos casos donde el flujoy composición del efluente del condensador, durante todas las operacionesposibles, no varíe hasta el punto en que el flujo en la línea de salida delcondensador sea inestable. Para todos los otros casos donde elcondensador parcial se utiliza en una torre fraccionadora, se debería elevarel condensador por encima del tambor de destilado.

Los condensadores parciales en sistemas en los cuales los vapores segeneran por otros medios que no sean una torre de destilación, tales comoun reactor, se deberían ubicar por debajo del tambor de condensado, amenos que las condiciones inestables de flujo y presión en la línea delefluente del condensador causen problemas al proceso.




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5. Condensadores sin tambor de destilado.– Debido a que estoscondensadores no utilizan tambores de destilado para la separaciónlíquido–vapor, existen requerimientos especiales de diseño necesarios parala operación adecuada de estas unidades. Estos requerimientos de diseñoafectan el tamaño del condensador y la línea de succión de la bomba. En eldocumento PDVSA–MDP–05–E–02, , se presenta información específicasobre el diseño de estos equipos.

4.7 Consideraciones de diseño para intercambiadores de tubo ycarcaza

4.7.1 Número de carcazas

El número total de carcazas necesarias para un intercambiador es generalmentefijado por la magnitud de la diferencia que existe entre la temperatura de salida delfluido caliente y la temperatura de salida del otro fluido. Esta diferencia es conocidacomo “la extensión del cruce de temperatura”. El “cruce”, además de otrasvariables que se discuten en la Subsección 4.6, determinan el valor de Fn,denominado factor de corrección de temperatura; este factor debe siempre serigual o mayor que 0.80. (El valor de Fn disminuye lentamente entre 1.00 y 0.80,pero luego decrece rápidamente hasta alcanzar un valor cercano a cero. Un valorde Fn menor que 0.80 no puede predecirse con exactitud a través de la informaciónque frecuentemente se usa en diseño de procesos). En un intercambiador de unasola carcaza, Fn es por lo menos 0.80 cuando la diferencia de temperatura es 0°C(0°F). Incrementar el número de carcazas permite aumentar la extensión del crucey/o el valor de Fn.

El número total de carcazas también depende de la superficie total requerida,debido a que el tamaño del mismo está usualmente limitado con respecto almanejo de fluidos. Si no hay restricciones locales debido a la capacidad en elmanejo del haz de tubo o del equipo de limpieza, el área máxima por carcaza estáusualmente limitado a una unidad con una carcaza de un diámetro interno de 1219mm (48 pulg) o un haz de tubo de 13.6 t (15 short tons). (Estas limitaciones no seaplican necesariamente a intercambiadores de lámina de tubo fijos). La limitacióndel diámetro de la carcaza resulta en la siguiente aproximación del número detubos (NT) y el área por carcaza (As), para un intercambiador de 4 pases por lostubos con cabezal flotante fijo y tubos sencillos:




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DiámetroExterno de

tubos

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Arreglo Triangular de TubosÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Arreglo Cuadrado de tubos


DE mm ÁÁÁÁÁÁ

NT ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁAs, 4.88 mÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁAs, 6.10 mÁÁÁÁ

ÁÁÁÁNTÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

As, 4.88 mÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁAs, 6.10 m


19.05 ÁÁÁÁÁÁ

1570 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


553 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

1850ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


650


25.4 ÁÁÁÁÁÁ







38.1 ÁÁÁÁÁÁ






355

NOTA:

Para llevar mm a pulg, dividir por 25.4Para llevar m a pie dividir por 0.3048

En casos especiales, como rehervidores e intercambiadores de placa de tubos fija,se usan, ocasionalmente, grandes áreas por carcaza. (áreas hasta de 2300 m2

(25000 pie2) han sido usados en intercambiadores de placa de tubos fija). Paraestos casos se debería consultar individualmente con las refinerías o el clienteparticular, para ver si éstas están equipadas para manipular carcazas y haces detubos de gran tamaño.

4.7.2 Selección de los Tubos

1. Tipos.–Comúnmente, los tubos para intercambiadores están disponiblescon superficie lisa o aleteada. (Existe una gran variedad de tubos especialesdisponibles, pero estos tubos especiales son raramente usados, porconsiguiente no son discutidos en este documento). La selección de lasuperficie está basada en la aplicación, disponibilidad y economía delsistema.

Los intercambiadores convencionales de tubo y carcaza usan tubos desuperficie lisa. Estos están disponibles en cualquier tipo de material usadoen la fabricación de intercambiadores y vienen en una gran diversidad deespesores. Este tipo de tubos es apropiado para todo tipo deintercambiadores de tubo y carcaza.

En el caso de tubos con aletas pequeñas, las aletas incrementan 2 1/2 vecesel área del tubo liso. Los tubos aleteados deben ser usados donde éstos seaneconómicos para aquellos servicios con un factor de ensuciamiento en ellado de la carcaza de 0.00053 m2°C/W (0.003 hpie2°F/BTU) o menos. Estalimitación debe ser impuesta hasta que se tenga experiencia adicional conel “ensuciamiento de las aletas”, en los casos que se espere un mayorensuciamiento. Las aletas pequeñas nunca deben ser usadas en serviciosdonde la tasa de corrosión exceda 0.05 mm/año (2 mils/año); puesto que lavida de las aletas se reducirá a 3 años o menos. Debido a que los tubosaleteados cuestan entre 50 y 70% más que los tubos lisos (tomando la mismalongitud y espesor de pared), se requiere que el cociente entre la resistenciatotal interna sea de 3 veces ó más, basado en tubos lisos, para justificar los




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tubos aleteados. Esta relación frecuentemente se presenta en rehervidorescalentadores, enfriadores de agua y condensadores operando con fluidosorgánicos.

Para una relación menor que 3, los tubos aleteados pueden ser una buenaselección económica, si ésta implica el requerimiento de menor número decarcazas que el utilizar tubos lisos. Los tubos aleteados son tambiénparticularmente útiles para eliminar cuellos de botellas, expansionesutilizando carcazas existentes, y en casos donde el satisfacer el mínimoDiámetro del haz de tubo es de mayor interés que el costo mismo.

Los métodos para el cálculo de los coeficientes de transferencia de calor ylas caídas de presión, aplicables a tubos aleteados, se presentan en eldocumento PDVSA–MDP–05–E–02.

2. Longitud.– La selección de la longitud del tubo es afectada por ladisponibilidad y el costo del mismo. Mundialmente las longitudes de tubo nomayor de 7.3 m (24 pie) son fáciles de obtener. Tubos más largos (hasta de12.2 m (40 pie) para acero al carbono y 21.3 m (70 pie) para aleaciones decobre) pueden encontrarse en los Estados Unidos. Sin embargo, 6.1 m (20pie) de longitud de tubo es la medida comúnmente preferida en las refineríasde la IPPCN.

El costo del área superficial del intercambiador depende sobre todo de lalongitud del tubo. Mientras más largo sea el tubo, el diámetro del haz de tubodecrece para la misma área considerada. El ahorro resulta en la disminucióndel costo de las bridas de la carcaza, con un incremento nominal en el costopor una carcaza más larga. En los límites prácticos, la longitud del tubo notiene penalidades en el costo a menos que ésta exceda de 7.3 m (24 pie) paraacero y 9.1 m (30 pie) para aleaciones de cobre.

Una desventaja del uso de tubos largos en unidades (como condensadores)colocadas en estructuras, es el incremento en el costo por requerimientos deplataforma más grandes y estructuras adicionales. Haces de tubos máslargos también requieren mayor área para el lado de éstos, y porconsiguiente esto aumenta el área requerida para la planta.

3. Diámetro y espesor de pared.– Los tubos de intercambiadores sonsuministrados sobre la base de un mínimo o un promedio de espesor depared y un diámetro nominal. para los tubos de intercambiadores, el diámetronominal del tubo es el diámetro externo, el cual es fijo. El diámetro internovaría con el espesor nominal de la pared del tubo y la tolerancia del espesorde pared. El mínimo espesor de la pared del tubo debe tener sólo toleranciaspositivas, por consiguiente, el mínimo espesor es el espesor nominal de lapared del tubo. En el caso que la base sea el espesor promedio de la pareddel tubo, la tolerancia puede ser positiva o negativa, por tanto el espesor realde la pared puede ser mayor o menor que el espesor nominal. La tolerancia




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permisible varía en función del material del tubo, Diámetro, y el método defabricación de éste.

En la Tabla 7 se presentan los datos de tubos de intercambiadores y en laTabla 8 la conductividad térmica de tubos de intercambiadores.

Usualmente se compra intercambiadores de calor en base a un promedio oa un mínimo de espesor de pared de tubo. Sin embargo, el espesor de pared,incluyendo tolerancia, no debe ser el más delgado que el espesorespecificado en la hoja de especificación del intercambiador. El efecto delespesor sobre la caída de presión se discute en la parte de “caída de presión”en esta subsección, en el punto 4.7.7.

Los siguientes diámetros y espesores son los preferidos enintercambiadores fabricados mediante el laminado de tubos dentro de placasde tubo, para los servicios indicados.

a. Servicio de agua – Tubos no ferrosos: 19.05 mm (3/4 pulg) DE con1.65 mm (0.065 pulg) de espesor de pared.

b. Servicio de aceite – Tubos ferrosos:

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

DE ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Espesor mínimo depared


Severidad del servicioÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

mmÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pulgÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

mm(1)(2)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pulg


Limpio o sucio(<0.00053), levementecorrosivo


19.05ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

3/4ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

2.11ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

0.083


Limpio o sucio(<0.00053), corrosivo


19.05ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

3/4ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

(3)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

(3)


Extremadamente sucio(�0.00053), levementecorrosivo



1ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

(3)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

(3)


Extremadamente sucio(�0.00053), corrosivo



1 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

(3) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

(3)

c. Servicios generales – Tubos de aleaciones:

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁSucio o limpio (<0.00053)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ19.05

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ3/4

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ1.65

ÁÁÁÁÁÁÁÁ0.083ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


Extremadamente sucio(�0.00053)


25.40ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

1ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


0.083

NOTAS:

1. Cuando se especifican tubos aleteados, se requiere tener el diámetro externo (DE) de la porciónque no tiene aletas y el espesor de la pared de la sección que tiene aletas. A pesar que el espesor




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del tubo en la porción de aletas es de un espesor nominal estándar, el efecto de la tolerancia ensu fabricación puede dar resultado a una pared más delgada. Este es un mínimo de espesor depared.

2. Los tubos pueden ser suplidos en base al promedio o al mínimo espesor de pared, sin embargo,los espesores de pared tabulados representan el espesor mínimo aceptado.

3. Ver documento PDVSA–MID–EA–201–PR para el espesor mínimo en función de la velocidadde corrosión y servicio.

Diseños con diámetros pequeños (16 a 25 mm (5/8 a 1 pulg.)) son mascompactos y mas económicos que aquellos con con diámetros mayores,aunque estos últimos podrían ser apropiados en casos donde se requierenbajas caídas de presión. En la IPPCN, el diámetro de tubo mas pequeño ynormalmente usados es 19 mm (3/4 pulg.), reservándose los tubos de 25 mm(1 pulg) para servicios muy sucios, con gran tendencia a la formación dedepósitos, porque tubos mas pequeños resultarían imprácticos paralimpiarlos mecánicamente. En los intercambiadores de películadescendentes y vaporizadores, generalmente, se usan tubos de 38 a 50 mm(1 1/2 a 2 pulg.).

Algunas refinerías pueden sugerir excepciones a esta lista por duplicarunidades existentes o por afectar las períodos de limpieza deintercambiadores.

4. Insertado de tubos.– Los insertados de tubos son piezas cortas incrustadasen el borde de la entrada del tubo. Estas son usadas para evitar la erosióndel tubo causada por la turbulencia formada a la entrada de éste,especialmente cuando se trabaja con fluidos que contienen sólidos. Cuandoes definitivo que los tubos van a estar sometidos a la erosión por sólidos enel lado interno de los mismos, los insertados de tubos deben serespecificados. El material de construcción, la longitud y el espesor deberíanser dados. También los insertados de tubos son ocasionalmente usados enservicio de agua de enfriamiento, para prevenir el ataque de oxígeno a laentrada o salida del tubo. Los insertados deben ser cementados en sitio.Estos no deben ser utilizados si se va a usar contrafuego.

4.7.3 Tipos de cabezal

Refiérase a la Figura 3., para una ilustración de los tipos más comunes decabezales TEMA. La Tabla 9 presenta los criterios de selección para varios tiposde cabezales.

1. Cabezal fijo o anterior.– El cabezal anterior fijo de intercambiadores de tuboy carcaza es comúnmente llamado canal. A continuación se indican los tiposmás comunes de cabezales fijos TEMA y sus aplicaciones:

a. Tipo A – Este tipo de cabezal presenta un canal removible con unaplancha de cubierta también removible. El cabezal es usado con placade tubo fija, tubos en U y con diseños de intercambiadores de haz




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removible. Este tipo de cabezal es el más común entre los cabezalesfijos.

b. Tipo B – Este tipo de cabezal presenta un canal removible con unacubierta integral. El cabezal es usado con placa de tubo fija, tubo enU y con diseños de intercambiadores de haz removible. Este tipo decabezal es normalmente usado sólo cuando el factor deensuciamiento en el lado del tubo es menor que 0.00035 m2°C/W(0.0020 hpie°F/BTU) con limpieza química específica.

c. Tipo C – El canal con cubierta removible es integral con la placa detubo. Existen dos variedades de cabezales tipo C disponibles. En una,el canal viene pegado a la carcaza con una conexión de brida y esusada para tubos en U y haces removibles. En la otra, el canal esintegral con la carcaza y es usada con diseños de placa de tubo fija.El uso de cabezales tipo C con tubos en U y haces removibles no esrecomendable, pues el canal es integral con el haz de tubo y estocomplica su mantenimiento.

d. Tipo D – Este tipo de cabezal es especial para presiones altas, se usacuando la presión de diseño en el lado de los tubos excede 6900 kPaman. (1000 psig), aproximadamente. El canal y la placa de tubo tienenconstrucción forjada integral. La cubierta del canal está sujeta portornillos especiales de alta presión.

2. Cabezal posterior.– La nomenclatura TEMA de cabezales posterioresdefine el tipo de haz de tubo del intercambiador. Los cabezales posterioresmás comunes son:

a. Tipo L – Este tipo de construcción es similar al cabezal anterior fijo tipoA. Es usado en intercambiadores de placa de tubo fijo, cuando serequiere limpieza mecánica de los tubos.

b. Tipo M – Este tipo de construcción es similar al cabezal anterior fijo tipoB. Es usado en intercambiadores de placa de tubo fijo.

c. Tipo N – Este tipo de construcción es similar al cabezal anterior fijo tipoC. Es usado en intercambiadores de placa de tubo fijo.

d. Tipo P – Este tipo de cabezal es llamado cabezal flotante empacadoexternamente. Este diseño es integral y está formado por un canalposterior y placas de tubo con empaquetamiento sellador de juntascontra la carcaza. Este cabezal no se usa normalmente debido a quelas juntas con empacaduras tienen tendencia a gotear. Este nuncadebe ser usado con hidrocarburos o con fluidos tóxicos en el lado dela carcaza.




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e. Tipo S – Este modelo es construido con una placa de tubo flotanteentre un anillo dividido y una cubierta de placa de tubo. El ensambladode la placa de tubo se puede mover libremente dentro de la cubiertade la carcaza. (La cubierta de la carcaza debe ser de diseño removiblepara permitir el acceso al ensamblado del cabezal flotante). A menosque las filiales de PDVSA prefieran un cabezal diferente, este tipo decabezal posterior es recomendable para uso con diseño de haces detubos removibles.

f. Tipo T – Este tipo es construido con placa de tubos flotante atornilladasa la cubierta de la placa de tubo. Este tipo puede ser usado concubierta de carcaza integral o removible (común). Muchas filialesprefieren este tipo de cabezal posterior con diseños de haces de tubosremovibles debido a la facilidad en el alado del haz para hacerlemantenimiento.

g. Tipo U – Este tipo de cabezal indica la construcción del haz de tubo contubos en U.

h. Tipo W – Este es un diseño de cabezal flotante el cual utiliza junta conempacadura con el fin de separar el fluido del lado del tubo y el fluidodel lado de la carcaza. El empaquetamiento es comprimido contra laplaca de tubo por los tornillos de las juntas que sostienen la cubiertade la parte posterior de la carcaza. Este diseño no es usadonormalmente porque las juntas de empaquetamiento tienen tendenciaa gotear. Este cabezal nunca debe ser usado con hidrocarburos o confluidos tóxicos en los tubos o en la carcaza.

4.7.4 Haces de tubos

1. Tipos.– Los haces de tubos son designados con la nomenclatura TEMAusada para cabezales posteriores. Refiérase a la Figura 3., para unailustración de los tipos más comunes de cabezales posteriores TEMA.

Diseño de placa fija de tubo (Cabezal Posterior TEMA, tipos L, M o N) – Losintercambiadores de placa fija de tubos tienen las dos placas de tubospegadas directamente a la carcaza y son los intercambiadores máseconómicos para diseño de baja presión. Este tipo de construcción deintercambiadores debe ser considerado cuando la limpieza del lado de lacarcaza o inspección de esta no es requerida, o cuando la limpieza químicaes posible. El diferencial de expansión térmica entre los tubos y la carcaza,limita la aplicación a diferencias moderadas de temperaturas (Una junta deexpansión puede ser requerida cuando exista una diferencia de más de 28°C(50°F) entre la temperatura promedio del metal del tubo y la temperaturapromedio del metal de la carcaza). Para aquellos servicios que requieran deuna junta de expansión, los haces de tubo tipo U pueden ser máseconómicos.




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En algunos casos, las placas de tubo fijo soldado no pueden ser usadas enconstrucción debido a posibles problemas con la soldadura entre la placa detubo y la carcaza. Por esta razón algunas combinaciones de materiales, talescomo acero al carbón con aluminio o con cualquier aleación alta de cobre,eliminan el uso de placas de tubo fija.

Diseño de tubos en U (Cabezal posterior TEMA, tipo U) – Losintercambiadores de tubo en U representan el diseño más simple,requiriendo sólo una placa de tubo y no juntas de expansión de sellos. Estediseño permite la expansión térmica de los tubos. Los intercambiadores detubo en U son las unidades menos costosas para diseños, que envuelvanservicios de alta presión en el lado del tubo. El haz de tubos puede serremovido de la carcaza, pero reparar o substituir uno de estos tubos (exceptolos que están en la parte de afuera del haz) es imposible.

La superficie externa del haz de tubo se limpia mecánicamente; pero lalimpieza interna de los tubos puede ser mecánica o química, dependiendodel factor de obstrucción. Cuando el lado del tubo tiene un factor deobstrucción que excede 0.000176 m2°C/W (0.0010 hpie2°F/BTU) se prefierela limpieza química. Sin embargo, es posible la limpieza mecánica conterminales de mecha flexible. Construcciones de tubos en U no son usadas(excepto en enfriadores de agua) cuando el factor de ensuciamiento del ladodel tubo excede 0.00035 m2°C/W (0.0020 hpie2°F/BTU).

A pesar de que la porción de codos en U en el haz de tubo provee área parala transferencia de calor, esta no es efectiva si la comparamos con lasuperficie de área provista en la parte recta del tubo. Por esta razón cuandose calcula el área efectiva de transferencia de calor para haces de tubo enU, sólo se considera la superficie de área de las porciones rectas del tubo.

Diseño de cabezal flotante con haz de arrastre continuo (Pull–throughFloating Head Design, Cabezal posterior TEMA, tipo T) – Losintercambiadores de cabezal flotante con haz de arrastre continuo tienen unaplaca de tubo fija en el final del canal y una placa de tubo flotante con uncubierta en la parte posterior. El haz puede ser removido fácilmente de lacarcaza desarmando sólo la parte delantera de la cubierta. La brida delcabezal flotante y el diseño del perno requieren, entre el haz y la carcaza,un espacio muerto relativamente grande, el cual aumenta a medida que lapresión de diseño aumenta. Debido a este espacio muerto, el haz de tubo dearrastre continuo tiene menos tubos por carcaza que otros tipos deconstrucción. El espacio muerto entre el haz y la carcaza decrece lacapacidad de transferencia de calor de la carcaza; por esta razón, éste debeser bloqueado por bandas de sello o válvulas inactivas para reducir lacomunicación lateral del fluido en la carcaza. La limpieza mecánica del ladodel tubo y de la carcaza es posible de hacer.




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Diseño de cabezal flotante de anillo divisorio (Split–Ring Floating HeadDesign, Cabezal posterior TEMA tipo S) – Un intercambiador con cabezalflotante de anillo divisorio tiene placa de tubo fijo en el final del canal y unaplaca de tubo flotante que está entre un anillo divisorio y una cubiertaseparada. El ensamblado del cabezal flotante se mueve dentro de la cubiertade carcaza, la cual tiene un Diámetro mayor que el de la carcaza. Para sacarel haz de la carcaza, las partes anterior y posterior de las cubiertas decarcaza y la placa de tubo flotante deben ser retiradas. Este requerimientoes la desventaja más grande del diseño de anillo divisorio, pues estoaumenta considerablemente el requerimiento de horas–hombre para sacarel haz de tubo. La limpieza mecánica de la carcaza y del lado del tubo esposible de hacer. Los diseños de cabezal flotante de anillo divisorio son unacompra magnífica, cuando se considera hacer todas las reparaciones delhaz en el campo.

Diseño de cabezal flotante empacado externamente (Outside PackedFoating Head Design, Cabezal posterior TEMA, tipo P o W) – Existen dosvariaciones de diseño de cabezal flotante empacado externamente. Unatiene anillo de cierre hidráulico, TEMA W, y la otra caja de estopa, TEMA P.En el diseño TEMA W, el cabezal flotante se desliza contra el empaque delanillo hidráulico el cual está comprimido a su vez entre la brida de la carcazay la cubierta de ésta. El diseño TEMA P es similar al tipo de diseño TEMA W,excepto que el sello se hace contra una extensión de la placa de tubo flotantey la cubierta está pegada a la extensión de la placa de tubo por un anillodivisorio. Ninguno de estos diseños son especificados normalmente por lasrefinerías de la IPPCN debido a que la empacadura tiene tendencia a gotear,permitiendo así el escape de fluido a la atmósfera. Este tipo de diseño nuncadebería ser usado con hidrocarburos o fluidos tóxicos.

2. Arreglos de tubos (Tube Layout).– Existen cuatro tipos de arreglos detubos con respecto a la dirección transversal entre los bordes de losdeflectores en el lado de la carcaza: cuadrado (90°), cuadrado rotado (45°),triangular (30°) y triangular rotado (60°). Estos 4 tipos están ilustrados en laFigura 4. del apéndice.

El arreglo triangular de 60° es poco usado, debido a que sus característicasde transferencia de calor son bajas comparado con la alta caída de presión.Sin embargo, ocasionalmente algunos proveedores siguen usando estearreglo.

Para todos los intercambiadores (excepto rehervidores con flujo de calormayor que 19000 W/m2 (6000 BTU/hpie2) con un factor de ensuciamiento de0.00035 m2°C/W (0.002 hpie2°F/BTU) o menor, se prefiere el uso dearreglos triangulares de 30°, suponiendo que el sucio acumulado se puedalimpiar con químicos. Un intercambiador con arreglo triangular cuesta menospor metro cuadrado y transfiere más calor por metro cuadrado que uno con




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arreglo de tubo cuadrado a 90° ó 45°. Por esta razón, cuando se puedeaplicar, el arreglo triangular es el preferido.

Los arreglos de tubos cuadrados y en cuadrado rotado deberían serespecificados para todos los intercambiadores que tengan un factor deensuciamiento en el lado de la carcaza mayor de 0.00035 m2°C/W (0.002hpie2°F/BTU), cuando la limpieza mecánica del lado externo de los tubos esrequerida o exigida por la refinería; y cuando exista un flujo de calor, enrehervidores, mayor de 19000 W/m2 (6000 BTU/hpie2). Arreglos de tubos encuadrado rotado son preferidos cuando existe flujo laminar, debido a que elcoeficiente de transferencia de calor es incrementado por la turbulenciainducida presente en el arreglo. Cuando existe flujo turbulento,especialmente para casos limitados por la caída de presión, el arreglo detubos en cuadrado son preferibles, debido a que el coeficiente detransferencia de calor es equivalente al del arreglo en cuadrado rotado, perocon menos caída de presión.

El arreglo de tubos para haces removibles pueden ser en cuadrado (90°), encuadrado rotado (45°) o triangular (30°). Haces no removibles(intercambiadores de placa de tubo fija) usan siempre arreglos triangular(30°C).

3. Espaciado de tubos (Tube Pitch).– El espaciado de los tubos (PT) es ladistancia de centro a centro entre tubos adyacentes (Ver Figura 4.). Losespaciamientos comúnmente usados se calculan como 1.25 veces eldiámetro externo del tubo, así tenemos :





Recomendacióndel mayor

espesor de



Triangular ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

CuadradoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

paredÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁ

mmÁÁÁÁÁÁÁÁ

pulgÁÁÁÁÁÁ

mmÁÁÁÁÁÁ

pulgÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

mm ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pulgÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

1. 19.05 mm DE delos tubos

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


15/16ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



0.095

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

2. 19.05 mm DE delos tubos

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

25.40ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



0.109


3. 25.4 mm DE de lostubos

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


1 1/4ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


1 1/4ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


0.134


4. 38.1 mm DE de lostubos

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1 7/8ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




0.165




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Recomendacióndel mayor

espesor de



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5. Para tubos con el diámetro externo mayor que 38.1 mm (1 1/2 pulg), use1.25 veces el diámetro externo.ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

6. En rehervidores de tipo marmita donde la presión es menor que 345 kPamanométricas (50 psig) y el flujo de calor es mayor que 31500 W/m2 (1BTU/hpie2) use 9.5 mm (3/4 pulg) de espaciamiento entre los tubos.

Los arreglos triangulares de tubos de 19.05 mm DE (3/4 pulg), deberían tenerun espaciado de 23.81 mm (15/16 pulg), a menos que está limitado por elespesor de pared requerido. La columna “Recomendación del mayorespesor de pared” está basada en la máxima distorsión permisible de laplaca de tubo; resultante del rotamiento del tubo indicado hacia la placa detubo la cual tiene el mínimo ancho de ligamento permitido en los espaciadoscorrespondientes. El ligamento es aquella porción de la placa de tubo entredos huecos de tubos adyacente.

4. Deflectores (Baffles).– La trayectoria del fluido contenido en la carcazadepende del tipo y arreglo de los defectores. En algunos casos el patrón deflujo afecta considerablemente la transferencia de calor, mientras que enotros carece de importancia, por ejemplo en intercambiadores concondensación o cuando el valor del coeficiente de transferencia de calor dellado de la carcaza excede consideradamente al correspondiente del lado delos tubos. La mayoría de los deflectores cumplen con dos funciones: (1)direccionar el flujo según la trayectoria deseada y (2) soportar los tubos yprevenir vibración.

Los tipos de deflectores mas conocidos son: transversales, longitudinales yde ventana; los cuales se describen a continuación.

a. Deflectores transversales (Crossflow Baffles)– Los deflectorestransversales soportan a los tubos, restringen la vibración de éstos porchoque con el fluido y direccionan el flujo, en el lado de la carcaza,transversalmente al haz de tubos (perpendicular al eje de los tubos);proporcionando un alto grado de turbulencia y un alto coeficiente detransferencia de calor, pero incrementando la caída de presión. Dentrode este tipo de deflectores el mas conocido y eficiente es el desegmento. Este tipo de deflector se muestra en la Figura 5.

El corte del deflector es la porción del deflector “cortada” parapermitir el flujo a través del deflector. El tamaño de este corte afectael coeficiente de transferencia de calor y la ciada de presión. Para los




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deflectores de segmento, esta porción es expresada en porcentaje yviene dada como el cociente entre la altura del corte y el Diámetro dela carcaza. Usualmente, los cortes de los deflectores de segmento sonde aproximadamente 25% de su área, aunque el máximo cortepráctico para los soportes de tubos es aproximadamente 48%.Trabajos realizados (en una sola fase) por Heat Transfer ResearchInst. (HTRI) en deflectores de segmento, indican que el rango de corteóptimo es de 15 a 30%, con 25%. como el óptimo. Un corte mayorresultaría en una pobre distribución de flujo con espacios muertosdetrás del deflector y disminución de la ciada de presión y delcoeficiente de transferencia. Un corte menor se traduciría en una altavelocidad del fluido en el corte con incremento de la caída de presión,e igualmente existirían espacios muertos y remolinos detrás deldeflector.

El espaciado del deflector, es el espacio longitudinal entredeflectores con una precisión hasta de 6 mm (1/4 pulg). A menorespaciado del deflector, mayor coeficiente de transferencia y mayorcaída de presión; por lo que esta distancia debe definirse de maneratal que permita una alta velocidad y un alto coeficiente transferenciadentro de los limites permisibles de caída de presión; es decir, hacíaun diseño óptimo del intercambiador. El espaciado máximo deldeflector no debe exceder al diámetro de la carcaza y debe seradecuado para proporcionar soporte a los tubos y prevenir la posiblevibración de los mismos. Esta dimensión es definida en el TEMA comomáximo tramo sin soporte (“maximum unsoported span”); siendo losvalores recomendados una función del tamaño del tubo y, para flujossin cambio de fase, del diámetro de la carcaza. Si no existe cambio defase en el fluido del lado de la carcaza, el espaciado de deflector nodebe exceder el diámetro interno de la carcaza; de otra manera elfluido tendría que fluir paralelo a los tubos, en vez de perpendicular,produciendo así un coeficiente de transferencia de calor mucho másbajo. Cuando se tiene condensación o vaporización, el máximoespaciado de deflectores es solamente función del diámetro del tubo.

El mínimo espaciado de deflectores, requerido para mantener unabuena distribución de flujo, es el 20% del Diámetro interno de lacarcaza pero no menor de 50 mm (2 pulg). Un espaciado de deflectormuy pequeño obliga al fluido en la carcaza a desviarse, produciendoasí una disminución en el coeficiente de transferencia de calor.

La orientación de los cortes del deflector depende del tipo de fluido,del arreglo de tubos y del servicio.

Cuando el arreglo de tubos es cuadrado o cuadrado rotado se debentomar en consideración los siguientes aspectos:




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• En condensadores, vaporizadores y unidades que contenganfluidos con sólidos suspendidos, la orientación del corte debe servertical. En esta forma se minimiza la formación de “bolsas”, lascuales actuarían como trampas de vapor o sedimentos,reduciendo así el área de transferencia de calor.

• La orientación de los cortes del deflector debe ser horizontalcuando el fluido en el lado de la carcaza no tiene sedimentos y estásiendo enfriado sobre un rango amplio de temperatura (100 a175°C (200–300°F)) en una sola carcaza. Esto evita laestratificación del fluido.

• La orientación de los cortes del deflector puede ser también a unángulo de 45° con respecto al nivel del suelo. Esta posición esconocida como “on the bias”.

En arreglos triangulares de tubos (30°), la orientación de los cortes deldeflector se define en base a:

• Cuando el fluido libre de sedimentos en el lado de la carcaza estásiendo enfriado sobre un amplio rango de temperatura (100 a170°C (200–300°F)) en una sola carcaza, la orientación de loscortes debe ser horizontal para así evitar estratificación del fluido.

• Para cualquier otro servicio el corte debe ser vertical.

b. Deflectores longitudinales– Este tipo de deflectores son usadospara dividir la carcaza en dos o mas secciones, creando carcazasmultipasos. Deben usarse soldados a la carcaza y a la placa de tubospara evitar que el fluido filtre a través del collado entre el deflector y lacarcaza, lo cual disminuiría la eficiencia de la operación detransferencia de calor.

Debido a las dificultades encontradas para realizar un buen procesode soldadura, cuando se requieren carcazas multipasos resulta maseconómico usar carcazas separadas por cada paso; a menos que eldiámetro de la carcaza sea lo suficientemente grande que permitasoldar con facilidad el deflector a la carcaza.

c. Deflectores de ventanas– Cuando en un intercambiador se requierabaja caída de presión en la carcaza, por ejemplo en el manejo degases, el uso de deflectores de flujo transversal resulta impráctico. Eneste caso deben usarse deflectores de flujo paralelo, conocidos comodeflectores de ventana.

La función principal de los deflectores de ventana es soporte de lostubos mientras permiten al fluido fluir paralelo a los tubos. Dentro deeste tipo de deflectores el mas conocido y eficiente es el de segmento




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doble (llamado también disco modificado o corona), el cual se muestraen la Figura 5.

Adicionalmente, los deflectores de círculo lleno son usadosocasionalmente para soportar los tubos en los rehervidores tipomarmita.

El corte de los deflectores de segmento doble es expresado enporcentaje y viene dado con el cociente entre el área de la ventana deldeflector y el área de la sección transversal del intercambiador.Normalmente, las áreas de los huecos centrales en los deflectoresdobles son iguales y cubren 40% del área de la sección transversal delintercambiador. Esto permite un solapamiento de deflectores deaproximadamente 10% del área de la sección transversal en cada ladodel intercambiador. Sin embargo, el solapamiento debe ser suficientepara que por lo menos una fila de tubos sea soportada por segmentosadyacentes.

El espaciado de este tipo de deflectores es aproximadamente igual alespaciado máximo permisible. Espaciamientos menores resultaríanen flujo transversal, lo cual sería contrario al objetivo de este tipo dedeflectotes. Igualmente, para carcazas grandes (mayores de 1016mm (40 pulg.)), el deflector es dividido en tiras para reducir el flujotransversal.

5. Banda de sello.– Las bandas de sello son planas y de metal. Estasextienden el largo de la carcaza para prevenir que el fluido de la carcaza fluyaa través del espacio entre el haz de tubo y la cara interna de la carcaza. Labanda de sello está ubicada entre los bordes de deflectores adyacentes, enel espacio entre el haz y la carcaza. La Figura 7. muestra una banda de sellotípica. Normalmente, las bandas de sello son instaladas en par, una bandade cada lado del haz.

Las bandas de sello normalmente son instaladas en haces de arrastrecontinuo debido que el espacio entre el haz de tubo y la carcaza es bastantegrande (50 a 125 mm (2 a 5 pulg)). también son instalados en otros tipos dehaces de tubo cuando el espacio entre los tubos de afuera y la carcazaexceden la mitad del espaciado de tubo. Las bandas de sello no son usadasen rehervidores de tipo marmita o en unidades con condensación isotérmicaen el lado de la carcaza.

6. Boquilla de entrada y deflector de choque.– Los deflectores de choqueson requeridos en las boquillas de entrada del lado de la carcaza, paraproteger el haz contra el choque del fluido cuando: (a) se está condensando,(b) es una mezcla de vapor y líquido, (c) es material abrasivo continuo, o (d)está entrando a alta velocidad. Adicionalmente, TEMA requiere protecciónde choques para el haz cuando los valores de ρV2 (densidad del fluido, kg/m3,por la velocidad al cuadrado m2/s2) excede:




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a. 2250 kg/ms2 (1500 lb/pie.s2) para fluidos no corrosivos, no abrasivosy de una sola fase.

b. 750 kg/ms2 (500 lb/pie.s2) para otros tipos de fluidos, especialmentepara fluidos en su punto de ebullición.

Para flujo bifásico, la densidad se calcula como la densidad homogéneagas–líquido.

También, el área mínima de entrada del haz debe ser igual o exceder el áreade la boquilla de entrada, y no debe producir un valor de ρV2 mayor que 6000kg/ms2 (4000 lb/pie.s2) (TEMA). Para poder mantener la cuenta máxima detubos, la placa de choques está algunas veces ubicada en la abertura de lasboquillas en forma cónica o en el domo arriba de la carcaza. El material dela placa de choque debe ser por lo menos tan bueno como el de los tubos.

7. Intercambiabilidad de haces de tubos.– En cualquier proyecto existe unincentivo para estandarizar los diseños de haz de tubo, de esta manera sereducen los gastos de la refinería en mantener inventario de repuestos dehaces y otras partes de intercambiadores. A pesar que se desea laestandarización, no es fácil de controlarla de proyecto a proyecto debido aque la fabricación de los intercambiadores pueden no ser hechas por elmismo fabricante. No se considera deseable sobre diseñar unintercambiador de calor por el sólo hecho de tener intercambiabilidad de haz,a menos que el área superficial requerida sean aproximadamente iguales(dentro del 5%) y las presiones y temperaturas de diseño sean similares.

Los haces de tubos deben ser del mismo diseño general y deben tener elmismo diámetro de las placas de tubo para ser físicamente intercambiables.Las placas de tubo deben también tener la misma ranura para las particionesdel paso, a pesar de que las dos unidades están diseñadas para diferentesnúmero de pasos. De la misma manera los espaciados de deflectores nonecesitan ser iguales a menos que esto se desee, para mantener así laintercambiabilidad térmica o para mantenerse dentro del rango de caída depresión permisible.

4.7.5 Diseño de carcaza

1. Carcaza de un paso (TEMA E).– La carcaza de un paso es la construcciónmás comúnmente usada para intercambiadores de tubo y carcaza. Lasboquillas de entrada y de salida están ubicadas en extremos opuestos oadyacentes de la carcaza, dependiendo del número y tipo de deflectoresusados. En la Figura 6.a se ilustra un intercambiador típico de deflectoressegmentados horizontalmente y carcaza de un paso.

2. Carcaza de dos pasos (TEMA F).– Una carcaza de dos pasos requiere eluso de deflectores longitudinales para dirigir el flujo de la carcaza. En laFigura 6.c se muestra este tipo de intercambiador, donde puede observarse




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que las boquillas de entrada y salida están adyacentes a la placa de tubo fija.Para evitar un espesor excesivo en los deflectores longitudinales, lascarcazas de dos pasos no deben ser usadas cuando la caída de presión seamayor de 69 kPa (10 psi) ( Preferiblemente, 35 kPa (5.1 psi)). También sedeben evitar rangos de temperatura mayores de 177°C (350°F), debido alhecho de que altos rangos de temperatura ocasiona un excesivo escape decalor a través de los deflectores, y tensión térmica tanto en los deflectorescomo en la carcaza y placa de tubos.

Los deflectores longitudinales pueden ser de diseño removible o soldado.Debido a que existen diversos diseños y penalidades en el costo de éstos,asociados con el uso de deflectores soldados en intercambiadores decabezal flotante; este tipo de diseño debe ser usado sólo con unidades deplaca de tubo fija que no requieren juntas de expansión. Si un deflectorlongitudinal va a ser usado con un intercambiador de cabezal flotante, éstedebe ser de diseño removible. Deflectores longitudinales removiblesrequieren el uso de bandas de sello flexibles que deben ser livianas o undispositivo de empaque entre el deflector y la carcaza para reducir la fuga defluido de un lado a otro.

Una unidad de dos pasos puede ser usada cuando el factor de corrección dela MLDT, Fn es menor de 0.8 para una carcaza de un paso. Una unidad dedos pasos por la carcaza con deflectores longitudinales soldados essatisfactoria si Fn para dos pasos por la carcaza es igual o mayor que 0.85y una unidad con deflectores removibles es satisfactoria si Fn de dos pasospor la carcaza es 0.90 ó mayor. Esta limitación de Fn es el resultado depérdida de calor a través de los deflectores longitudinales y, en el caso dedeflectores removibles, fuga de fluido alrededor de éstos.

3. Carcaza de flujo dividido (TEMA J).– Una carcaza de flujo dividido tieneuna boquilla central de entrada y dos de salida, o viceversa. Unintercambiador de flujo dividido es ilustrado en la Figura 6.b. Típicamente,este tipo de carcazas es usado para reducir la caída de presión en serviciosdonde ocurre condensación.

Generalmente, para todos los diseños, los deflectores de segmento dobleson usados con carcaza tipo J y, en los intercambiadores de flujo dividido,normalmente tienen corte vertical. Este arreglo de deflector requiere que elnúmero total de deflectores sea impar, pero también debe haber númeroimpar de deflectores en cada extremo de la carcaza. El deflector central paraeste arreglo, normalmente es similar al deflector central usado con el cortede deflectores de segmento. Los deflectores de cada lado del deflectorcentral y el último deflector en los extremos de la carcaza tienen el centrosólido con recorte en los bordes.




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4.7.6 Fluido a través de los tubos/carcazas

En la determinación de la localización de los fluidos tanto en la carcaza como enlos tubos deben considerarse los siguientes factores:

1. Corrosión.– Colocar el fluido mas corrosivo en los tubos resulta maseconómico, pues los costos por requerimiento de aleaciones y revestimientoson menores.

2. Ensuciamientos.– La localización en los tubos del fluido con mayortendencia a la formación de depósitos se traduce en una reducción delensuciamiento del área de transferencia ya que este arreglo permite unmejor control de la velocidad. A mayor velocidad menor ensuciamiento. Lostubos rectos se pueden limpiar mecánicamente sin remover el haz de tubosy la limpieza química normalmente es mejor en el lado de los tubos. Los tuboscon aletas y en arreglo cuadrado pueden limpiarse fácilmente por mediosfísicos; pero usualmente la limpieza química no es efectiva en la carcaza.

3. Temperatura.– Para servicios de alta temperatura, requiriendo materiales(aleaciones) costosos, es recomendable colocar el fluido caliente en lostubos.

4. Presión.– Colocar la corriente de mayor presión en los tubos requerirámenos componentes de alta presión, lo cual se traduce en una reducción decostos.

5. Caída de presión.– A igual caída de presión, mayor coeficiente detransferencia de calor es obtenido en los tubo; por esta razón, el fluido conmenor caída de presión permisible debería colocarse en los tubos.

6. Viscosidad.– Mayores ratas de transferencia de calor son obtenidascolocando un fluido viscoso en la carcaza.

7. Características tóxicas y letales.– Generalmente, el fluido tóxico debecolocarse en los tubos, usando una placa doble de tubos para minimizar laposibilidad de fugas. En cuanto a fluidos con características letales, referirseal Código ASME y cumplir con los requerimientos establecidos para este tipode servicios.

8. Rata de flujo.– Colocar el fluido con menor rata de flujo en la carcaza,usualmente, resulta en un diseño mas económico. La razón de ello radica enel hecho que en la carcaza el fluido experimenta un mayor turbulencia amenor velocidad que en el tubo.

En resumen y a manera de guía, cualquiera de los fluidos que aparezca de primeroen la lista siguiente será, normalmente, el que va por los tubos:

1. Agua de enfriamiento.

2. Fluidos corrosivos o un fluido propenso al depósito de coque, sedimentos yotros sólidos.




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3. Fluidos con alto factor de obstrucción.

4. El menos viscoso de los 2 fluidos.

5. El fluido de mayor presión (para presiones extremadamente altas, 6900 kPa(1000 psi) manométricas, puede ser económico tratar este punto comonúmero 1 en esta lista.

6. El fluido más caliente.

7. El líquido de menor volumen.

Varias excepciones a esta lista son:

1. Los vapores condensables son normalmente colocados en la carcaza.

2. El vapor de agua es colocado normalmente en el interior de los tubos.

3. Si el cambio de temperatura de un fluido es muy grande (mayor queaproximadamente 167 °C a 195 °C (300–350°F)) y se requiere el uso de másde un paso de tubo, entonces este fluido va usualmente en la carcaza, en vezde por tubos. Esta distribución de los fluidos minimiza los problemascausados por la expansión térmica. También, para evitar problemas con latensión térmica, los fluidos con cambio de temperatura mayor que 195°C(350°F) no pueden ser pasados a través del lado de una carcaza de 2 pasos.

4. Si uno de los fluidos es limpio (factor de ensuciamiento de 0.00018 m2°C/W(0.001 hpie2°F/BTU) o menor) y sólo es levemente corrosivo al materialseleccionado, este fluido es el que se coloca en los tubos. Las construccionesde tubos en U son usados donde resulten económicas.

4.7.7 Caída de presión

Las consideraciones generales aplicables a intercambiadores de tubo y carcazavienen dadas en el párrafos siguientes.

1. Corrección para el área reducida de flujo.– Para el lado de los tubos, serequiere de los suplidores de intercambiadores el suministro de tubos con unespesor en todo punto no menor que el especificado. Por esta razón, eldiámetro interno actual es siempre más pequeño que el diámetro estándar.Esta desviación del diámetro estándar es mayor para el acero al carbono quepara tubos de aleaciones de cobre.

Para el lado de la carcaza, hay que incluir un factor que considera elensuciamiento en el lado de afuera de los tubos. Este ensuciamiento reduceel área libre para flujo y de esta manera incrementa la caída de presión.

2. Consideraciones económicas de caída de presión.– La caída de presiónde diseño a ser usada, normalmente, es determinada por un balanceeconómico entre (1) el alto costo de bombear y de ciertos componentes delintercambiador y (2) la reducción de área superficial. A medida que el número




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de pases del tubo es incrementado o el espaciado de deflectores esreducido, la velocidad del fluido aumenta, produciendo así un aumento en lacaída de presión y en el coeficiente de la película. Otra ventaja delincremento de la velocidad es que la medida del ensuciamiento decrece.

Para corrientes presurizadas, la caída de presión debe ser maximizada.Cuando no existe información o restricciones de proceso sobre la velocidadmáxima, una limitación razonable para líquidos es cerca de 3 a 5 m/s (10 a15 pie/s). Para gases y vapores, velocidades hasta de 30 m/s (100 pie/s) soncomunes.

Para corrientes bombeadas, a menos que están limitadas de otra manera,la caída de presión preliminar de diseño es la requerida para coparcompletamente la fuerza motriz de la bomba. La caída de presión debe serdeterminada chequeando el retorno incrementar de la inversión,comparando el caso preliminar con uno usando un tamaño más grande demotor, ya sea completamente copado o la extensión permitida por laslimitaciones de velocidad. Factores a ser considerados en la comparaciónson un posible cambio en la selección de líneas o en el tipo de bomba.

3. Número de pasos en el lado del tubo.– Para enfriadores y condensadoresusando agua, se especifica el suficientes número de pasos de tubo paramaximizar la utilización de la caída de presión disponible, siempre y cuandoel material de construcción del tubo lo permita. La velocidad máxima ymínima de agua varía con el material del tubo y el tipo de agua.

Para servicios con hidrocarburos, se especifica el suficientes número depasos de tubo para obtener una alta velocidad en los tubos, previendo así elflujo laminar o de transición.

En algunos casos las condiciones terminales del intercambiador pueden sertales, que el tipo de flujo puede cambiar de laminar a turbulento (o viceversa)dentro de la unidad. Esta situación debe evitarse, debido a que latransferencia de calor en la región de transición no es predecible. Paraalgunos servicios, como combustible pesado, este problema se puedesolucionar usando fluidización con un fluido apropiado, que tenga unadensidad más baja.

Normalmente, no menos de dos o más de ocho pasos de tubo son usados.Con más de ocho y menos de dos, la construcción se complica y los costosde fabricación tienden a ser excesivos. Note que los arreglos de 2, 4 u 8pasos de tubo son fácilmente intercambiables. Sin embargo, en casosespeciales, 1 paso o más de 8 pasos pueden algunas veces ser justificados.

Ver Tabla 10 para el máximo número de pasos de tubo normalmente usadospor varios diámetros de carcaza. Restricciones sobre los arreglos de pasosde tubo para diseños particulares de intercambiadores son como siguen:




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a. Para intercambiadores de placa fija de tubos es posible usar cualquiernúmero de pasos de tubo, impar o par. Los arreglos más comunes sonde un paso o un número par de pasos múltiples.

b. Para intercambiadores de tubos en U, cualquier número de pasos detubo es posible, pero normalmente el máximo recomendado es 6,debido a consideraciones de construcción.

c. Para intercambiadores de cabezal flotante con anillo dividido yarrastre continuo, cualquier número de pasos de tubo es posible. Estose debe a que los diseños de un sólo paso de tubo, a pesar de no sergeneralmente usados, requieren expansión especial o juntasempacadas.

d. Para intercambiadores de cabezal flotante empacado externamentecon anillo de cierre hidráulico, sólo arreglos de un solo paso o dos sonposible en este tipo de construcción.

e. Para intercambiadores de cabezal flotante empacado externamentede caja de estopas, cualquier número par o impar de pasos de tubo esposible.

4. Consideraciones para el lado de la carcaza.– Las características de losdeflectores y de las boquillas y el número de pasos en la carcaza sonelementos de un intercambiador que afectan considerablemente la caída depresión. Asi:

a. Número de pasos en la carcaza – Los intercambiadores puedentener más de un paso en la carcaza (un paso es el más común). Pasosmúltiples en la carcaza requieren el uso de deflectores longitudinalesde diseño removible o soldado (Ver la discusión sobre carcazas de 2Pasos, en la subsección 4.7.5).

En casos especiales de requerimientos de grandes superficies,especialmente en servicios requiriendo carcazas en series parasatisfacer los requerimientos de Fn, unidades de carcaza con pasosmúltiples empleando deflectores longitudinales son la selección máseconómica. Sin embargo, es bastante difícil estimar con precisión elcosto de intercambiadores usando deflectores longitudinales. Es poresto que es recomendable por el momento, que para aquellos casosdonde la construcción sea aplicable, el intercambiador se especificacomo una unidad de un paso por carcaza. Luego, se solicita unaalternativa para unidades de pasos múltiples, basado en el tipo dedeflector deseado.




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b. Deflectores transversales – Normalmente se especifican losdeflectores de segmento con un espaciado de deflectores hasta elmáximo permisible de acuerdo al TEMA (“maximum unsoportedspan”), a menos que la caída de presión en el lado de la carcaza seaexcesiva; en cuyo caso, deflectores de segmento doble deben serusados, porque ellos resultan en una caída de presión más baja, consolo un pequeño descenso en el coeficiente de transferencia de caloren el lado de la carcaza.

c. Boquillas – Use dos boquillas de salida (una en cada extremo de lacarcaza) y una boquilla de entrada en el centro, o viceversa, si otramanera de reducir la caída de presión resulta inefectiva. Este tipo dearreglo de las boquillas determina el uso de la carcaza conocida como“Carcaza de flujo dividido” (TEMA J).

Para condensadores u otros intercambiadores usando vapor, unasección alargada en la boquilla de entrada de la carcaza (“cinturón devapor”) es usado algunas veces. Los cinturones de vapor sonrecomendados si la boquilla de vapor es grande comparada con eldiámetro de la carcaza. Estos evitarán el tener que quitar tubos paraproveer el área de flujo requerida entre la carcaza y el deflector dechoque, permitiendo así la distribución del vapor entrando al haz.

4.7.8 Carcazas superpuestas

La decisión de superponer carcazas o no, depende de la necesidad demantenimiento, como también de la cantidad de terreno disponible. Las carcazassuperpuestas requieren un área de terreno menor y frecuentemente de menostuberías. Normalmente, las carcazas no están superpuestas a una altura de másde 2 veces la altura de ésta. Sin embargo, el mantenimiento de intercambiadoresde calor superpuestos es más costoso debido a la dificultad al acceso a ellos.

Si no existe suficiente área de terreno disponible, la decisión de superponercarcazas se debe regir por la siguiente lista:

1. Si los fluidos son de servicio limpio y no corrosivo, las carcazas deben serusualmente superpuestas.

2. Si los fluidos son de servicio moderadamente limpio o levemente corrosivo,las carcazas deben ser superpuestas.

3. Si los fluidos son de servicio muy sucio o corrosivo, las carcazas no debenestar superpuestas para permitir facilidad en el mantenimiento.

Cuando las carcazas múltiples son especificadas, el arreglo de lasuperposición debe ser indicado en la hoja de especificación delintercambiador.




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4.8 Problemas operacionales típicosLa meta del diseño de un intercambiador es diseñar una unidad que satisfaga losrequerimientos de proceso especificados y tenga la capacidad de operar libre deproblemas por largos períodos de tiempo, al mínimo costo para el usuario. Paracumplir esta meta, el diseñador debe considerar los posibles problemas presentesen la operación de la unidad y diseñar para evitarlos o minimizarlos. Así, cuandolos fluidos involucrados en el proceso son corrosivos debe seleccionarse unmaterial resistente a la corrosión. también se debe diseñar para reducir el derramede fluidos entre el lado de los tubos y la carcaza, causado por la ruptura de lostubos o por el desprendimiento de un tubo de de la placa de tubos. Así mismo, enservicio sucio donde el(los) fluido(s) tienen tendencia a la formación de depósitos,se debe diseñar para minimizar su efecto en la transferencia de calor.

Las subsecciones 4.6 y 4.7 de este documento se han enfocado con base en estosproblemas. Sin embargo, dada la importancia de esta problemática, se haconsiderado necesario dedicar una subsección a este tema con el propósito deproporcionarle al ingeniero responsable del diseño mas detalles al respecto. Enlas referencias se encontrará más información teórica y académica al respecto.

4.8.1 Vibración

El diseño de un intercambiador no puede ser completo sin considerar un análisisvibracional, especialmente cuando se trata de unidades grandes, altas ratas deflujo o altas velocidades en la carcaza, puesto que la vibración es la causa masseria y frecuente de falla de los intercambiadores.

La vibración puede ser transmitida mecánicamente, por ejemplo durante elembarque de la unidad; o a través del fluido como en forma de pulsacionesprovenientes de un compresor reciprocante; o puede ser inducida dentro delintercambiador por un flujo perfectamente estable. Esta última es preocupante porel desconocimiento que se tiene tiene al respecto, a pesar que se ha trabajadomucho en los últimos años, tanto teóricamente como experimentalmente, poraclarar este fenómeno.

En la mayoría de los casos de vibración inducida por flujo, se asume que escausada por el desprendimiento de vórtices desde la corriente en el lado de lostubos, aguas abajo de la unidad. Como consecuencia de la presencia de estosvórtices el patrón de flujo, y por ende la distribución de presión, cambia, resultandoen oscilaciones de la magnitud y en la dirección de las fuerzas ejercidas por lapresión del fluido sobre el tubo. Si la frecuencia de estas oscilaciones y lafrecuencia natural del tubo son aproximadamente iguales, el tubo vibra con granamplitud y eventualmente fallara, causando la dispersión de un fluido en otro.

En la etapa de diseño pueden incluirse ciertas opciones para evitar o reducir elproblema de la vibración de tubos, tales como:

1. Evitar diseño de unidades con carcazas mayores de 1016 mm (40 pulg).




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2. Usar un espaciado del deflector menor o igual al máximo tramo sin soporte.Ver subsección 4.7.4.

3. Minimizar los espacios muertos entre el tubo y el deflector.

4. Reducir la velocidad del fluido contenido en la carcaza, ya sea disminuyendola rata de flujo o cambiando el espaciado o el arreglo de tubos.

Cada una de estas opciones modifica la frecuencia natural del tubo o la velocidadtransversal del fluido (2,3) o la frecuencia de las oscilaciones (4,1).

Otras opciones disponibles para evitar los problemas por vibración son cambiosen el tipo de deflector preliminarmente seleccionado o reducción del corte deldeflector, las cuales modifican la frecuencia natural del tubo, o uso del deflectorde choque, lo cual afecta la frecuencia de las oscilaciones (ver subsección 4.7.4).

4.8.2 Ensuciamiento

El ensuciamiento (“fouling”) en las unidades de transferencia de calor puededefinirse como depósitos de material indeseado sobre la superficie detransferencia de calor, causando degradación en la operación del equipo en unorden del 80% y, algunas veces puede causar, falla o suspensión total de laoperación.

Este problema es considerado en el diseño de la unidad mediante la incorporaciónde una resistencia térmica denominada Factor de Ensuciamiento. Ver subsección4.6.5 para mayores detalles.

La solución obvia a este problema de formación de depósitos en intercambiadoreses eliminar los agentes de ensuciamiento de las corrientes, lo cual es a menudoimposible en corrientes de proceso, porque el fluido por si mismo es un agente deensuciamiento, por ejemplo en las reacciones de coquificación y polimerización.Lo que, indudablemente, si pude hacer el diseñador y el usuario del equipo escontrolar el ensuciamiento en cierto grado. En la subsecciones 4.7.6 y 4.6.5 sepresentan formas de controlarla en la etapa de diseño. Formas que se traducenen la reducción de costos de mantenimiento:

1. La localización del fluido sucio en los tubos permite la limpieza de la unidadsin incurrir en el alto costo de remover el haz de tubos.

2. El uso de una cubierta del canal plana y fácilmente removible facilita lalimpieza física, si esta fuese requerida frecuentemente.

3. La orientación horizontal de la unidad es probablemente preferida porqueevita los costos de andamio, usualmente requerido para la limpieza deunidades verticales

4. Velocidades en los tubos entre 3 y 4.6 m/s (10 y 15 pie/s) reduce la frecuenciade limpieza del equipo.




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Adicionalmente, el ensuciamiento debido a sedimentación puede reducirseusando unidades de un solo paso. Por ejemplo, si el área de transferenciarequerida no es muy grande, puede seleccionarse un intercambiador deplacas en espiral en lugar de una unidad multipasos de tubo y carcaza; paraevitar la decantación de los sólidos suspendidos en la carcaza o en el fondode los canales en lado de los tubos.

Otras técnicas para prevenir el ensuciamiento son:

1. El diseño de la carcaza debe ser tal que evite zonas muertas y de remolinosdonde los sólidos puedan acumularse.

2. Las conexiones de entrada y salida deben colocarse en el fondo y el tope dela carcaza y los tubos para evitar crear zonas muertas y áreas no purgables.

3. El uso de metales apropiados que eviten la acumulación de material productode la corrosión, especialmente con agua de enfriamiento.

4.8.3 Corrosión y erosión

Una de las causas mas frecuentes de falla de los intercambiadores son los dañosa los tubos por la corrosión y la erosión.

Las fallas por corrosión no son posibles siempre eliminarlas completamente, apesar de las precauciones que se tomen en la etapa de diseño; debido a que lascondiciones de operación no son estáticas; razón por la cual es necesario unarevisión periódica del equipo y mejoramiento de los sistemas de control de lacorrosión. Sin embargo, en servicios corrosivos, para minimizar los efectos de lacorrosión se recomienda:

1. Pretratamiento de las superficies metálicas.

2. Uso de inhibidores de corrosión.

3. Tratamiento del agua, cuando este fluido este involucrado en la operación.

4. Uso de material anticorrosivo o revestimiento (lining o cladding).

5. Selección de unidades fáciles de reparar, por ejemplo unidades de tubo ycarcaza con haz de tubos removibles.

6. Especificación de unidades con componentes estandarizados, por ejemploel tamaño y material de los tubos para un proceso en particular.

Erosión es la perdida de material de construcción debido a alta velocidad y/ocambios abruptos en la dirección del flujo; usualmente esta asociada a flujobifásico y se encuentra, principalmente, en la entrada de los tubos y en la superficieexterna de los tubos situados debajo de la boquilla de entrada a la carcaza.

Los factores que determinan la presencia de la erosión son la velocidad y fase delflujo, las propiedades del fluido y el material de construcción; por lo que para




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prevenir los efectos de la erosión es necesario eliminar, evitar o controlar dichosfactores.

Una forma segura de minimizar la erosión es reduciendo la velocidad del flujo; peroello tiene implicaciones negativas en la transferencia de calor. Otras técnicasutilizadas son:

1. Filtración del fluido.

2. En una corriente gaseosa, reducir la cantidad de gotas presentes pasandola corriente por un absorbente o calentándola para vaporizar dichas gotas.

3. Usar deflectores de choque.

4. Usar tubos plásticos, a manera de forro, dentro de los tubos.

Puestos que 1 y 2 resultan en caídas de presión y costos significativos,normalmente se utilizan 3 y 4.

Es importante observar que la selección del material es de sumo interés en laprevención de estos fenómenos de corrosión y erosión, por lo que la experienciadel diseñador en los tipos de fallas producida por estos fenómenos es tanrelevante como la información referente a las propiedades y ratas de corrosión delmetal.

4.8.4 Derrame de fluidos

En un intercambiador, el derrame de un fluido en otro puede ocasionar grandesperdidas de producción o altos costos de operación o mantenimiento; por lo queen la etapa de diseño, basado en su conocimiento y experiencia en el proceso, eldiseñador puede recomendar una unidad que elimine o minimice las posibilidadesde un derrame y/o sus efectos. Por ejemplo, el uso de enfriadores de aire en lugarde enfriadores con agua de mar.

Las causas de un derrame de fluido son que la unidad este sometida a ciclostérmicos frecuentes, diferencial de expansión térmica y vibración de tubos. Estaultima causa fue discutida previamente, en el punto 4.8.1.

En la etapa de diseño, para minimizar y/o evitar los derrame de fluido por cicloso expansión térmica, se debe considerar lo siguiente:

1. Restringir el uso de placas de tubo fijas a aquellos casos donde la diferenciaentre la temperatura media del metal del tubo y la de la carcaza no excedaa los 28°C (50°F), Ver subsección 4.7.4.

2. En operación por carga o en aquellos casos donde son frecuentes lasparadas y arranques de planta, se recomienda el uso de un cabezal flotanteo tubo en U.

Es importante indicar en la hoja de especificación del intercambiador la existenciade ciclos térmicos.




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4.9 Optimización de los sistemas de integración de calorEn cualquiera planta grande existen un número de corrientes de procesos quenecesitan ser calentadas o enfriadas de cuerdo a los requerimientos del proceso.En general se pueden usar vapor u otro medio de transferencia de calor paracalentar las corrientes frías; y aire o agua de enfriamiento para enfriar lascorrientes calientes. Sin embargo, si las corrientes que necesitan ser enfriadastransfieren su calor o energía hacia las corrientes que requieren ser calentadas,se reducirían en gran magnitud los costos de capital de inversión y de operación;debido a la reducción de los requerimientos de servicios (vapor, agua deenfriamiento) y del número de equipos de transferencia de calor. Esta integracióno combinación de unidades, las cuales trabajando al unísono mantienen la plantaen operación, es lo que se denomina sistemas de integración de calor (SIC) oredes de intercambiadores de calor (“heat exchanger network”). La optimizaciónde tales sistemas, llamada optimización de los sistemas de integración decalor o optimización de redes de intercambiadores de calor (“heat exchangernetwork” optimization), consiste en encontrar la combinación óptima de unidades,la cual permita reducir al mínimo, tanto el número de intercambiadores y como lacantidad de servicios requeridos por el proceso en consideración.

Las ventajas de esta integración térmica son:

1. Mínimos costos de capital y de operación, puesto que se reduce el númerode equipos. También se cortan los gastos por mantenimiento, fundación, etc.

2. Reducción en los consumo de energía externa en término de vapor.

3. Reducción de las perdidas de energía hacia el agua de enfriamiento o el aire.

Los puntos 2 y 3 son muy importantes dado la preocupación existente en losúltimos años sobre los costo de la energía.

Como todo proceso, los SIC presentan sus desventajas, a saber:

1. En plantas grandes, algunas corrientes pueden estar localizadas adistancias considerablemente grandes. Acercarlas para intercambiar calorpuede requerir modificación de la disposición de los equipos en planta,tendidos de tuberías largos y potencia de bombeo alta, lo cual no resultaríaeconómico.

2. La entremezcla de dos fluidos, debido al derrame de un fluido en otro, puedeser peligrosa en algunos casos.

3. La interconexión entre varias corrientes afecta las operaciones de arranquey parada de planta, la respuesta a situaciones de emergencia y a cambiosbruscos en las condiciones de operación,y la confiabilidad y control de laplanta. Generalmente, este tipo de optimización es mas factible en plantasnuevas que en plantas existentes.




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4. Las técnicas de optimización existentes parten de una serie de supuestosrespecto al coeficiente global de transferencia de calor, tipo de unidades,etc., los cuales restringen la confiabilidad en los resultados finales obtenidos.Por lo que se impone una revisión detallada y análisis de cada unidad,independientemente.

Para llevar a cabo la optimización de los SIC están disponibles varios métodos enla literatura, tales como el desarrollado por Nishida (1977) y por Linnhoff y Flower(1978). La idea básica es igualar la capacidad de las corrientes calientes de cederenergía con la necesidad de recibir energía de las corrientes frías. Así que secalculan los cambios de temperatura mas altos posibles que satisfaga losrequerimientos definidos. Si la temperatura final requerida no es alcanzada,entonces se usa vapor y agua de enfriamiento como medio para alcanzarla.También existen programas de computación, como HEXTRANTM de SimulationSciences, que permiten optimizar los SIC. Para mayores detalles ver el Manual deUsuario de HEXTRAN.

Es importante apuntar que no necesariamente cada uno de los intercambiadoresen la red resultante es también un óptimo, ya que las técnicas de optimizaciónactualmente disponibles suponen:

1. El coeficiente global de transferencia de calor es el mismo para cualquier tipode unidades, o sea, todos los intercambiadores tienen un solo valor de estecoeficiente, todos los enfriadores tienen un solo valor y todos loscalentadores tienen un solo valor, aunque el valor para los enfriadores puedeser diferente al de los calentadores o de los intercambiadores de calor. Estesupuesto no es cierto, porque los coeficientes de transferencia de calordependen de las propiedades, las temperaturas y las ratas de flujo de losfluidos involucrados.

2. El costo es definido como una función exponencial del área de la unidad, locual es razonable como una primera aproximación si todas las unidadestienen las mismas características y materiales de construcción. Sin embargo,las condiciones de operación, el diferencial de expansión térmica, la cargade calor, etc., determinan el tipo de construcción a usarse; y la corrosión ylas tendendencias a la formación de depósitos, junto con otros factores,determinan el material de construcción. Así que no todas las unidades en unamisma clase de servicio tienen que ser similares.

Por lo tanto, después que la optimización del SIC se ha completado es necesariomirar a cada unidad individualmente y realizar su diseño óptimo con lastemperatura de entrada y salida obtenidas por dicha técnica para cada unidad.Durante la optimización individual de cada unidad se deben considerar los puntosarriba mencionados, bajo el nombre de desventajas, con el propósito de obtenerunidades viables y asegurar un apropiado funcionamiento de la planta.




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En esta subsección se ha presentado una breve introducción al vasto tópico de ladinámica y optimización de los intercambiadores de calor. En la medida que seincrementan los costos de la energía, mayor es el énfasis que debe ponerse enestos estudios de los SIC.

5 GUIA GENERAL PARA DISEÑO

5.1 Proceso de diseño de intercambiadores de calorLa característica crítica del proceso de diseño es la estructura lógica y básica deun procedimiento de diseño, la cual es la misma si se usa un método de cálculomanual o computarizado. La diferencia radica en sustituir la lógica delpensamiento humana por la de un programa de computación, rápida peroinflexible. Esta estructura consiste en cuatro etapas, a saber:

1. Identificación del problema.– El problema debe ser definido lo mascompleto y claro posible; no solamente desde el punto de vista de lainformación requerida, sino de cuestiones tan importantes como que debehacerse o cual es el requerimiento real a satisfacer; lo cual esresponsabilidad del ingeniero de proceso. La subsección 5.3, pasos 1 y 2,presenta mas información sobre esta etapa.

2. Selección del tipo de intercambiador.– Una vez definido losrequerimientos y con la información disponible se debe decidir sobre el puntomas simple e importante del proceso: Cual es la configuración básica delintercambiador a utilizarse. En algunas aplicaciones el ingeniero de procesodecide al respecto, sin embargo es recomendable considerar la experticia yconocimiento del diseñador. En la subsección 5.2 se desarrolla esta idea.

3. Procedimiento de cálculo.– Definido el problema y decidido el tipo deunidad a usarse, la próxima decisión es sobre el método de diseño: manualo computarizado.

El uso de métodos manuales sigue siendo una alternativa válida de diseño por lomenos en un 50%, y quizás en un 90%, de los casos. Sin embargo se recomiendaevitar el uso de métodos manuales en el diseño de rehervidores tipo termosifón,dado la complejidad del caso. Si la decisión es el uso de métodos computarizados,entonces se debe seleccionar el nivel de dicho método: corto o detallado.Generalmente se usa el método corto cuando se requiere un orden de magnitudo un diseño preliminar.

Debido a que PDVSA ha adquirido la información de HTRI (Ver 5.4.2) acceso a ungrupo de programas reconocidos como el estándar de facto en el diseño deintercambiadores de calor, además de manuales de diseño de intercambiadores,donde presenta las bases teóricas de los programas, y métodos manuales losuficientemente prescisos para entregar diseños de calidad. Esto se traduce en




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que los documentos adicionales del tema “Intercambiadores de calor”, nopresentarán procedimientos detallados de diseño, sino que hará referencia alprograma HTRI correspondiente y/o al procedimiento manula de diseño presenteen los manuales de diseño del HTRI.

Sólo los temas correspondiente a intercambiadores de doble tubo(PDVSA–MDP–05–E–04), y a intercambiadores en servicio criogénico(PDVSA–MDP–05–E–05), serán tratados en profundidad en los documentosantes mencionados.

En la subsección 5.3 se presenta una guía general de diseño para elprocedimiento manual de cálculo.

Para aquellos servicios o unidades no documentadas en el MDP, se recomiendaespecificar los requerimientos de proceso y dejar al fabricante de este tipo deunidades su diseño, ya que el posee el conocimiento, la experticia y garantiza laoperabilidad del mismo.

4. Diseño mecánico y costos.– Una vez aceptado el diseño térmico ehidráulico encontrado en las etapas previas, el proceso de diseño continuacon el diseño mecánico detallado, planos de fabricación, requerimiento dematerial, estimación de costos, etc. Esta etapa no se encuentra dentro delalcance del MDP.

Es importante observar que un intercambiador rara vez trabaja a las condicionespara las cuales fue diseñado por lo que es altamente recomendable un estudio desensibilidad respecto aquellos parámetros que puedan estar fuera de lascondiciones de diseño. Por ejemplo, si el factor de ensuciamiento considerado esmuy conservador, la unidad, probablemente, estará considerablementesobrediseñada en la etapa inicial de operación, y en consecuencia, la temperaturade salida será diferente a la especificada, con posibles efectos aguas abajo delproceso. Por otro lado, los procedimientos modernos de aseguramiento de calidadrequieren, con carácter de obligatoriedad, de un cuidadoso chequeo de la unidadentregada versus la especificación original del diseño (tolerancia, tamaño detubos, material de construcción, material de las empacaduras, etc.).

5.2 Criterios de selección para intercambiadores de calorPara la IPPCN, tradicionalmente la selección automática ha sido intercambiadoresde tubo y carcaza, para los cuales están muy bien establecidos los códigos parael diseño mecánico y existe una gran experiencia operacional. Sin embargo conla necesidad de obtener una mejor eficiencia térmica y minimizar los costos decapital se ha ampliado el rango de intercambiadores usados. Por lo que el procesode selección de intercambiadores adquiere mayor relevancia. Este proceso debetomar en consideración una serie de factores relacionados con la aplicaciónespecífica (no existe una regla general). Estos factores pueden resumirse en lossiguientes criterios:




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1. Requerimientos térmicos e hidráulicos.– El problema central del procesode diseño de un intercambiador es crear una unidad capaz de satisfacer losrequerimientos de proceso; es decir, lograr los cambios térmicos de lascorrientes dentro de los límites permisibles de caída de presión, aun enpresencia de ensuciamiento de la superficie de transferencia y capaz deoperar hasta la próxima parada programada por mantenimiento. Paraasegurarse una razonable probabilidad de éxito en la creación de estaunidad es pertinente disponer de conocimiento y experticia en el tiposeleccionado. Y se debe disponer de una metodología probada en uncontexto donde las propiedades físicas de los fluidos rara vez se conocencon un alto grado de precisión, las condiciones estimadas de operación y lascaracterísticas de la corriente varían frecuentemente, existen limitaciones detamaño y los datos sobre factores de ensuciamiento son prácticamenteinexistentes y en todo caso varían con el tiempo.

2. Compatibilidad con los fluidos y las condiciones de operación.– Launidad seleccionada debe ser capaz de resistir la corrosión debida a lascorrientes de proceso y servicios y al medio ambiente, lo cual cual esbásicamente un problema de selección de un material de construcción capazde contener los fluidos sin una excesiva corrosión. Es deseable que resistael ensuciamiento, por lo que la tendencia a ello debe ser tazadaapropiadamente para que la unidad sea capaz de operar en el tiemporequerido. Debe ser diseñada y construida para resistir la tensión o fatigaproducto de la presión del fluido y de la diferencia de temperatura (fatigaTérmica).

3. Mantenimiento.– En base a las características de las corrientes se debedeterminar los requerimientos de limpieza (mecánica o química) y elreemplazamiento periódico total o parcial de la unidad. Este requerimientopuede limitar la orientación (vertical horizontal) del intercambiador y puedeafectar la disponibilidad de espacio libre alrededor de él. La facilidad demodificaciones puede ser un factor importante, si las condiciones de procesoson eventualmente cambiables.

4. Disponibilidad.– El tiempo de ejecución de un proyecto puede dictaminarel uso de unidades estándar con tiempos de entrega cortos. La fecha deentrega dada por el fabricante debe ser considerada bajo la visión de surécord de cumplimiento. Otro factor a considerarse es si existen limitacionesen cuanto a la disponibilidad de los métodos de diseño.

5. Factores económicos.– El costo debe ser tan bajo como sea posible, perosin sacrificar los requerimientos previamente establecidos y respetando losrequisitos especiales que el cliente haya establecido. El costo de instalaciónpuede ser, a menudo, significante. La mejor evaluación del verdadero costode un intercambiador es él determinado considerando la magnitud de lasperdidas económicas si la unidad se para prematuramente por limpieza o




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mantenimiento o si ella representa un cuello de botella en la rata deproducción de la planta.

En la subsección 4.5 y en la Tabla 1 se presenta una lista de las unidades masusadas en IPPCN. Para una aplicación particular ambas deben ser consultadaspara identificar por lo menos un tipo, y probablemente varios tipos, deintercambiadores adecuados a dicha aplicación, a partir de la siguienteinformación:

1. Máxima presión.– Muchos tipos de intercambiadores pueden sersolamente usados a bajas presiones, por lo que deben considerarse fuerade aplicación cuando la presión es muy alta.

2. Rango de temperatura.– Muchos tipos de intercambiadores pueden sersolamente usados en un rango limitado de temperaturas, nuevamente, estosaca fuera de consideración a un determinado número de tipos deintercambiadores

3. Limitaciones de fluidos.– Esto se refiere a la compatibilidad entre el fluidoy los materiales de construcción. Por ejemplo, el material de lasempacaduras en un intercambiador de placas puede no ser compatible conel fluido o con el rango de temperaturas de operación esperado. Otro factorimportante esta relacionada con las consecuencias de una falla, estasituación puede ocasionar problemas de mezcla de corrientes o de derramede un fluido hacia el medio circundante. Obviamente, en el caso de fluidostóxicos o inflamables, la consecuencia de una falla es mas significante y esun importante factor a considerar en la decisión sobre el tipo de unidad.

4. Rango de tamaños disponibles.– Evidentemente, siempre es posiblesuperar el obstáculo de la limitación de máximo tamaño, mediante el arreglode varias unidades en paralelo, aunque se incurriría en costos adicionalespor instalación y tuberías; también, en algunas ocasiones, se presentaríanproblemas por mala distribución de flujo entre las unidades en paralelo.

5. Cruce de temperaturas.– Esta consideración está relacionada con el patrónde flujo. Si hay cruce de temperaturas se requiere una unidad de flujo encontracorriente pura o unidades multipasos en serie. En caso contrario,unidades de flujo mixto son adecuadas.

5.3 Guía general para el diseño de intercambiadores de calorA continuación se presenta la metodología a ser utilizada como una guía generalpara el diseño de cualquier tipo de intercambiador.

Paso 1.– Obtención de la información de proceso (por ejemplo,propiedades de las corrientes) y mecánica (por ejemplo, arreglode tubos) y de la función de la unidad o servicio dentro del proceso(por ejemplo, condensador). De acuerdo a los procedimientos




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que se presentan en los documentos previamente mencionados,se requiere obtener la siguiente información mínima de proceso:

1. Fase y naturaleza del flujo: líquido, vapor, gas, bifásico,vapor de agua, agua, hidrocarburos, etc.

2. Flujos totales (entrando y saliendo de la unidad, mínimo porun lado): másico o volumétrico, especificado por fasecuando se trata de flujo bifásico.

3. Propiedades de los fluidos: calor específico, calor latente,conductividad térmica, viscosidad, peso molecular ogravedad específica o densidad.

4. Condiciones de operación: temperatura y presión a laentrada y/o salida de la unidad

5. Caídas de presión permisibles: máxima permitida en cadalados

6. Factores de Ensuciamiento: preferiblemente basados enexperiencias operacionales.

7. Condiciones de Diseño: temperatura y presión en cada ladode la unidad.

8. Características de los fluidos: corrosivas y/o tóxicas y/oinflamables.

9. Existencia de ciclos térmicos: frecuencias de paradas yarranque, si es una operación por carga, etc.

La información mecánica mínima requerida es la siguiente:

1. Materiales de construcción

2. Espesor de pared por consideraciones de corrosión.

3. Tolerancia por corrosión.

4. Especificaciones, códigos y estándares.

5. Tamaño o limitaciones de espacio.

6. Orientación de la instalación: vertical o horizontal

7. Otros: Ver Tablas 2.a / 2.b.

Ciertos detalles, tales como longitud del tubo, especificaciones del tipo de material,limitaciones en las dimensiones de la carcaza, etc., son normalmenteespecificados por el cliente. Estos detalles deben incluirse en el estudio preliminarpara la instalación de una refinería nueva. En el caso de refinerías y plantasquímicas existentes, esta información puede incluirse en la carta de requisición deltrabajo o puede ser generada durante las etapas iniciales del trabajo.




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Paso 2.– Definición del tipo de intercambiador de acuerdo con los criteriosde selección presentados en la subsección previa (5.2) y en losdocumentos PDVSA–MDP arriba mencionados.

Paso 3.– Localización de los criterios de diseño típicos para el servicio encuestión, criterios y consideraciones adicionales y laconfiguración del intercambiador: Tales criterios se encuentran enlos documentos PDVSA–MDP antes mencionados, de acuerdo altipo de intercambiador seleccionado.

Paso 4.– Diseño térmico e hidráulico del intercambiador mediante elsiguiente procedimiento de calculo:

1. Calcular Q a partir de las consideraciones de proceso.

2. Calcular DTMe a partir de las consideraciones de proceso,el tipo de intercambiador y el arreglo de los tubos.

3. Suponer el valor del coeficiente global de transferencia decalor Uo. (En la Tabla 3 se muestran valores típicos).

4. Calcular el área A basada en el Uo supuesto.

5. A partir del A, calculada, determinar las dimensiones físicasdel intercambiador de calor.

6. Calcular la caída de presión a través del intercambiador ymodificar el diseño interno, si se requiere, para obtener unbalance razonable entre la caída de presión y el tamaño delintercambiador.

7. Calcular Uo a partir de las propiedades físicas de los fluidos,factores de ensuciamiento y el arreglo del intercambiador.

8. Recalcular A basándose en Q y los valores calculados de Uoy DTMe.

9. Comparar el A calculado con el A supuesto y repetir loscálculos hasta que éstas áreas se igualen. Para casi todoslo valores de Uo, existe un diseño de intercambiador quesatisface el criterio de que el A calculada sea igual al Asupuesta. Sin embargo, muy poco de estos diseños sonrazonables

Paso 5.– Definición y dimensionamiento de las boquillas de entrada y desalida

Paso 6.– Especificación del resto de los componentes de intercambiador,de acuerdo a los criterios establecidos en este documento y/ocualquier otro documento PDVSA–MDP mencionadopreviamente, subsección 5.1, que aplique al caso particular o enel MID.




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Paso 7.– Búsqueda de información adicional, en el MID y otros documentostécnicos, para completar la especificación de proceso delintercambiador de calor bajo estudio.

5.4 Programas de computación

Existen, en el mercado, compañías dedicadas a la investigación y desarrollo en el área detransferencia de calor y el uso de la tecnología de computación aplicada al desarrollo de“Software“ para el diseño de intercambiadores de calor. Estos programas facilitan eldiseño térmico óptimo y determinan el diseño mecánico apropiado.

Entre estas compañías las más conocidas son Simulation Sciences con HEXTRAN,B–JAC International con B–JAC Software y Heat Transfer Research Inst. con la serie deprogramas de HTRI.

Adicionalmente a estos programas, el simulador de procesos de Simulation Sciences,conocido como “PROII TM”, dispone de subrutinas que permiten el diseño térmico deintercambiadores de calor; la subrutina de mayor interés es “Rigorous Heat Exchanger(HXRIG)”, la cual, dadas la características mecánicas del equipo, permite evaluar, enforma bastante completa, si el diseño propuesto cumple con la operación de transferenciade calor esperada.

A continuación, se presentan los programas que PDVSA y sus filiales tendrán disponiblespara cálculos de equipos de intercambio calórico, ya sea a nivel corporativo, ó través deINTEVEP, S.A.

5.4.1 HEXTRAN (Simulation Sciences)

Este paquete permite hacer cálculos de transferencia de calor para los siguientes tipos deequipos:


Equipo/CálculoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

DiseñoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

EvaluaciónÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Comentarios


Máxima utilización del calordisponible (“Targeting”)


No ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Sí ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Uso de tecnología “pinch”.

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Redes óptimas de intercambio decalor (“Synthesis”)


NoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Sí. Datosaproxim. de

equipos

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Para un nivel especificadode recuperación de calor, seobtiene el mínimo númerode equipos


Impacto de limpiar uno ó máscarcazas en un tren de intercambio(“Casestudy”)



SíÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Examina el efecto de lasincrustaciones y de lalimpieza en los costosoperativos

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Minimización de los costos totalesde los servicios para un tren deintercambio (“OptimizationSplitflow”)


No ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Sí. Datosaproxim. de

equipos

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




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ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ComentariosÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

EvaluaciónÁÁÁÁÁÁÁÁ

DiseñoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Equipo/CálculoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Para un tren de intercambio adiseñar, optimizar el área individualde los intercambiadores paracumplir con un período de pagoespecificado (“Optimization Area”)


SíÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

SíÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Puede combinarintercambiadores de diseñoconocido o fijo, con equiposa diseñar. Datos aproxim. yrigurosos de equipos


Intercambiadores de tubo ycarcaza (“STE”)


Sí ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Sí ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Se usa/produce informaciónrigurosa mecánica delequipo


Intercambiadores de tubo ycarcaza con deflectores de barras(“RBE”) (Adaptación del diseño dePhillips Petroleum)



Sí. Flujo encarcaza:sólo una

fase

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Se usa información rigurosamecánica del equipo


Intercambiadores de doble tubo(“DPE”)



Sí. ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



Intercambiadores multitubo(“MTE”)



Sí. ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



Intercambiadores de tubosaleteados (“FTE”) (Gas fluyendoen un ducto rectangular sobre unbanco de tubos)


Sí ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Sí ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Se usa/produce informaciónrigurosa mecánica delequipo. Permite flujobifásico en tubos


Intercambiadores enfriados poraire (“ACE”)


Sí ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Sí ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Se usa/produce informaciónrigurosa mecánica delequipo. Permite flujobifásico en tubos


Intercambiadores de placa conempacadura (“Plate and frameexchangers”: “PHE”)



SíÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Se usa/produce informaciónrigurosa mecánica delequipo. Permite flujobifásico, pero lascorrelaciones no sonprecisas.

Este paquete se encuentra disponible a nivel corporativo

5.4.2 HTRI (Heat Transfer Research Institute)

Los programas de HTRI son el “estándar de facto” para diseño de intercambiadores decalor. PDVSA está afiliada a HTRI, y tiene acceso a toda la información que HTRI produce,




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incluyendo la serie de programas de HTRI, estando disponibles a nivel corporativo.Algunos de los cálculos que permiten estos programas son:


Programa/CálculoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

DiseñoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

EvaluaciónÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Comentarios


“ACE–2” / Evalúa el desempeño deenfriadores por airegeométricamente especificados


No ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Sí ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Se usa información rigurosamecánica del equipo.Permite flujo bifásico entubosÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


“CST–2” / Diseña condensadoresde tubo y carcaza y evalúa eldesempeño para aquellosgeométricamente especificados



SíÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Se usa/produce informaciónrigurosa mecánica delequipo. Permite líquidoebullendo en tubos


“PHE–1” / Evalúa el desempeño deintercambiadores de placasgeométricamente especificados


No ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Sí ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Se usa información rigurosamecánica del equipo.Fluidos monofásicossolamente


“RKH–3” / Diseña y evalúarehervidores termosifones, demarmita e incrustados encolumnas, del tipo horizontal


Sí ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Sí ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Se usa/produce informaciónrigurosa mecánica delequipo. El fluido calientepuede ser un vaporcondensando

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

“RTF” / Diseña y evalúarehervidores termosifones y deflujo forzado, con los tubosverticales, rehervidores de flujoforzado, con los tuboshorizontales, y rehervidores deplaca en espiral

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Sí ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Sí ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Se usa/produce informaciónrigurosa mecánica delequipo. El fluido calientepuede ser un vaporcondensando


“ST–5” / Diseña intercambiadoresde tubo y carcaza y evalúa eldesempeño para aquellosgeométricamente especificados


Sí ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Sí ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Se usa/produce informaciónrigurosa mecánica delequipo. Permite cambio defase en los fluidos, pero noes tan preciso com CST,RKH y RTF


“FH–0” / Simula el comportamientode un horno existente, además dehacer cálculos de combustión concualquier tipo de combustible



SíÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Util para resolver problemasoperativos, evaluar diseñoscompetitivos de vendedores,evaluar cambios pararemodelar hornos viejos,etc.

El mandato corporativo es que el estándar PDVSA para diseño deintercambiadores son los métodos y programas de HTRI, excepto paraintercambiadores de doble tubo y equipos en servicio criogénico.




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5.4.3 B–JAC (B–JAC International)

La compañía B–JAC ha estado en el campo del diseño asistido por computadora en elárea de intercambio calórico desde 1970. Sus programas incluyen la generación deplanos de algunos de los equipos a diseñar. Sus programas son ampliamente usados porfabricantes, compañías de ingeniería y compañías de refinación y petroquímica. Estosprogramas están disponibles en INTEVEP, a través del Departamento de IngenieríaGeneral (TEIG). Algunos de los cálculos que permiten estos programas son:

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Programa/Cálculo ÁÁÁÁÁÁÁÁ

DiseñoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

EvaluaciónÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ComentariosÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

“HETRAN” / Entrega diseño yevaluación térmica deintercambiadores de tubo ycarcaza


SíÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

SíÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Incluye condensación yvaporización. Optimiza eldiseño del equipo y generauna hoja de especificaciónmejorada tipo TEMA


“TEAMS” / Entrega diseñomecánico completo deintercambiadores de tubo ycarcaza




Produce estimado detalladode costos, lista demateriales completa yplanos detallados. Altrabajar junto con HETRAN,acepta el diseño térmico enforma automática


“AEROTRAN” / Entrega diseño yevaluación térmica de enfriadorespor aire, sección de convección dehornos, economizadores de gas dechimenea, y cualquier otro caso deun gas fluyendo a través de unbanco rectangular de tubos




Incluye condensación yvaporización. Optimiza eldiseño del equipo y generauna hoja de especificacióncompleta API




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6 NOMENCLATURAÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


Enunidades

SI

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

En unidadesinglesas

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

A ÁÁÁÁ

=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Area de transferencia de calor ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

m2 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pie2

ÁÁÁÁÁÁÁÁDI

ÁÁÁÁ=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁDiámetro interno de los tubos

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁmm

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁpulgÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

DEÁÁÁÁÁÁ

=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Diámetro externo de los tubosÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

mmÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pulg


D ÁÁÁÁÁÁ


Diámetro interno de la carcaza o canal,mm (pulg)


mm ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pulg



=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Diferencia de temperaturas medialogarítmicas entre los fluidos caliente yfrío


°C ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

°F

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

dy ÁÁÁÁ


Diferencial de la variable y ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

adimensional


Fn ÁÁÁÁÁÁ


Factor de corrección de la diferencia detemperaturas media logarítmica


adimensional


F1 ÁÁÁÁÁÁÁÁ


Factor de ensuciamiento de unintercambiador por lubricantes usados enla expansión de los tubos


0.0002 m2

°C/WÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

0.001 pie2 °Fh/BTU


h ÁÁÁÁÁÁ


Coeficiente de transferencia de calor porconvección


W/m2 °C ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

BTU/hpie2 °F

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

K ÁÁÁÁ


Conductividad térmica ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

W/m °C ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

BTU/hpie °FÁÁÁÁÁÁÁÁ

Q ÁÁÁÁ


Calor transferido ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

W ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

BTU/hÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

RcÁÁÁÁÁÁ


Resistencia total (limpia) a latransferencia de calor


m2 °C/W ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pie2 °Fh/BTU


RioÁÁÁÁÁÁÁÁ


Resistencia de la película laminar delfluido en el interior del tubo, referida alárea externa del tubo.


m2 °C/W ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pie2 °Fh/BTU


rio ÁÁÁÁÁÁÁÁ


Resistencia (factor de ensuciamiento) delmaterial extraño depositado en el interiorde tubo, referida al área externa del tubo



pie2 °Fh/BTU


ro ÁÁÁÁÁÁÁÁ


Resistencia (factor de ensuciamiento) delmaterial extraño depositado en elexterior del tubo



pie2 °Fh/BTU


Ro ÁÁÁÁÁÁ


Resistencia de la película laminar delfluido en el exterior del tubo



pie2 °Fh/BTU


Rt ÁÁÁÁÁÁ


Resistencia total a la transferencia decalor



pie2 °Fh/BTU

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

rw ÁÁÁÁ


Resistencia de la pared del tubo ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

m2 °C/W ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pie2 °Fh/BTU




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En unidadesinglesas


Enunidades

SI


ÁÁÁÁÁÁÁÁ


T ÁÁÁÁ


Temperatura del fluido ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

°C ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

°FÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

UcÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Coeficiente total limpio de transferenciade calor



BTU/hpie2 °F


UoÁÁÁÁÁÁ


Coeficiente total de transferencia decalor



BTU/hpie2 °F


V ÁÁÁÁÁÁ


Velocidad promedio del fluido en laboquilla del lado de los tubos


m/s ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pie/s

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

x ÁÁÁÁ


Distancia ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

m ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pieÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

εÁÁÁÁÁÁ


Emisividad de la superficie radianteÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

adimensional

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ρ ÁÁÁÁ


Densidad ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

kg/m3 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

lb/pie3




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6 NOMENCLATURAÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ



Enunidades

SI


En unidadesinglesas

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

A ÁÁÁÁ


Area de transferencia de calor ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

m2 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pie2

ÁÁÁÁÁÁÁÁDI

ÁÁÁÁ=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁDiámetro interno de los tubos

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁmm

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁpulgÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

DEÁÁÁÁÁÁ


Diámetro externo de los tubosÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

mmÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pulg


D ÁÁÁÁÁÁ


Diámetro interno de la carcaza o canal,mm (pulg)


mm ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pulg




Diferencia de temperaturas medialogarítmicas entre los fluidos caliente yfrío


°C ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

°F

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

dy ÁÁÁÁ


Diferencial de la variable y ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

adimensional


Fn ÁÁÁÁÁÁ


Factor de corrección de la diferencia detemperaturas media logarítmica


adimensional


F1 ÁÁÁÁÁÁÁÁ


Factor de ensuciamiento de unintercambiador por lubricantes usados enla expansión de los tubos


0.0002 m2

°C/WÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

0.001 pie2 °Fh/BTU


h ÁÁÁÁÁÁ


Coeficiente de transferencia de calor porconvección



BTU/hpie2 °F

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

K ÁÁÁÁ


Conductividad térmica ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

W/m °C ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

BTU/hpie °FÁÁÁÁÁÁÁÁ

Q ÁÁÁÁ


Calor transferido ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

W ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

BTU/hÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

RcÁÁÁÁÁÁ


Resistencia total (limpia) a latransferencia de calor



pie2 °Fh/BTU


RioÁÁÁÁÁÁÁÁ


Resistencia de la película laminar delfluido en el interior del tubo, referida alárea externa del tubo.



pie2 °Fh/BTU


rio ÁÁÁÁÁÁÁÁ


Resistencia (factor de ensuciamiento) delmaterial extraño depositado en el interiorde tubo, referida al área externa del tubo



pie2 °Fh/BTU


ro ÁÁÁÁÁÁÁÁ


Resistencia (factor de ensuciamiento) delmaterial extraño depositado en elexterior del tubo



pie2 °Fh/BTU


Ro ÁÁÁÁÁÁ


Resistencia de la película laminar delfluido en el exterior del tubo



pie2 °Fh/BTU


Rt ÁÁÁÁÁÁ


Resistencia total a la transferencia decalor



pie2 °Fh/BTU

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

rw ÁÁÁÁ


Resistencia de la pared del tubo ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

m2 °C/W ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pie2 °Fh/BTU




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En unidadesinglesas


Enunidades

SI


ÁÁÁÁÁÁÁÁ


T ÁÁÁÁ


Temperatura del fluido ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

°C ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


UcÁÁÁÁÁÁ


Coeficiente total limpio de transferenciade calor



BTU/hpie2 °F


UoÁÁÁÁÁÁ


Coeficiente total de transferencia decalor



BTU/hpie2 °F


V ÁÁÁÁÁÁ


Velocidad promedio del fluido en laboquilla del lado de los tubos


m/s ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pie/s

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

x ÁÁÁÁ


Distancia ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

m ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pieÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

εÁÁÁÁÁÁ


Emisividad de la superficie radianteÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

adimensional

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ρ ÁÁÁÁ


Densidad ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

kg/m3 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

lb/pie3




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7 APENDICETabla 1 Sumario de los diferentes tipos de intercambiadores de calorTabla 2a Información requerida para el diseño de intercambiadores de

calor (unidades métricas)Tabla 2b Información requerida para el diseño de intercambiadores de

calor (unidades inglesas)Tabla 3 Coeficientes globales de transferencia de calor típicos (U0)Tabla 4 Temperatura de diseño del agua de enfriamiento entrandoTabla 5 Factores de ensuciamiento típicos ri y roTabla 6 Caída de presión típicasTabla 7 Datos de tubos para intercambiadoresTabla 8 Conductividades térmicasTabla 9 Selección de tipos de cabezales (TEMA)Tabla 10 Número de pasos máximo por los tubosFigura 1 Hoja de especificación para intercambiadores de calor: ejemplo

(unidades SI)Figura 2 Elementos de los intercambiadores de tubo y carcazaFigura 3 Nomenclatura TEMA para intercambiadores de calorFigura 4 Arreglos comunes de tubosFigura 5 Tipos de deflectores para la carcazaFigura 6a Tipos de carcazas comunes para intercambiadores de tubo y

Carcaza – carcaza de un paso (TEMA, Tipo AES)Figura 6b Tipos de carcazas comunes para intercambiadores de tubo y

carcaza – carcaza de flujo dividido (TEMA, Tipo AJS)Figura 6c Tipos de carcazas comunes para intercambiadores de tubo y

carcaza – carcaza de dos paso (TEMA, Tipo AFS)Figura 7 Localización de la banda de selloFigura 8 Mecanismos de condensaciónFigura 9 Tipos de intercambiadores de placa




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TABLA 1. SUMARIO DE LOS DIFERENTES TIPOS DE INTERCAMBIADORESDE CALOR


TipoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Características PrincipalesÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Aplicación


Carcaza y tubo ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Haz de tubos encerrados en unacarcaza cilíndrica


Debe ser siempre el primer tipo deintercambiador que se considere.


Enfriador de Aire ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Haces de tubos rectangularescolocados en una estructura, queutilizan aire como medio enfriante.


Son económicos cuando el costo delagua de enfriamiento es alto.


Doble tubo ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tubos concéntricos. El tubo internopuede ser liso o con aletas.


Se utilizan en plantas pequeñas.

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Superficie extendida ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tubos con aletas en la superficieexterna.


Servicios donde la resistencia en lasuperficie externa del tubo es muchomayor que la resistencia interna.También se utilizan para eliminarcuellos de botella en unidadesexistentes.


Láminas soldadas ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Series de láminas separadas poraletas corrugadas.


Servicios criogénicos. Los fluidosdeben estar limpios.


Tipo espiral ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Serpentines concéntricosenrollados en forma de espiral ycolocados dentro de una carcaza.


Servicios criogénicos. Los fluidosdeben estar limpios.


Tipo superficieraspadora (ScrapedSurface)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tubos concéntricos, provistos deraspadores rotatorios colocados enla pared interna del tubo interno.


Servicios de enfriamiento conformación de cristales.


Tipo bayonetaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

El elemento tubular estáconstituido de un tubo externo y untubo interno.


Se utilizan cuando existe unadiferencia de temperatura grandeentre el fluido de la carcaza y de lostubos.


Enfriadores depelícula descendente

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Unidades verticales que utilizanuna película de agua gruesa en ellado de los tubos.


Aplicaciones especiales deenfriamiento.


Enfriadores deserpentín (WormCoolers)


Serpentines sumergidos en unrecipiente con agua.


Enfriamiento de emergencia.


CondensadoresBarométricos(Contacto Directo)


Contacto directo de agua y vapor ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Se utilizan cuando las solubilidadesdel agua y del fluido de proceso lopermiten.


Enfriadores deCascada


El agua de enfriamiento fluye sobreuna serie de tubos.


Enfriamiento especial de fluidos deproceso altamente corrosivo.


Grafito impermeableÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Constituidos de grafito paraprotección por corrosión


Utilizados en servicios altamentecorrosivos.




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TABLA 2.A (UNIDADES SI)INFORMACION REQUERIDA PARA EL DISEÑO DE INTERCAMBIADORES

DE CALOR


Tubo y Carcaza



Diseño Básico (1)


Comúnmente usados enlas refinerías


Diámetro interno nominal de lacarcaza máxima



1200 mm ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

––––––––––––––––––––––


Peso del haz de tubos, máximoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


13.6 tons ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

––––––––––––––––––––––ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tubos con aletas cortas (2) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


Si ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Si ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

NoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tubos en U (2)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


SiÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

SiÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

NoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Longitud del tuboÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


6096 mmÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

>7315 mm (4), 7315 mm(5), 6096 mm, 4877 mm


D E del tubo y espesor mínimode la pared






Servicio de agua de enfriamientoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

– No ferrosoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

19.0 mm–1.65 mmÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

––––––––––––––––––––––


ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

– Ferroso (3) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

25.40 mm–2.11 mm ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

––––––––––––––––––––––


Servicio de hidrocarburos ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

– Ferroso ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

19.0 mm–2.11 mm ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


Alterno I ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


25.40 mm–2.11 mmÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

––––––––––––––––––––––ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Material del tuboÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

– Servicio deagua deenfriamiento


Acero al carbono (3)Admiralty o aluminio–bronce



ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁArreglo de tubos triangular (2)






Cabezal de tubos flotante noremovible



SiÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

SiÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

No


Dos pasos en la carcaza (2)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




No


Cabezal de tubos estacionarioÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




No


País de fabricación ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




Enfriadores de aireÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ





Tipo cabezalÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


TapónÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

TapónÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Lámina


Reductores de velocidad (6) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


Cinturón en V ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Cinturón en V ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Engranaje


Interruptor de vibración ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


No ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



Otro ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ





Intercambiadores de aletalogitudinal (2)





No




REVISION FECHA





Página 83

��


TABLA 2.A (UNIDADES SI)INFORMACION REQUERIDA PARA EL DISEÑO DE INTERCAMBIADORES

DE CALOR (CONT.)


MisceláneosÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


Temperatura de agua deenfriamiento



ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁEntrada de diseño ÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


°CÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Registros de temperaturaanuales




Si ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

No


Salida de diseño ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


48°C Sal. (7)54°C Dulce (7)


°C


Método de limpieza delintercambiador



Química ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Química, mecánica


Limpieza química hecha por: ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



refinería, contratistaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

de no–hidrocarburos y de trans-ferencia





No


de calor bajo ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

NOTAS:

1. Se debería especificar una unidad con estas características a menos que se tenga preferencia poruna unidad en particular.

2. Se utilizan cuando sean aplicables y el balance económico lo permita.3. Se usa acero al carbono sólo en los servicios de agua dulce.4. Servicio limpio, unidades grandes de cabezal de tubos fijo.5. Para unidades de proceso grandes donde el ancho de la fila de equipos permita utilizar tubos de

esta longitud.6. Hasta 22 kW, inclusive.7. Si lo permite la temperatura máxima de la película del agua.




REVISION FECHA





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TABLA 2.B (UNIDADES INGLESAS)INFORMACION REQUERIDA PARA EL DISEÑO DE INTERCAMBIADORES

DE CALOR


Tubo y CarcazaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


Diseño Básico (1)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Comúnmente usados enlas refinerías


Diámetro interno nominal de lacarcaza máxima



48 in.ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

––––––––––––––––––––––


Peso del haz de tubos, máximoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


15 tonsÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

––––––––––––––––––––––


Tubos con aletas cortas (2) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




No


Tubos en U (2) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ





Longitud del tubo ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


20 pie ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

24’ (4), 24’ (5), 20’, 16’ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

D E del tubo y espesor mínimode la pared






Servicio de agua de enfriamientoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

– No ferrosoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

3/4 in.–0.065 in.ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

––––––––––––––––––––––



– Ferroso (3)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

1 in.–0.083 in. ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

––––––––––––––––––––––


Servicio de hidrocarburos ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

– Ferroso ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

3/4 in.–0.083 in. ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


Alterno I ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


1 in.–0.083 in. ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

––––––––––––––––––––––ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Material del tuboÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

– Servicio deagua deenfriamiento


Acero al carbono (3)Admiralty o aluminio–bronce



ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁArreglo de tubos triangular (2)






Cabezal de tubos flotante noremovible





No


Dos pasos en la carcaza (2)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




No


Cabezal de tubos estacionario ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




No


País de fabricación ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




Enfriadores de aire ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ





Tipo cabezalÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


TapónÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

TapónÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Lámina


Reductores de velocidad (6) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


Cinturón en V ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Cinturón en V ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Engranaje


Interruptor de vibración ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


No ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



Otro ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ





Intercambiadores de aletalogitudinal (2)





No




REVISION FECHA





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TABLA 2.B (UNIDADES INGLESAS)INFORMACION REQUERIDA PARA EL DISEÑO DE INTERCAMBIADORES

DE CALOR (CONT.)


Misceláneos ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


ÁÁÁÁÁÁÁÁ



Temperatura de agua deenfriamiento





Entrada de diseñoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



°F


Registros de temperaturaanuales





No


Salida de diseño ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


120°F Sal. (7)130°F Dulce (7)


°F


Método de limpieza delintercambiador



Química ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Química, mecánica


Limpieza química hecha por: ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



refinería, contratistaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

de no–hidrocarburos y detransferencia





No


de calor bajo ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

NOTAS:

1. Se debería especificar una unidad con estas características a menos que se tenga preferencia poruna unidad en particular.

2. Se utilizan cuando sean aplicables y el balance económico lo permita.3. Se usa acero al carbono sólo en los servicios de agua dulce.4. Servicio limpio, unidades grandes de cabezal de tubos fijo.5. Para unidades de proceso grandes donde el ancho de la fila de equipos permita utilizar tubos de

esta longitud.6. Hasta 30 hp, inclusive.7. Si lo permite la temperatura máxima de la película del agua.




REVISION FECHA





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TABLA 3. COEFICIENTES GLOBALES DE TRANSFERENCIA DE CALORTIPICOS – UO


Fluido EnfriándoseÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Fluido CalentándoseÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Uo(1)


Unidades de Carcaza y Tubos conTubos Lisos




ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁIntercambiadores



W/m2 °CÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

BTU/h.pie2 °FÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Reflujo de Tope de Torre AtmosféricaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

CrudoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

340–400ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

60–70


Corte Lateral No. 3 Atmosférico ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Crudo ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

270–330 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

48–58ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Recirculación a la Torre AtmosféricaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Crudo ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



Fondos AtmosféricosÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

CrudoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

150–260ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

26–45ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Crudo ReducidoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Crudo VaporizadoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

140ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

25


Aceite Pobre (“Lean Oil”) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Aceite Grasoso ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

340 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

60


Efluente del Hidrodesintegrador ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Alimentación alHidrodesintegrador


430 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

75


Efluente del Reactor Hidrogenador ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Alimentación al ReactorHidrogenador


290–310 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

51–55


Efluente del Hidrofinador ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Alimentación alHidrofinador



50–68


Efluente del Desbutanizador ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Alimentación alDesbutanizador



70


Efluente del Termoreactor(“Powerformer”)


Alimentación al“Powerformer”



50–80


Alimentación al Convertidor deAcetileno


Efluente del Convertidorde Acetileno



22–30


DEA Regeneradora ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

DEA Sucia ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


110ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Mezcla de Aceite de Lechada yCatalizador


Alimentación de GasóleoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


40


Vapores de los Serpentines deDesintegración


Gasóleo ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


30


Cabecera de Torre Reprocesadora ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Alimentación a TorreReprocesadora



50


Tope del Separador ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Alimentación alDesbutanizador



55




REVISION FECHA





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TABLA 3. COEFICIENTES GLOBALES DE TRANSFERENCIA DE CALOR TIPICOS – UO (CONT.)


Fluido Enfriándose ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Fluido Calentándose ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Uo(1)



ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁEnfriadores ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁAgua ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁAgua ÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁ850–1190(2) ÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁ150–210(2)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁAgua Salobre

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁAgua

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ570–650

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ100–115ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


Fondo del DesbutanizadorÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

AguaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


68–75


Productos de Cabecera delDesbutanizador


Agua ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


85–90


Productos de Fondo delDesbutanizador


Agua ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


43





ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁEnfriadores ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


W/m2 °C ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

BTU/h.pie2 °FÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁFondos de Vacío

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁAgua




Aceite del AbsorbedorÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



80


Fondos del Separador ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Agua ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


18ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Aceite Delgado ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




Gasóleo PesadoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

AguaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



DEA RegeneradoraÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



110


Crudo Reducido ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ







ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁEnfriadores de Gas





Aire, 186 kPa man. (27 psig)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



13


174 kPa man. (105 psig) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



17


2206 kPa man. (320 psig) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




Gas del Fraccionador PrimarioÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




Vapores de Hidrocarburos (30 P.M.)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



38–43


Vapores de Hidrocarburos (25 P.M.)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



56–60


Propileno ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




Etileno ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



31




REVISION FECHA





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Fluido EnfriándoseÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Fluido CalentándoseÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Uo(1)









ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁCondensadores





Cabecera Torre AtmosféricaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

AguaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

450–510ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

80–90


Cabecera Torre Atmosférica ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Crudo ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

200–260 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

35–45


Destilado Torre Atmosférica ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Agua ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



Cabecera Torre de VacíoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

AguaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

650–740ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

115–130ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Cabecera del DesbutanizadorÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



90–100


Cabecera del Desetanizador ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



90–113


Cabecera del Despentanizador ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


620 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


Cabecera de Torre GPL ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




Efluente del HidrofinadorÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



91–105


Cabecera del Estabilizador ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



75–85


Cabecera del Separador ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




Cabecera Torre Reprocesadora ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




Cabecera del Regenerador de DEAÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


570ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

100





ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁCondensadores ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


W/m2 °C ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

BTU/h.pie2 °FÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Cabecera del Fraccionador PrimarioÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



40 (50% cond.)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Cabecera del Fraccionador Primarioy Productos




60 (25% cond.)






55–60


Efluente del HidrodesintegradorÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



85


Propileno ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



120


vapor de Agua (3) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


2270–3410ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ








REVISION FECHA





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Fluido EnfriándoseÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Fluido CalentándoseÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Uo(1)









ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁRefrigeradores





Etileno (4)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

PropilenoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


98


Cabecera del Desmetanizador (4) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Etileno ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


107


Cabecera del Desetanizador (4) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Propileno ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



Cabecera del Despropanizador (4)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

PropilenoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

650ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


EtilenoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

EtilenoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


99–105


Alimentación al Desmetanizador ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Etileno ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


96–113


Alimentación al Desmetanizador ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Propileno ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ







RehervidoresÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




Vapor de Agua ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Fondos delDesmetanizador


430 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

75


Aceite Pobre (“Lean Oil”) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Fondos delDesmetanizador



60



Fondos delDesetanizador


410–490 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

73–86


Reflujo de Tope de la TorreAtmosférica


Fondos delDesetanizador



66



Fondos delDespropanizador



89



Fondos delDesbutanizador



74–100


Reflujo de Tope de la TorreAtmosférica





65


Fondo Atmosférico ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




56




REVISION FECHA





Página 90

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Fluido Enfriándose ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Fluido Calentándose ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Uo(1)










RehervidoresÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


W/m2 °CÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

BTU/h.pie2 °F


Vapor de Agua ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Fondos delDespentanizador



81



Fondos delDesbencenizador



102



Fondos delDestoluenizador



77


Vapor de Agua ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Fondos del Separador ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


80


Vapores Químicos ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Fondos del Separador ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



Vapor de AguaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Fondos del DespojadorÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



Vapor de AguaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Fondos del EstabilizadorÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


115



Fondos TorreReprocesadora



74


Vapores Químicos (“Dowtherm”) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Fondos TorreReprocesadora



47


Vapor de Agua ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Fondos del GPL ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


70




Fondos Estabilizador delTermoreactor(“Powerformer”)



75–77



Fondos del Despojadorde K3PO4



145



Fondos del RegeneradorDEA



240


Vapores Químicos (“Dowtherm”) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Fenol ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


65





ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁPrecalentadores ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ





Alimentación a TorreIsobutanizadora



92



Alimentación a TorreReprocesadora



80–100




REVISION FECHA





Página 91

��




Fluido EnfriándoseÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Fluido CalentándoseÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Uo(1)







Alimentación a TorreDesbutanizadora



110



Alimentación a ReactorHidrogenador



75–89


Rehervidores ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


W/m2 °C ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

BTU/h.pie2 °FÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Fondos del Estabilizador delTermoreactor (“Powerformer”)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

AlimentaciónEstabilizador delTermoreactor(“Powerformer”)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

270ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

47






Generadores de VaporÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁFondos de Vacío ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁAgua de Caldera ÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁ200 ÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁ35


Recirculación de Fondos de Vacío ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Agua de Caldera ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



Lechada del Fraccionador Primario ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Agua de Caldera ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


30–55ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁGas de Chimenea

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁAgua de Caldera




Efluente del ReformadorÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Agua de CalderaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


45–60






Unidades con Aletas (CoeficientesBasados en el área Total Externa)





Nafta Pesada ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Agua (1.8 m/s (6 pie/s)en el ángulo



25






20


Nafta Liviana ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




30






25





ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁK3PO4 Limpio





K3PO4 LimpioÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

K3PO4 sucioÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


42




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NOTAS

1. Los coeficientes dados representan un rango de coeficientes típicos. En los casos donde sepresenta un solo coeficiente, los coeficientes típicos pueden ser mayores o menores que el valortabulado.

2. Coeficiente altamente dependiente de los factores de ensuciamiento.3. Condensador de vapor de superficie. Refiérase al “Heat Exchange Institute Standards for Steam

Surface Condensers”.4. Servicio de Condensación.




REVISION FECHA





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TABLA 4. TEMPERATURAS DE DISEÑO DEL AGUA DE ENFRIAMIENTO ENTRANDOÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Localidad


Tipo de Agua


PromedioMínimo


PromedioMáximo


Utilizar en elDiseño (1)



ÁÁÁÁÁÁÁÁ

°C ÁÁÁÁÁÁÁÁ

°F ÁÁÁÁÁÁÁÁ


°F ÁÁÁÁÁÁÁÁ



Anaco ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Torre de Enfriamiento ÁÁÁÁÁÁÁÁ

32 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

90 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

41ÁÁÁÁÁÁÁÁ

105ÁÁÁÁÁÁÁÁ

32ÁÁÁÁÁÁÁÁ


Amuay ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Agua Salada ÁÁÁÁÁÁÁÁ

25 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

77 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

29ÁÁÁÁÁÁÁÁ

85ÁÁÁÁÁÁÁÁ

(2)ÁÁÁÁÁÁÁÁ

(2)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Bajo GrandeÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Agua del Lago (Salobre)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ






90


Barinas ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


– ÁÁÁÁÁÁÁÁ


–ÁÁÁÁÁÁÁÁ

–ÁÁÁÁÁÁÁÁ

–ÁÁÁÁÁÁÁÁ

–


Cardón ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


25 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

77 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

29ÁÁÁÁÁÁÁÁ

85ÁÁÁÁÁÁÁÁ

(2)ÁÁÁÁÁÁÁÁ

(2)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Caripito ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


32 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

90 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

41ÁÁÁÁÁÁÁÁ

105ÁÁÁÁÁÁÁÁ

32ÁÁÁÁÁÁÁÁ


CurazaoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Agua SaladaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ






85


El Palito ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


26 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

78 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

31ÁÁÁÁÁÁÁÁ

88ÁÁÁÁÁÁÁÁ

29ÁÁÁÁÁÁÁÁ

85


El Chaure ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


26 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

78 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

31ÁÁÁÁÁÁÁÁ

88ÁÁÁÁÁÁÁÁ

29ÁÁÁÁÁÁÁÁ


José ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


26 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

78 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

31ÁÁÁÁÁÁÁÁ

88ÁÁÁÁÁÁÁÁ

29ÁÁÁÁÁÁÁÁ


JusepinÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Torre de EnfriamientoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

–ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ





88


Lago deMaracaibo

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Agua del Lago (Salobre) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ






90


La Salina ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Agua del Lago (Salobre) ÁÁÁÁÁÁÁÁ

29 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

84 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

32ÁÁÁÁÁÁÁÁ

90ÁÁÁÁÁÁÁÁ

32ÁÁÁÁÁÁÁÁ

90


Morón ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


26 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

78 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

31ÁÁÁÁÁÁÁÁ

88ÁÁÁÁÁÁÁÁ

29ÁÁÁÁÁÁÁÁ


Morichal ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


32 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

90 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

41ÁÁÁÁÁÁÁÁ

105ÁÁÁÁÁÁÁÁ

32ÁÁÁÁÁÁÁÁ



Agua de RíoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ






–




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TABLA 4. TEMPERATURAS DE DISEÑO DEL AGUA DE ENFRIAMIENTO ENTRANDO(CONT.)


Localidad


Tipo de Agua


PromedioMínimo


PromedioMáximo


Utilizar en elDiseño (1)




°CÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ





°F


Norte deMonagas


Torre de Enfriamiento ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ






90


Puerto LaCruz


Agua Salada ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ






85


Quiriquirí ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Agua de Río ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ


ÁÁÁÁÁÁSan LorenzoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁAgua del Lago (Salobre) ÁÁÁÁ

ÁÁÁÁ29 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

84 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

32ÁÁÁÁÁÁÁÁ

90ÁÁÁÁÁÁÁÁ

32ÁÁÁÁÁÁÁÁ

90ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁSan Roque

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁTorre de Enfriamiento

ÁÁÁÁÁÁÁÁ32

ÁÁÁÁÁÁÁÁ90

ÁÁÁÁÁÁÁÁ41

ÁÁÁÁÁÁÁÁ105

ÁÁÁÁÁÁÁÁ32

ÁÁÁÁÁÁÁÁ90ÁÁÁÁÁÁ


Santa AnaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Torre de EnfriamientoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ






90


Santa Rita ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Agua del Lago (Salobre) ÁÁÁÁÁÁÁÁ

29 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

84 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

32ÁÁÁÁÁÁÁÁ

90ÁÁÁÁÁÁÁÁ

32ÁÁÁÁÁÁÁÁ


Tucupita ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Agua de Río ÁÁÁÁÁÁÁÁ



–ÁÁÁÁÁÁÁÁ

–ÁÁÁÁÁÁÁÁ

–ÁÁÁÁÁÁÁÁ



Torre de EnfriamientoÁÁÁÁÁÁÁÁ

–ÁÁÁÁÁÁÁÁ

–ÁÁÁÁÁÁÁÁ

–ÁÁÁÁÁÁÁÁ

–ÁÁÁÁÁÁÁÁ

–ÁÁÁÁÁÁÁÁ

–ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ









ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

NOTAS

1. La temperatura que se recomienda utilizar en el diseño de enfriadores y condensadores es un valoróptimo desde el punto de vista económico para una planta promedio. Esta temperatura se excedeen varios grados durante aproximadamente tres semanas al año. Durante este período, si losenfriadores no se limpian antes que la temperatura suba, será necesario operar la planta a unacapacidad menor que la de diseño y/o aumentar la temperatura de salida de los productos. En losclimas fríos, puede ser deseable proveer un desvío en el lado del enfriador por donde circula elaceite. Por otra parte, las bajas velocidades en el lado de los tubos (causadas por requerimientosbajos de agua) pueden ocasionar una concentración de depósitos excesiva.

2. Utilice una temperatura de entrada del agua de enfriamiento de 27°C (80°F) para los enfriadores y29°C (85°F) para los condensadores. La temperatura de salida máxima permitida en Amuay yCardón es 49°C (120°F).




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TABLA 5. FACTORES DE ENSUCIAMIENTO TIPICOS (1) ri y ro

LAS RESISTENCIAS POR ENSUCIAMIENTO LISTADAS EN ESTA TABLA SE REFIEREN A LAS SUPERFICIES SOBRE LAS CUALESOCURREN. POR ENSUCIAMIENTO DE LAS SUPERFICIES INTERNAS ESTOS VALORES DEBERAN SER MULTIPLICADOS POR LARELACION DE SUPERFICIE EXTERNA/INTERNA.




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TABLA 5. FACTORES DE ENSUCIAMIENTO TIPICOS (1) ri y ro (CONT.)

LAS RESISTENCIAS PRESENTADAS EN ESTA TABLA SE REFIEREN A LA SUPERFICIE SOBRE LA CUAL EL ENSUCIAMIENTOOCURRE. LAS RESISTENCIAS DE ENSUCIAMIENTO REFERIDAS A LA SUPERFICIE INTERNA SE OBTIENEN MULTIPLICANDO LOSVALORES POR LA RAZON DE AREAS ENTRE LA SUPERFICIE EXTERNA E INTERNA.

Agua de Ensuciamiento (2)Factor de Ensuciamiento, = factor base + factor ambiental

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Temperatura media de la fuente de calor °CÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Factores Ambientales ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tipo de Agua ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

AdicionarÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Material de los TubosÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



No ferroso (admiralty y otros tipos de aleacionesun contenido de cobre mayor 50%


Salada con Cloro ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

0


No ferroso ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁSalada sin cloro ÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁ+0.09 x 10–3


No ferroso ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁDulce no tratada ÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁ+0.09 x 10–3


No ferrosoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁTratada en Torre de Enfriamiento


+0.09 x 10–3ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Acero al carbónÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tratada en Torre de EnfriamientoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

+0.09 x 10–3

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Monel (Aleaciones con contenido de cobremenor que 50%


Todo tipo de agua salada ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

+0.18 x 10–3


Cualquiera ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁLodosa o fangosa ÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁ+0.18 x 10–3




ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁCrudos (2) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

















ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁTemperatura media °C




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TABLA 5. FACTORES DE ENSUCIAMIENTO TIPICOS (1) ri Y ro (CONT.)

Multiplique todos los valores de la tabla por 1 x 10–3



m2 °C/WÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

h.pie2

°F/BTUÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


m2 °C/WÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

h.pie2

°F/BTU


Destilación Atmosférica ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ


Desintegración Catalítica ÁÁÁÁÁÁÁÁ


ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁVapores de Cabecera ÁÁÁÁ

ÁÁÁÁ0.18 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

1.0 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Alimentación (con atmósfera inerte en eltanque de alimentación)

ÁÁÁÁÁÁÁÁ


ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁCortes Laterales ÁÁÁÁ



Menos de 121 °C (250°F) ÁÁÁÁÁÁÁÁ

0.18 ÁÁÁÁÁÁÁÁ

1.0ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Crudo Reducido ÁÁÁÁÁÁÁÁ



121 °C (250°F) y más ÁÁÁÁÁÁÁÁ



ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ


Alimentación (sin atmósfera inerte) ÁÁÁÁÁÁÁÁ


ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁDestilación al Vacío ÁÁÁÁ





2.0


Vapores de Cabecera ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ


121 °C (250°F) y más (3) ÁÁÁÁÁÁÁÁ


5.0


Del Fraccionador ÁÁÁÁÁÁÁÁ



Cabecera del Fraccionador ÁÁÁÁÁÁÁÁ


1.0


Del Tambor Vaporizador ÁÁÁÁÁÁÁÁ



Cortes Laterales del Fraccionado ÁÁÁÁÁÁÁÁ


2.0


A un enfriador con agua ÁÁÁÁÁÁÁÁ



Residuo ÁÁÁÁÁÁÁÁ


10.0


A otros tipos de intercambiadores ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ


ÁÁÁÁÁÁÁÁ



Cortes Laterales ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ


Powerformers ÁÁÁÁÁÁÁÁ



A un enfriador con agua ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

0.35 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

2.0 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Calentamiento de la Alimentación (con atmósfera inerte en el tanque dealimentación)



ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁA otros tipos de intercambiadores ÁÁÁÁ





1.0


Destilados de Fondo (933.4 kg/m3 20° API)

ÁÁÁÁÁÁÁÁ





2.0


Fondo Residual (933.5 kg/m3 20 °API)



5.0ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Calentamiento de la Alimentación(sin atmósfera de gas inerte)




ÁÁÁÁÁÁÁÁ




3.5


Hidrodesintegración ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ




6.0


Alimentación ÁÁÁÁÁÁÁÁ



Efluente ÁÁÁÁÁÁÁÁ


1.0


Efluente ÁÁÁÁÁÁÁÁ



Powerformate ÁÁÁÁÁÁÁÁ


1.0

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁGas de Reciclo ÁÁÁÁ0.18 ÁÁÁÁ1.0 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁFondos de Reprocesamiento ÁÁÁÁ0.44 ÁÁÁÁ2.5ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁHidrofinación

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁDesparafinación

ÁÁÁÁÁÁÁÁ


ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁAlimentaciónÁÁÁÁÁÁÁÁ0.35

ÁÁÁÁÁÁÁÁ2.0

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁCalentamiento del Aceite de Alimentación

ÁÁÁÁÁÁÁÁ0.18


ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁEfluente

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

0.35ÁÁÁÁÁÁÁÁ

2.0ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Enfriamiento del Aceite de AlimentaciónÁÁÁÁÁÁÁÁ


3.0 (5)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ


SolventeÁÁÁÁÁÁÁÁ


1.0ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Despropanizador; Desbutanizador;Alquilación; Despentanizador yPolimerización




Aceite Desparafinado ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


1.0


Alimentación ÁÁÁÁÁÁÁÁ



ÁÁÁÁÁÁÁÁ





1.0 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Desintegración de Productos Livianos ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁProducto ÁÁÁÁ0.18 ÁÁÁÁ1.0 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁAlimentación ÁÁÁÁ0.18 ÁÁÁÁ1.0ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁRehervidores (4)ÁÁÁÁÁÁÁÁ0.35

ÁÁÁÁÁÁÁÁ2.0

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁProducto



ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁAlimentación del ReactorÁÁÁÁÁÁÁÁ0.35

ÁÁÁÁÁÁÁÁ2.0

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁRehervidores (4)


ÁÁÁÁÁÁÁÁ6.0




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TABLA 5. FACTORES DE ENSUCIAMIENTO TIPICOS (1) ri Y ro (CONT.)

Multiplique todos los valores de la tabla por 1 X 10–3


ÁÁÁÁÁÁÁÁ

m2 °C/WÁÁÁÁÁÁÁÁ

h.pie2

°F/BTUÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

m2 °C/WÁÁÁÁÁÁÁÁ

h.pie2

°F/BTUÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

AbsorbedoresÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



DesasfaltaciónÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁGas de Alimentación ÁÁÁÁ


2.0 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Aceite de Alimentación ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


2.0


Aceite Pobre (“Lean Oil”) ÁÁÁÁÁÁÁÁ



Solvente ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


1.0


Aceite Grasoso ÁÁÁÁÁÁÁÁ



Aceite Refinado ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁVapores de Cabecera ÁÁÁÁ



A un enfriador con agua ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


3.0 (5)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Destilado ÁÁÁÁÁÁÁÁ



A otros tipos de intercambiadoresÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ


Asfalto y ResinaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁEstabilizadoresÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁA un enfriador con agua




AlimentaciónÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


1.0ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

A otros tipos de intercambiadoresÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


5.0







ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁProducto ÁÁÁÁ



Misceláneos ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁRehervidores (4) ÁÁÁÁ



Vapor de Agua ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



ÁÁÁÁÁÁÁÁ


Con Aceite ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


1.0


Remoción de H2S (Proceso Girbotol)ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ


Sin Aceite ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



Vapores de CabeceraÁÁÁÁÁÁÁÁ


1.0ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Aire (Atmosférico)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


2.0ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

SoluciónÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



Calentadores de AceiteCombustible



5.0


Rehervidores con Soluciones delProceso Girbotol



2.0 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Vapores Orgánicos ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


0.5


ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ


Líquidos Orgánicos ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


1.0


Tratamiento de Lubricantes ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



Líquidos Refrigerantes(Calentamiento, Enfriamiento oEvaporación)



1.0


SolventeÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



Vapores RefrigerantesCondensados en:




Mezcla Aceite Solvente deAlimentación



2.0 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Compresores ReciprocantesÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


2.0





Otros Tipos de CompresoresÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


0.5


Aceite Refinado ÁÁÁÁÁÁÁÁ



Salmuera (Enfriamiento) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


1.0


Enfriadores de Aceite Refinado ÁÁÁÁÁÁÁÁ



Condensado ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



ExtractoÁÁÁÁÁÁÁÁ


2.0ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Agua de CalderaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


1.0




REVISION FECHA





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��


NOTAS

1. Los factores de ensuciamiento que se presentan corresponden a un período de operación de unaño a año y medio aproximadamente, exceptuando aquellos casos donde se especifique locontrario. Los factores de ensuciamiento tienen un rango de ± 0.09 x 10–3 m2°C/W (0.0005h.pie2°F/BTU).

2. Se recomienda leer los gráficos con una precisión de 0.05 x 10–3 m2°C/W (0.0005 h.pie2°F/BTU).3. La experiencia ha demostrado que es deseable instalar válvulas de bloque y desvíos en esta clase

de servicios. Los períodos de operación esperados son largos y la velocidad de ensuciamiento eincremento en caída de presión son considerables.

4. En el caso de compuestos insaturados donde se espera o exista la certeza de que ocurrepolimerización, se deben hacer consideraciones individuales en cuanto a las tolerancias porensuciamiento, con la posibilidad de instalar un rehervidor de repuesto.

5. Se deben tomar precauciones en cuanto a la deposición de cera en los casos que ésta se encuentrapresente. Si no hay cera el factor de ensuciamiento se puede reducir a 0.18 x 10–3 m2°C/W (0.001h.pie2°F/BTU).




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TABLA 6. CAIDAS DE PRESION TIPICASÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Intercambiadores de Carcaza y Tubos, Doble Tubo y Enfriadores de Aire


Gases y Vapores (Alta Presión) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

35–70 kPa ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

5–10 psiÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Gases y Vapores (Baja Presión) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


2–5 psiÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Gases y Vapores (Presión Atmosférica)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

3.5–14 kPaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

0.5–2 psi


Vapores (Vacío) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ< 3.5 kPa ÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁ< 0.5 psi


Vapores (Condensadores de Torre de Vacío) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

0.4–1.6 kPa ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

3–12 mm HGÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Líquidos ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


10–25 psiÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁRequerimiento Especial ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁCarcaza F, Corriente del Lado de la CarcazaÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ35–70 kPa máximo ÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁ5–10 psi máximo



ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Intercambiadores de Láminas con Aletas


Gases y Vapores ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


1–3 psi


Líquidos ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


3–8 psi




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TABLA 7. DATOS DE TUBOS PARA INTERCAMBIADORESÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

de = ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

dw = Espesor ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

di = ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

área ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Superficie ExternaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

DE delÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

de paredÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

DI delÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

InternaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

por metroÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

por pie


tubo ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



tubo ÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ


de longitud ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

longitudÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

mm ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pulgÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

mm ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pulg ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

mm ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pulg ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

mm2ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pulg2ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

m cuadrado ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

piecuadrado

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

19.05 ÁÁÁÁÁÁ

3/4ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

2.77 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



0.532 ÁÁÁÁÁÁ


0.223ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



19.05 ÁÁÁÁÁÁ

3/4ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

2.11(1)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

0.083(1) ÁÁÁÁÁÁÁÁ


0.584 ÁÁÁÁÁÁ




0.1963ÁÁÁÁÁÁÁÁ19.05

ÁÁÁÁÁÁ3/4ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ1.65(2)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ0.065(2)



ÁÁÁÁÁÁ194.8


ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ0.0598

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ0.1963ÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ


3/4ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ






0.334ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

0.0598ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

0.1963

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

25.40 ÁÁÁÁÁÁ





0.732 ÁÁÁÁÁÁ




0.2618

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

25.40 ÁÁÁÁÁÁ





0.782 ÁÁÁÁÁÁ





25.40 ÁÁÁÁÁÁ





0.834 ÁÁÁÁÁÁ





25.40 ÁÁÁÁÁÁ





0.870 ÁÁÁÁÁÁ




0.2618ÁÁÁÁÁÁÁÁ38.10

ÁÁÁÁÁÁ1 1/2ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ3.40




ÁÁÁÁÁÁ769.0


ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ0.1197

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ0.3927ÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ








1.291ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

0.1197ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

0.3927

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

38.10 ÁÁÁÁÁÁ

1 1/2ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




1.334 ÁÁÁÁÁÁ




0.3927

NOTAS:

(1) Espesor de pared preferido para tubos de acero al carbono.(2) Espesor de pared preferido para tubos de aleaciones de cobre.

ESCALA EQUIVALENTEÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁmm

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁpulg

ÁÁÁÁÁÁÁÁBWGÁÁÁÁÁ




8




9




10ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




2.77ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ





13




14




15










18




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TABLA 8. CONDUCTIVIDADES TERMICASÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Material


Composición


ConductividadTérmica, K




W/m°CÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

BTU/hpie2°F/pieÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Admiralty ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

(71 Cu – 28 Zn – 1 Sn) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


64ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Acero inoxidable tipo 31ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

(17 Cr – 12 Ni – 2 Mo)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


9


Acero inoxidable tipo 304 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

(18 Cr – 8 Ni) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


9


Latón ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

(70 Cu – 30 Zn) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


57ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Latón rojo ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

(85 Cu – 15 Zn) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



Latón de aluminioÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

(76 Cu – 22 Zn – 2 Al)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


58


Cuproníquel ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

(90 Cu – 10 Ni) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


41


Cuproníquel ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

(70 Cu – 30 Ni) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



Monel ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

(67 Ni – 30 Cu – 1.4 Fe) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



InconelÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



11


Aluminio ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



117


Acero al Carbono ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




Carbón 1/2 molibdeno ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

(0.5 Mo) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



CobreÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



223


Plomo ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



20


Níquel ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




Titanio ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




Acero aleado con cromo ymolibdeno


(1 Cr – 0.5 Mo)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


24


ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ(2–1/4 Cr – 0.5 Mo)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ38

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ22ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



(5 Cr – 0.5 Mo)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


20



(12 Cr – 1 Mo) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


16

Estos valores aplican normalmente para las temperaturas del metal del tubo encontradas en diseñode intercambiadores.




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TABLA 9. SELECCION DE TIPOS DE CABEZALES (TEMA)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Factores de ensuciamientoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


Método deÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tipo de Cabezal Fijo


Lado del tubo ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Lado de la carcaza ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tipo deÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Limpieza (1) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

AnteriorÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

PosteriorÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

hpie2°F/BTUÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

m2°C/WÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

hpie2°F/BTUÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

m2°C/WÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

hazÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

TuboÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

CarcazaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

(canal)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

(carcaza)




todos ÁÁÁÁÁÁÁÁ

todos ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tubo U ÁÁÁÁÁÁÁÁ

– ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


A o B(3)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

–




todos ÁÁÁÁÁÁÁÁ

todos ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tubo U ÁÁÁÁÁÁÁÁ

Q ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ






ÁÁÁÁÁÁÁÁ


ÁÁÁÁÁÁÁÁ

M(4)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

_ ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

A ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ




ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁRemovible

ÁÁÁÁÁÁÁÁQ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁQ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁA o B(3)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁS o T(5)(6)ÁÁÁÁÁÁ







MÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

QÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

AÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

S o T(5)(7)




ÁÁÁÁÁÁÁÁ


ÁÁÁÁÁÁÁÁ


M ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


S o T(5)




ÁÁÁÁÁÁÁÁ


ÁÁÁÁÁÁÁÁ




S o T(5)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ





Fijo ÁÁÁÁÁÁÁÁ



A,B o C (8)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

L,M o N(9)(10)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



todosÁÁÁÁÁÁÁÁ

todosÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tubo UÁÁÁÁÁÁÁÁ

MÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

QÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

AÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

LÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ





RemovibleÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

M(4)ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

–ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

AÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

–




ÁÁÁÁÁÁÁÁ


ÁÁÁÁÁÁÁÁ




S o T(5)




ÁÁÁÁÁÁÁÁ


ÁÁÁÁÁÁÁÁ




S o T(5)






Fijo ÁÁÁÁÁÁÁÁ




L

NOTAS:

1. Q – Química, M – Mecánica incluyendo chorro de agua de alta presión2. El cabezal tipo A es preferido cuando el lado del tubo o el lado de la carcaza tiene una corrosión

permisible de 3 mm.3. Normalmente el cabezal tipo B es más económico4. Sólo usado en servicios de agua de enfriamiento de donde los tubos se limpian con chorros a alta

presión.5. Use cabezal tipo S a menos que el usuario prefiera el cabezal tipo T.6. Cubierta de carcaza integral puede ser usada con cabezal tipo T cuando el factor de ensuciamiento

del lado de la carcaza � 0.00035.7. Nota (6) y en adición el lado de los tubos debe ser limpiados con chorro de alta presión.8. B o C – Normalmente son cabezales más económicos que cabezales tipo A.9. M o N – Normalmente son cabezales más económicos que cabezales tipo L.

10. Cabezal tipo L es preferido cuando la corrosión permisible es de 3 mm.




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TABLA 10. NUMERO DE PASOS MAXIMO POR LOS TUBOSÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

DI de la carcazaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Número de Pasos Máximo



RecomendadoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

mmÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pulgÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁ<250 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ10 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ4


250–<510 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

10–<20 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

6ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

510–<760ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

20–<30ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

8




10




2ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



14




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Fig 1. HOJAS DE ESPECIFICACION PARA INTERCAMBIADORES DE CALOR:EJEMPLO (UNIDADES SI)




DIV

ISO

R D

E P

AS

OS

O D

EF

LEC

TO

RE

S L

ON

GIT

UD

INA

LES

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Fig 2. ELEMENTOS DE LOS INTERCAMBIADORES DE TUBO Y CARCAZA




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Fig 3. NOMENCLATURA TEMA PARA INTERCAMBIADORES DE CALOR




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Fig 4. ARREGLOS COMUNES DE TUBO




SE

GM

EN

TO(C

OR

TE

VE

RT

ICA

L)

DO

BL

E S

EG

ME

NTO

(DIS

CO

MO

DIF

ICA

DO

O C

OR

ON

A)

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Fig 5. TIPOS DE DEFLECTORES PARA LA CARCAZA




CA

RC

AZ

A D

E U

N P

AS

O (

TE

MA

– T

IPO

AE

S)

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Fig 6.A TIPOS DE CARCAZAS COMUNES PARA INTERCAMBIADORES DE TUBO YCARCAZA




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Fig 6.B. TIPOS DE CARCAZAS COMUNES PARA INTERCAMBIADORES DE TUBO YCARCAZA




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Fig 6.C. TIPOS DE CARCAZAS COMUNES PARA INTERCAMBIADORES DE TUBO YCARCAZA




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Fig 7. LOCALIZACION DE LA BANDA DE SELLO




8b. TIPO PELICULA8a. TIPO GOTA

8c. LIQUIDOS INMISCIBLES 8d. CONDENSADO HOMOGENEO(FORMACION DE NEBLINA)

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Fig 8. MECANISMOS DE CONDENSACION




BARRA SUSTENTADORAPLACA EXTERNAMOVIBLE

PLACA EXTERNAFIJA

PERNO DE COMPRESION

DE PLACASO PLANCHAS

CONJUNTO

9b. VISTA DE UN INTERCAMBIADOR

SOPORTECOLUMNA

9a. DIAGRAMAS ESQUEMATICOSDE TRES TIPOS DE

PLACAS EN ESPIRALINTERCAMBIADORES DE

(c)(a) (b)

DE PLACAS CON EMPACADURAS

BARRA SUSTENTADORA

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Fig 9. TIPOS DE INTERCAMBIADORES DE PLACA




FLUIDO 2

FLUIDO 1

MATRIZ LISA

TABIQUE SEPARADOR

MATRIZ POROSA

DE PLACAS CON ALETAS9c. SECCION DE UN INTERCAMBIADOR

9d. INTERCAMBIADOR LAMELLA

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Fig 9. TIPOS DE INTERCAMBIADORES DE PLACA (CONT.)




Education

Mdp 05 e-01 principios básicos