Diseño De Un Intercambiador De Calor

DISEÑO DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR DE 1-2 PASOS DE TUBO Y CORAZA

El intercambiador en el cual el fluido de la coraza fluye en un paso por la coraza y el fluido de los tubos en dos o más pasos, es el intercambiador 1-2. Se emplea un solo carrete con una división para permitir la entrada y salida del fluido de los tubos por el mismo carrete. En el extremo opuesto del intercambiador está colocado un bonete para permitir que el fluido de los tubos pase del primero al segundo paso. Como con todos los intercambiadores de cabezales fijos, la parte externa de los tubos es inaccesible para la inspección o limpieza mecánica. El interior de los tubos puede ser limpiado removiendo únicamente la tapa del carrete y usando un limpiador rotatorio o un cepillo de alambre. Los problemas de expansión son extremadamente críticos en los intercambiadores 1-2 de cabezal fijo, puesto que ambos pasos así como la coraza, tienden a dilatarse diferentemente y originan esfuerzos en los espejos estacionarios

Entonces nuestro intercambiador será del tipo AEP como se muestra en la tabla siguiente

El cual quedaría de la siguiente manera según TEMA

Componentes

I. CONSIDERACIONES DE DISEÑO

La eficiencia óptima de un intercambiador de calor requiere, de una buena metodología para el diseño y una apropiada selección de los materiales para su construcción. Para esto, es, de tubo y necesario conocer:

1. PRESIÓN DE OPERACIÓN

La presión que se requiere en el proceso del que forma parte el recipiente, a la cual trabaja normalmente este.

2. PRESIÓN DE DISEÑO

La presión que se emplea para diseñar el recipiente. Se recomienda diseñar un recipiente y sus componentes para una presión mayor que la de operación. Este requisito se satisface utilizando una presión de diseño de 30 Ib/ In2 o 10% mas que la presión de trabajo, la que sea mayor.

También debe tomarse en consideración la presión del fluido y de cualquier otra sustancia contenida en el recipiente.

3. MAXIMA PRESION PERMITIDA DE OPERACIÓN

La presión interna a la que esta sujeto el elemento más débil del recipiente correspondiente al esfuerzo máximo admisible, cuando se supone que el recipiente esta:

a) En estado de desgaste por corrosión

b) A una temperatura determinada

c) En posición normal de trabajo

d) Bajo el efecto de otras cargas ( carga de viento, presión externa, presión hidrostática, etc.) que son aditivas a la presión interna

e) Una práctica común que siguen muchos usuarios y fabricantes de recipientes sujetos a presión es considerar la presión máxima de trabajo permitida de la cabeza o del casco, y no la de elementos pequeños como bridas, aberturas, etc.

4. VALORES DEL ESFUERZO MÁXIMO PERMITIDO

Los valores del esfuerzo de la tensión máximo permitido para diferentes materiales se presentan en la siguiente tabla.

El esfuerzo a comprensión máximo permitido para usar en el diseño de recipientes cilíndricos sujetos a cargas que produzcan esfuerzos de compresión en el casco debe determinarse de acuerdo a la norma ASME párrafo UG-23 (b) y (d).

5. EFICIENCIA DE LAS JUNTAS

En este caso hace referencia si el equipo tiene juntas soldadas o no, la eficiencia de la junta (E) será de:

• 1.00 cuando sea radiografiado totalmente ( o simplemente no tenga soldaduras esta tendrá una eficiencia de 1).

• .85 cuando esta sea examinada por zonas es decir por puntos.

• 0.70 cuando no sea examinada

6. TEMPERATURA DE OPERACIÓN (TO)

Es el valor normal de temperatura en las condiciones de operación del proceso, a la cual el cambiador de calor será expuesto.

7. TEMPERATURA DE DISEÑO (TD)

Se define como la temperatura que será utilizada en el diseño del cambiador de calor, esta temperatura se selecciona como sigue:

Para fluidos que operan con una temperatura superior a 32 °F la temperatura de diseño será la que resulte mayor de las siguientes:

Para fluidos que operan a una temperatura de 32 F (0 C) o inferior, se deberá especificar simultáneamente la temperatura mínima y la máxima anticipada, siendo esta última no menor a 150 F (65.5 C) para el lado de la coraza con el objeto de considerar la circulación de aire caliente durante la operación de secado, posterior a la prueba hidrostática.

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