INTERCAMBIADORES DE CALOR CARCASA Y TUBOS

INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CARCASA Y TUBOS (HT30x)

ANTECEDENTES:

La transmisión de calor es necesaria en los procesos industriales actuales, mediante esta transmisión se consiguen ahorros de costes energéticos y máximo aprovechamiento de la energía ya disponible en el sistema. Los fluidos, por tanto, se calientan ó refrigeran para seguir siendo aprovechados dentro del proceso industrial gracias a los intercambiadores.

Los intercambiadores de calor son todos aquellos dispositivos utilizados para transferir energía de un medio a otro. Los radiadores de calefacción, los calentadores de agua, las baterías frigoríficas... son algunos ejemplos de cambiadores de calor.

La clasificación más general que puede realizarse de los cambiadores de calor, se efectúa atendiendo al grado de contacto entre los fluidos. Según este criterio, los cambiadores de calor se dividen en dos grandes grupos:

• Intercambiadores de contacto directo.

• Intercambiadores de contacto indirecto.

Estos últimos pueden a su vez dividirse en alternativos y de superficie.

Los intercambiadores de contacto directo, también conocidos como cambiadores de mezcla, son aquellos dispositivos en los que los fluidos sufren una mezcla física completa, realizándose, como consecuencia, la transferencia energética entre ellos.

Pertenecen a este grupo, entre otros tipos de cambiadores, las denominadas torres de refrigeración o torres húmedas, así como los enfriadores de gases.

En cuanto a los intercambiadores alternativos, ambos fluidos recorren un mismo espacio de forma alternada, sin coincidencia entre ellos, de forma tal que la mezcla física de ambos fluidos puede considerarse despreciable. El elemento fundamental de este subgrupo de cambiadores es la superficie que alternativamente recibe y cede la energía térmica.

Por otra parte, se denominan intercambiadores de superficie a aquellos equipos o dispositivos en los que la transferencia térmica se realiza a través de una superficie, plana o cilíndrica, que separa físicamente las corrientes de ambos fluidos, no existiendo por tanto ninguna posibilidad de contacto directo o contaminación entre dichos fluidos, salvo en el caso de rotura de la antedicha superficie de separación.

Este tipo de intercambiador consiste en un conjunto de tubos en un contenedor llamado carcasa. El flujo de fluido dentro de los tubos se le denomina comúnmente flujo interno y aquel que fluye en el interior del contenedor como fluido de carcasa o fluido externo. En los extremos de los tubos, el fluido interno es separado del fluido externo de la carcasa por la(s) placa(s) del tubo. Los tubos se sujetan o se sueldan a una placa para proporcionan un sello adecuado. En sistemas donde los dos fluidos presentan una gran diferencia entre sus presiones, el líquido con mayor presión se hace circular típicamente a través de los tubos y el líquido con una presión más baja se circula del lado de la cáscara. Esto es debido a los costos en materiales, los tubos del intercambiador de calor se pueden fabricar para soportar presiones más altas que la cáscara del cambiador con un costo mucho más bajo. Las placas de soporte (support plates) mostradas en figura también actúan como bafles para dirigir el flujo del líquido dentro de la cáscara hacia adelante y hacia atrás a través de los tubos.

La construcción más básica y común de los intercambiadores de calor es el de tipo tubo y carcasa que se muestra en la figura:

El material más usado para la construcción de las carcasas es el acero al carbono. Para diámetros inferiores a 24”, en la carcasa se emplea un tubo de acero L.P.S (Schedule 30 hasta 12” y 1 cm de espesor entre 12” y 24”), si la presión de servicio es inferior a 20 Kg/cm2.

Para más de 24” la carcasa se realiza con planchas de acero enrolladas y soldadas. Por cada extremo se sueldan las bridas que llevarán las tapas y las cajas de distribución. Las toberas de entrada y salida se sueldan, o no, con una placa de refuerzo según la presión de servicio. Por último la carcasa se podrá equipar con anillos para poder levantarla y llevará, además, la placa de identidad del aparato.

PRACTICA DE INTERCAMBIO DE CALOR #3 (CARCASA Y TUBOS)

OBJETIVO:

Analizar la cantidad de calor transferido dependiendo de la configuración (contracorriente y paralelo) de un intercambiador de placas, para determinar la eficiencia en dichas configuraciones.

MATERIALES:

• Intercambiador de doble tubo HT33.

• Agua destilada

• Computadora para recabar datos.

PROCEDIMIENTO:

1. Colocar el equipo HT33 (Intercambiador de doble tubo) en el HT30X (Unidad de Servicio) y asegúrelo usando los tronillos especiales.

2. Conectar los 4 termopares del intercambiador en los sockets localizados en la parte lateral de la consola de control (marcados T1 – T4).

3. Conectar las entradas de agua caliente (color rojo) y agua fría (color azul), esta configuración corresponde a un flujo en contracorriente (el agua caliente fluye de derecha a izquierda alternando entre las placas y el agua fría de fluye de izquierda a derecha alternando entre las placas).

4. Asegurarse de que el contenedor de agua destilada para calentamiento este lleno, de no ser así remueva la tapa y llenar con agua destilada.

5. Asegurarse que el agua de servicio este conectada a la toma de entrada de la válvula de regulación de presión. De igual modo el equipo debe estar debidamente conectado a la toma de corriente.

6. Alimentar el control del equipo activando los interruptores localizados en la parte posterior de la base.

7. Encender el equipo por medio del interruptor que se encuentra en la parte de adelante justo por debajo del control.

8. Configurar el set point del control de temperatura aproximadamente 25° por encima de la temperatura de entrada de agua fría (T4) posteriormente encender la bomba de recirculación de agua caliente.

9. Colocar la perilla del indicador de flujo en “Fcold” y regular la válvula de control “Vcold” para obtener 1 litro/min.

10. Colocar la perilla del indicador de flujo en “Fhot” y regular la válvula de control de flujo “Vhot” para obtener 3 litros/min.

11. Observar las temperaturas en el intercambiador con ayuda de la perilla inferior que se encuentra en el control y esperar a que las lecturas se estabilicen, cuando esto suceda anote todos los datos obtenidos.

12. Regule nuevamente la válvula “Vhot

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