1. No category

PDVSA
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PDVSA N°
MDP–05–E–01
0
JUL.95
REV.
FECHA
APROB.
E1994
TITULO
PRINCIPIOS BASICOS
116
DESCRIPCION
FECHA AGO.95
PAG. REV.
APROB.
APROB. APROB.
FECHA AGO.95
ESPECIALISTAS
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 1
Indice norma
Indice
1 OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
2 ALCANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
3 REFERENCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
4 CONSIDERACIONES BASICAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
Definiciones y descripciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Funciones de los intercambiadores de calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mecanismos de transferencia de calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Proceso de transferencia de calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Clasificación y aplicaciones de intercambiadores de calor . . . . . . . . . . . .
Consideraciones generales de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Consideraciones de diseño para intercambiadores de tubo y carcaza . .
Problemas operacionales típicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Optimización de los sistemas de integración de calor . . . . . . . . . . . . . . . .
5
8
8
9
13
24
39
60
64
5 GUIA GENERAL PARA DISEÑO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
67
5.1
5.2
5.3
5.4
Proceso de diseño de intercambiadores de calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Criterios de selección para intercambiadores de calor . . . . . . . . . . . . . . . .
Guía general para el diseño de intercambiadores de calor . . . . . . . . . . . .
Programas de computación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
67
69
71
73
6 NOMENCLATURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
78
7 APENDICE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
80
Tabla 1
Tabla 2a
Tabla 2b
Tabla 3
Tabla 4
Tabla 5
Tabla 6
Tabla 7
Tabla 8
Tabla 9
Tabla 10
Figura 1
Figura 2
Figura 3
Sumario de los diferentes tipos de intercambiadores de calor . . .
Información requerida para el diseño de intercambiadores
de calor (unidades métricas) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Información requerida para el diseño de intercambiadores
de calor (unidades inglesas) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Coeficientes globales de transferencia de calor típicos (U0) . . . . .
Temperatura de diseño del agua de enfriamiento entrando . . . . . .
Factores de ensuciamiento típicos ri y ro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Caída de presión típicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Datos de tubos para intercambiadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Conductividades térmicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Selección de tipos de cabezales (TEMA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Número de pasos máximo por los tubos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Hoja de especificación para intercambiadores de calor
(unidades SI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Elementos de los intercambiadores de tubo y carcaza . . . . . . . . . .
Nomenclatura TEMA para intercambiadores de calor . . . . . . . . . .
81
82
84
86
93
95
100
101
102
103
104
105
106
107
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
Figura 4
Figura 5
Figura 6a
Figura 6b
Figura 6c
Figura 7
Figura 8
Figura 9
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 2
Indice norma
Arreglos comunes de tubos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tipos de deflectores para la carcaza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tipos de carcazas comunes para intercambiadores de tubo y
carcaza – carcaza de un paso (TEMA, Tipo AES) . . . . . . . . . . . . .
Tipos de carcazas comunes para intercambiadores de tubo y
carcaza – carcaza de flujo dividido (TEMA, Tipo AJS) . . . . . . . . .
Tipos de carcazas comunes para intercambiadores de tubo y
carcaza – carcaza de dos pasos (TEMA, Tipo AFS) . . . . . . . . . . . .
Localización de la banda de sello . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mecanismos de condensación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tipos de intercambiadores de placa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
108
109
110
111
112
113
114
115
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
1
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 3
Indice norma
OBJETIVO
El objetivo de este documento es proveer al ingeniero de proceso y diseño con un
conocimiento técnico/práctico que le permita comprender y familiarizarse con los
parámetros 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 siguientes
documentos:
PDVSA–MDP–
Descripción del Documento
05–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 para
Enfriadores de Aire.
05–E–04
Intercambiadores de Calor: Procedimiento de Diseño para
Intercambiadores de Doble Tubo.
05–E–05
Intercambiadores de Calor: Procedimiento de Diseño para
Servicios Criogénicos.
Este documento, junto con los demás que cubren el tema de “Intercambiadores
de Calor”, dentro del Manual de Diseño de Procesos (MDP) de PDVSA, son una
actualización de la Prácticas de Diseño “Intercambiadores de Calor”, presentadas
en la versión de Junio de 1986 del MDP (Sección 9).
2
ALCANCE
Este documento presenta definición de conceptos y descripción de las
metodologías involucradas en el diseño y evaluación de los equipos para
intercambio de calor.
En las subsecciones 4.1, 4.2, 4.3 y 4.4 se conceptualiza brevemente el proceso
de transferencia de calor.
La subsección 4.5 describe los diferentes tipos de intercambiadores de calor
comunmente usados en la IPPCN y sus aplicaciones. En general, estos equipos
se diseñan y fabrican para un servicio específico, por lo que el diseñador y/o
fabricante requieren de información sobre la operación y el servicio para el cual
será adquirido dicho equipo. Esta información les es suministrada por el ingeniero
de proyecto o de proceso mediante una hoja de datos con todos los requisitos que
el intercambiador debe cumplir, evitándose así la adquisición de un equipo
inadecuado para el servicio requerido. En la Figura 1. se muestra un ejemplo de
la hoja de especificación para los intercambiadores de tubo y carcaza.
La subsección 4.6 presenta las consideraciones básicas de diseño para todos los
tipos de intercambiadores de calor y la subsección 4.7 contiene las
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 4
Indice norma
consideraciones generales para el diseño de intercambiadores de calor del tipo
tubo y carcaza.
Las subsecciones 4.8 y 4.9 intentan concientizar, al ingeniero responsable del
diseño y/o evaluación de un intercambiador, sobre la problemática operacional y
de integración energética relacionada con dichos equipos, y la importancia de
considerar estos factores durante su fase de diseño y/o evaluación dado su gran
impacto sobre los costos de mantenimiento, de producción y energéticos.
Finalmente, en la sección 5 se describe el proceso de diseño y selección de
intercambiadores de calor. Aunque en los documentos PDVSA–MDP–05–E–02
al 05 se cubre en detalle los procedimientos de cálculo. Ciertos aspectos tales
como longitud del tubo, especificaciones del tipo de material, limitaciones en las
dimensiones 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 requisición
del trabajo o, en último caso, esta información puede ser generada durante las
etapas iniciales del trabajo.
3
REFERENCIAS
Manual de Diseño de Proceso (versión 1986)
S Vols V y VI, Sección 9 “Intercambiadores de calor”
S Vol I, Sección 1 “Consideraciones económicas de diseño”
S Vol I, Sección 2 “Temperatura de diseño, presión de diseño y clasificación de
bridas”
S Vols VII y VIII, Sección 12 “Instrumentación y control”
S Vol VIII, Sección 14 “Flujo de fluidos”
Manual de Diseño de Proceso
S PDVSA–MDP–08–SG–01 “Seguridad en el Diseño de Plantas: Introducción”
Manual de Ingeniería de Diseño
S PDVSA–MID–EA–201–PR “Equipo de carcaza y tubos para intercambio de
calor”
S PDVSA–MID–EA–202–PR “Equipo para intercambio de calor de doble tubo”
S PDVSA–MID–EC–201–PR “Equipo para intercambio de calor : enfriador de
aire”
S PDVSA–MID–EF–202–R “Torre de enfriamiento de tipo inducido”
S PDVSA–MID–EG–201–R “Calentadores desaereadores”
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 5
Indice norma
S PDVSA–MID–K–366 “Safety relief protection systems”
S PDVSA–MID–L–TP–2.1 “Intercambiadores de calor requisición, análisis de
ofertas y detalles de compra”
S PDVSA–MID–90616.1.022 “Sistemas de alivio”
S PDVSA–MID–90617.1.041 “Guías de ingeniería para intercambiadores de
calor de carcaza y tubo”
S PDVSA–MID–90617.1.042 “Guías de ingeniería para intercambiadores de
calor enfriados por aire”
Otras Referencias
S Standards of Tubular Exchanger Manufacture’s Association (TEMA)
S API Standard 661 “Air–cooled Heat Exchangers for General Refinery Services”
S API Standard 660 “Heat Exchanger for General Refinery Services”
S API Bulletin 2516 “Evaporation loss from low–pressure tanks (R 1993)”
S API Bulletin 2517 “Evaporative loss from floating roof tanks third edition;
Addendum – 1994”
S API Manual of Petroleum Measurements Standards Ch 19 – Evaporative loss
measurement Section 1 – “Evaporative loss from fixed–roof tanks (Supercedes
Bulletin 2518)
S API Bulletin 2519 “Evaporation loss from internal floating roof tanks (R 1990)”
S Afgan, N. H. & Schlûnder, E. U.; Heat Exchanger Theory; First Edition McGraw
Hill (1974).
S Chemical Engineering Magazine; Process Heat Exchange; McGraw Hill (1979)
S Hewitt, G. F.; Shires, G. L. and Bott T. R.; Process Heat Transfer; First Edition;
CRC Press, Inc. (1993)10.
S Kays, W.M. and London, A.L.; Compact Heat Exchanger; Second Edition;
McGraw Hill (1964)
S Kakac, S. et All; Heat Transfer Design Method; First Edition; McGraw Hill (1974)
S McKetta, J. J.; Heat Exchanger; First Edition; Marcel Dekker, Inc. (1991)
S Schlûnder, E. U.; Heat Exchanger Design Handbook; Vols. 2 & 3; First Edition,
CRC Press, Inc. (1983)
S Smith, G. & Patel A.; Step by Step through the Pinch; The Chemical Engineer
Journal; Novembre 1987.
4
CONSIDERACIONES BASICAS
4.1
Definiciones y descripciones
La terminología usada en esta serie de documentos del área de Transferencia de
Calor, título Intercambiadores, es la que generalmente se usa en la IPPCN. A
continuación se definen y describen los términos mas comunes:
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 6
Indice norma
Refrigerador
Es una unidad que utiliza un refrigerante para enfriar un fluido, hasta una
temperatura menor que la obtenida si se utilizara aire o agua como medio de
enfriamiento.
Condensador
Es una unidad en la cual los vapores de proceso se convierten total o parcialmente
en líquidos. Generalmente, se utiliza agua o aire como medio de enfriamiento.
El término “condensador de superficie” se refiere específicamente a aquellas
unidades de carcaza y tubos que se utilizan para la condensación del vapor de
desecho, proveniente de las máquinas y de las turbinas a vapor.
Un “condensador de contacto directo” es una unidad en la cual el vapor es
condensado mediante contacto directo con el medio enfriante, eliminando la
superficie 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 o
aire sin que ocurra cambio de fase.
Evaporador
Los evaporadores son intercambiadores de calor usados específicamente para
concentrar soluciones mediante la evaporación parcial del solvente, algunas
veces hasta el punto que ocurra el fenómeno de la cristalización. Son diseñados
para optimizar la producción del producto liquido o solido.
Intercambiador
Es el nombre genérico de un dispositivo mecánico, o equipo, diseñado para
transferir 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 una
corriente, sin que normalmente ocurra un cambio de fase. Como fuente de calor
puede utilizarse una corriente de servicio; tal como vapor de agua, aceite caliente,
fluidos térmicos o líquidos químicos (como el “Humbletherm”); o una corriente de
proceso de entalpía alta; por ejemplo: la descarga de un reactor operado a alta
temperatura.
Existe una gran variedad de fluidos térmicos que han sido ampliamente usados
y 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 ebullición
de 257.1°C.), y “Dowtherm J” ( (C10H14), con un punto de ebullición de 181°C.).
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Indice volumen
Página 7
Indice norma
Rehervidor
Es un vaporizador frecuentemente usado para generar un flujo de vapor que
suministra el calor latente de vaporización al fondo de una columna o torre
fraccionadora.
Existen dos tipos generales de rehervidores, aquéllos que descargan una mezcla
bifásica a la torre y los que retornan vapor solamente. Los primeros pueden operar
mediante circulación natural (comúnmente llamados termosifones), o circulación
forzada (Ver documento PDVSA–MDP–05–E–02 para mayor información).
Los termosifones son los tipos de rehervidores más comunes. Los termosifones
horizontales donde la vaporización ocurre en el lado de la carcaza son los más
usados en la industria petrolera. Normalmente, en los termosifones verticales, la
vaporización ocurre en el lado de los tubos y se utilizan preferiblemente en las
industrias químicas. En un termosifón, se debe proveer suficiente cabezal de
líquido a fin de mantener la circulación natural del líquido a vaporizar.
Los rehervidores de circulación forzada requieren de una bomba para impulsar el
líquido a vaporizar a través del intercambiador. Este tipo de rehervidor no se utiliza
con mucha frecuencia, debido a los costos adicionales del bombeo de la
alimentación al rehervidor; sin embargo, en algunos casos se requiere circulación
forzada para vencer limitaciones del cabezal hidrostático y problemas de
circulación.
Los rehervidores que retornan solamente vapor a la torre se denominan
rehervidores de marmita (Kettle Reboilers), los cuales se caracterizan por
carcazas largas, donde ocurre la separación liquido–vapor. El liquido es
descargado como el producto de fondo de la columna y el vapor es retornado a
la columna. Quizás la mejor manera de describir la operación de estos
rehervidores es comparándolas con una paila u olla hirviendo (para mayores
detalles 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 para
producir vapor de agua. Como fuente de calor se utiliza generalmente el calor en
exceso que no se requiere para el proceso; de allí que estos rehervidores se les
llame comúnmente “Calderas de Recuperación de Calor”. Al igual que los
rehervidores, los generadores de vapor pueden ser del tipo “Kettle”, de circulación
forzada o termosifones.
Sobrecalentador
Un sobrecalentador calienta el vapor por encima de su temperatura de saturación.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 8
Indice norma
Vaporizador
Un vaporizador es un intercambiador que convierte líquido a vapor. El término
vaporizador se refiere normalmente a aquellas unidades que manejan líquidos
diferentes al agua.
4.2
Funciones de los intercambiadores de calor
La función básica de los intercambiadores es la transferencia de energía térmica
entre dos o mas fluidos a diferente temperatura. El calor fluye, como resultado
del gradiente de temperatura, desde el fluido caliente hacia el frío a través de una
pared de separación, la cual se le denomina superficie o área de transferencia de
calor. 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 calor
puede ser eliminada, y la interfase formada entre los fluidos puede servir como
área de transferencia de calor.
En resumen, las funciones típicas de un intercambiador de calor en los procesos
industriales son las siguientes:
4.3
1.
Recuperación de calor: la corriente fría recupera parte del calor contenido
en la corriente caliente. Es decir, calentamiento y enfriamiento de las
corrientes involucradas, las cuales fluyen simultáneamente a ambos lados
del área de transferencia de calor.
2.
Evaporación: una de las corrientes involucradas en el intercambio de calor
cambia de fase líquida a vapor.
3.
Condensación: una de las corrientes involucradas en el intercambio de
calor cambia de fase vapor a fase líquida.
Mecanismos de transferencia de calor
La transferencia de calor, como se definió previamente, es una interacción entre
fluidos 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 los
primeros mecanismos pueden clasificar como operaciones de transferencia de
calor, porque dependen solamente de la existencia de un gradiente de
temperatura. A diferencia de ellos, el mecanismo de convección esta fuertemente
influenciado por el patrón de flujo (dinámica de fluido); pero tiene asociado un
intercambio de energía desde las zonas de alta hacia baja temperatura.
Conducción es fundamentalmente transferencia de energía por contacto físico en
ausencia de movimiento del material a nivel macroscópico. Este mecanismo
puede ocurrir en solidos, líquidos o gases.
Radiación es la transferencia de calor de un cuerpo a otro mediante el movimiento
de ondas electromagnéticas a través del espacio, inclusive cuando exista vacío
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 9
Indice norma
entre ellos. La radiación puede ocurrir a través de gases, líquidos o sólidos; pero
debido a la mayor capacidad de absorción de energía de los medios densos, la
radiación 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 dos
mecanismos de transferencia de calor por convección, denominados convección
forzada y convección natural. En la convección forzada, el movimiento del fluido
es debido a fuerzas externas, tal como bombeo; mientras que en la convección
natural el movimiento es inducido por la diferencia de densidades resultante de la
diferencia de temperatura en el fluido. Cuando en la convección forzada la
velocidad es relativamente baja, estos factores de diferencia de densidad y de
temperatura pueden tener un efecto considerable.
Los métodos de cálculo para cada uno de estos mecanismos son diferentes. El
flujo de calor por conducción es proporcional al gradiente de temperatura (ley de
Fourier: Q=–kA(dT/dX) ); por radiación es función del incremento de la
temperatura absoluta a la cuarta potencia (ecuación de Stefan Boltzmann:
Q=1.714 x 10–7εA (T14 – T24)) y por convección es proporcional a la diferencia de
temperatura entre la superficie de transferencia y la masa de fluido en contacto con
ella (ley de Newton Q=hA (T1 – T2)). La diferencia entre estas ecuaciones reside,
básicamente, en el coeficiente de transferencia. Así, el coeficiente por
conducción, denominado conductividad térmica, es una propiedad del medio de
transferencia y puede ser medido directamente y el coeficiente por radiación
depende de una propiedad de la superficie radiante, llamada emisividad, la cual
es medida directamente. Pero el coeficiente por convección es un parámetro
empírico, obtenido experimentalmente, pero no medido directamente, por lo que
el cálculo de la transferencia de calor por convección es mas empírico que para
los otros dos mecanismos, existiendo una gran dependencia de datos
experimentales y sus correlaciones. Adicionalmente, este coeficiente incorpora
elementos de dinámica de fluidos.
Generalmente, en cualquier proceso de transferencia de calor se encuentran
presente, simultáneamente, varios de estos mecanismos; por ejemplo la
transferencia 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 el
movimiento 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 de
transferencia de calor, y en esta subsección se plantean como a través de estos
mecanismos ocurre la transferencia de calor. El objetivo es introducir un
conocimiento general sobre los procesos de transferencia de calor. Existen dos
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 10
Indice norma
tipos generales de procesos; a saber: (1) Sin cambio de fase, conocida también
como calor sensible y (2) con cambio de fase.
El proceso sin cambio de fase o calor sensible, como su nombre sugiere, involucra
operaciones de calentamiento y enfriamiento de fluidos donde la transferencia de
calor resulta solamente en cambios de temperatura; mientras que en el cambio de
fase, la operación se traduce en una conversión de líquido a vapor o de vapor a
líquido; es decir, vaporización o condensación. Muchas aplicaciones involucran
ambos tipos de procesos.
A continuación se presentan descripciones generales sobre estos tipos de
procesos de transferencia de calor; pero no siendo el objetivo de este MDP
presentar un tratado teórico sobre el tema, le remitimos para mayores detalles a
las referencias mencionadas en la sección 3. En los documentos
03/
04/
05,
referidos a procedimientos de
PDVSA–MDP–05–E–02/
diseño, se presentan las correlaciones usadas en la IPPCN en el diseño de
intercambiadores.
4.4.1
Calor sensible
La mayoría de las aplicaciones de los procesos de transferencia de calor sin
cambio de fase involucran el mecanismo de transferencia de convección forzada,
tanto dentro de los tubos como sobre superficies externas. Como se menciono
previamente (subsección 4.3), el coeficiente de transferencia de calor por
convección depende de parámetros de dinámica de fluido, por ejemplo la
velocidad. En base al movimiento de fluido, el flujo dentro de los tubos se divide
en tres regímenes de flujo, los cuales son medidos mediante un parámetro
adimensional, llamado número de Reynolds, el cual es una indicación de la
turbulencia 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 ecuaciones
semi–empíricas las cuales son usadas para describir y predecir adecuadamente
la transferencia de calor en la región en consideración.
Aunque los coeficientes de transferencia de calor para flujo Laminar son
considerablemente mas pequeños que para flujo Turbulento, en algunas casos se
prefiere el flujo Laminar para reducir costos de bombeo. El mecanismo de
transferencia 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 caída
de presión y en la transferencia de calor han sido observadas. Existe una gran
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 11
Indice norma
incertidumbre en cuanto al comportamiento de los parámetros de transferencia de
calor y de fricción del flujo; en consecuencia es aconsejable evitar el diseño de los
equipos de intercambio de calor para operar dentro de esta región.
En cuanto al fenómeno de transferencia de calor por convección forzada sobre
superficies externas, es importante mencionar que el proceso de transferencia de
calor esta íntimamente relacionado con la naturaleza del flujo; por ejemplo, la
transferencia de calor sobre un haz de tubos depende del patrón de flujo y del
grado de turbulencia; es decir, es función de la velocidad del fluido y del tamaño
y arreglo de los tubos. Debido a la complejidad del flujo en estos casos de
transferencia calor sobre superficies externas dificulta su tratamiento analítico, las
ecuaciones disponibles para el cálculo del coeficiente de transferencia de calor se
han desarrollado completamente en base a datos experimentales.
03/
04/
05,
referidos a
En los documentos PDVSA–MDP–05–E–02/
procedimientos de diseño, se presentan las correlaciones usadas en la IPPCN en
el 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 liquido
cuando el vapor saturado entra en contacto con una superficie a temperatura mas
baja.
Este proceso ocurre en una gran variedad de aplicaciones y equipos (por ejemplo:
sobre/dentro de tubos verticales/horizontales). El condensado se forma sobre la
superficie fría y, bajo el efecto de la fuerza de gravedad fluye hacia abajo, sobre
dicha superficie, en diferentes maneras, las cuales se describen a continuación:
Si el líquido condensado humedece la superficie formando una película continua
de líquido, sobre la superficie, el proceso se denomina Condensación tipo
película, la cual se muestra en la Figura 8.b.
La película actúa como un material
aislante de la superficie y representa una resistencia o barrera a la transferencia
de calor. Este tipo de condensación es la que usualmente se asume en el diseño
de condensadores y es la base teórica del procedimiento de diseño para
condensadores presentado en el documento PDVSA–MDP–05–E–02.
Si por el contrario el líquido condensado no humedece la superficie, se forman
gotas de liquido las cuales crecen lo suficiente para moverse al azar sobre la
superficie por efecto de la gravedad. Este proceso se denomina Condensación
por gotas y se muestra en la Figura 8.a.
En este proceso, porciones de
superficie están directamente expuestas al vapor, no existiendo resistencia al flujo
de calor, por lo que se experimenta ratas de transferencia de calor mas elevadas
que en la condensación tipo película. Por esta razón, la condensación por gotas
prodría ser preferida a la tipo película; pero es una opción impráctica dada la
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 12
Indice norma
dificultad de mantenerla en el tiempo. La mayoría de las superficies tienden a la
formación de película después de ser expuestas al vapor condensado durante un
largo período de tiempo. Se ha intentado fomentar la condensación por gotas
mediante el uso de aditivos al vapor y tratamiento de la superficie (por ejemplo,
revestimiento), sin éxito, debido al incremento de costos operacionales, a su
inefectividad 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 lugar
de sobre la superficie, el proceso se denomina Condensación homogénea, la
Esta situación puede ocurrir en
cual se muestra en la Figura 8.d.
condensadores 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 gotas
de liquido en el vapor, las cuales por ser muy pequeñas son difíciles de separar
por métodos convencionales y pueden ser arrastradas en el venteo de
condensador, presentando posibles problemas de contaminación ambiental.
Cuando el vapor condensa produciendo dos fases liquidas ( por ejemplo, una
mezcla de vapores de agua e hidrocarburos), el proceso se conoce como
Condensación de líquidos inmiscibles. En estos casos, el patrón de
condensación es variable. Un enfoque conservador supone la presencia de dos
películas de condensado y el calor se transfiere a través de ambas películas en
serie. 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 ilustra
en 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 que
involucra cambio de fase de líquido a vapor.
Esta subsección intenta describir a continuación, solo a título informativo, los
modos de transferencia de calor en el proceso de vaporización, y en el documento
PDVSA–MDP–05–E–02 se presentan las correlaciones prácticas usadas en el
diseño de intercambiadores, con vaporización.
La vaporización ocurre cuando una superficie es expuesta a un liquido y
mantenida a la temperatura de saturación de ese líquido, dependiendo el flujo de
calor de la diferencia de temperatura entre la superficie y la condición de
saturación. Si la superficie esta sumergida en una piscina estática de líquido, al
proceso se le denomina Piscina de vaporización (“Pool Boiling”). Inicialmente
no se forman burbujas o gotas de vapor y la transferencia de calor se da por
convección natural. En el área cerca de superficie caliente, el líquido absorbe un
pequeño sobrecalentamiento y es subsecuentemente evaporado en la medida
que se mueve hacia la superficie del líquido. Seguidamente, comienzan a
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 13
Indice norma
formarse burbujas en la superficie de transferencia, las cuales inicialmente
desaparecen por condensación en la masa de líquido, al desprenderse de la
superficie. A medida que la diferencia de temperatura se incrementa, crece el
número de burbujas y solo alguna de ellas desaparecen en la superficie del líquido.
Este régimen se le denomina Vaporización por nucleación. Eventualmente las
burbujas se forman tan rápidamente y alcanzan a ser tan numerosas que se
aglutinan, formando una película continua de vapor sobre la superficie caliente, y
finalmente el vapor es descargado desde la película, en forma de burbujas
regularmente espaciadas. Este régimen se denomina Vaporización por
película, donde la transferencia de calor es por conducción y convección a través
de la película y, a medida que la temperatura de la superficie se incrementa, por
significativa radiación; siendo la transferencia de calor menos eficiente.
Si la temperatura del líquido es menor que su temperatura de saturación, el
proceso se llama Vaporización subenfriada o local. Si el liquido es mantenido
a su temperatura de saturación, al proceso se le conoce como vaporización
saturada. En este último caso, las burbujas formadas se desprenden hacia el
centro de la masa liquida.
Estos dos últimos modos de vaporización se encuentran presente cuando la
vaporización ocurre en tubos verticales y se le conoce como Vaporización
convectiva forzada.
4.5
Clasificación y aplicaciones de intercambiadores de calor
Los intercambiadores son diseñados para satisfacer requerimientos específicos,
existiendo en el mercado una gran diversidad de tipos que difieren en tamaño y
forma. Estos tipos son clasificados de acuerdo a diferentes criterios, tales como
procesos y mecanismos de transferencia de calor, grado de compacticidad de la
superficie, patrón de flujo, número de fluidos, geometría y tipo de construcción.
Este último criterio engloba un amplio rango de intercambiadores usados en la
industria petrolera, los cuales se describen a continuación. Por supuesto, existen
otros tipos de intercambiadores de calor a los cuales no se hace referencia, pero
éstos 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. No
es caro, es fácil de limpiar y relativamente fácil de construir en diferentes tamaños
y puede ser diseñado para presiones desde moderadas a altas, sin que varíe
sustancialmente el costo. Mecánicamente resistente para soportar las tensiones
a la cual es sometido durante la etapa de fabricación, el envío, montaje e
instalación en sitio; y los esfuerzos externos e internos en las condiciones
normales de operación, debido a los cambios en temperatura y presión. Fácil de
mantener y reparar (aquellas partes sujetas a fallas frecuentes, tubos y
empacaduras, son fáciles de reemplazar). Adicionalmente, la disponibilidad de
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 14
Indice norma
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 de
transferencia de calor.
El intercambiador de tubo y carcaza consiste de un haz de tubos paralelos
encerrados en un estuche cilíndrico llamado carcaza. En la Figura 2. se muestran
las diferentes partes de este tipo de intercambiadores.
Hay tres tipos básicos de intercambiadores de tubo y carcaza, dependiendo del
método utilizado para mantener los tubos dentro de la carcaza. El primero es el
de tipo fijo o intercambiadores de placa de tubos fija o de cabezal fijo. En este
caso, el equipo tiene tubos rectos, asegurados en ambos extremos en placas de
tubos soldados a la carcaza. En este tipo de construcción, algunas veces es
necesario incorporar en la carcaza una junta de expansión o una junta de
empaques, debido a la expansión diferencial de la carcaza y los tubos. Esta
expansión se debe a la operación del equipo a diferentes temperaturas y a la
utilización de diferentes materiales en la construcción. La necesidad de esta junta
es determinada tanto por la magnitud de la expansión diferencial como del ciclo
operativo esperado. Cuando no se requieren estas juntas o empacaduras, el
equipo ofrece el máximo de protección contra la fuga del liquido contenido en la
carcaza. El haz de tubos no puede ser removido para inspección y limpieza, pero
el cabezal en el lado de los tubos, las empacaduras, la cubierta del canal, etc. son
accesibles para mantenimiento y reemplazo de las partes. La carcaza puede ser
limpiada por retrolavado o químicamente. Los intercambiadores de cabezal fijo
son usados en servicios donde el fluido de la carcaza es un fluido limpio, como
vapor de agua, refrigerante, gases, cierto tipo de agua de enfriamiento, etc.
El segundo tipo de intercambiadores de tubo y carcaza utiliza tubos en forma de
U, con ambos extremos de los tubos sujetados a una placa de tubos simple,
eliminándose así los problemas de expansión diferencial porque los tubos pueden
expandirse y contraerse libremente, la forma de U absorbe estos cambios. A estas
unidades se les denomina intercambiadores con tubos en U. El haz de tubos
puede ser removido de la carcaza para inspección y limpieza; pero la limpieza
mecánica interna de los tubos y su reemplazo es difícil, por lo que este tipo de
intercambiadores es usualmente aplicable en servicios limpios o cuando la
limpieza química es efectiva. El costo de estas unidades a presión baja es
aproximadamente igual al de las unidades de cabezal fijo, pero a presión alta es
significativamente 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 de
cabezal fijo, presenta dos placas de tubos, pero con solo una de ellas soldada a
la carcaza y la otra moviéndose libremente, y así evitando los problemas de
expansión diferencial. A este diseño se le conoce como intercambiadores de
cabezal flotante. El haz de tubos de este tipo de intercambiador puede
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 15
Indice norma
removerse para mantenimiento y para la limpieza mecánica de la carcaza y los
tubos, también, pueden ser limpiados mecánicamente tanto en su exterior como
en su interior. El diseño de cabezal flotante es mas caro (aprox. en un 25%) que
el diseño de cabezal fijo, y es apropiado para servicios asociados a altas
temperatura y presiones, pero limitado a aquellos servicios donde la fuga del fluido
contenido en la carcaza es tolerable. Para mayor información sobre el diseño de
este tipo de intercambiadores, refiérase a la Subsección 4.7 y al documento
PDVSA–MDP–05–E–02.
Resumiendo, los tipos de intercambiadores de tubo y carcaza, en orden de
incremento 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 sea
aplicable al caso en estudio. En la Tabla 9 se presentan los tipos de cabezal fijo
y flotante de la TEMA.
Las boquillas de entrada y salida del fluido contenido en la carcaza son
generalmente secciones de tubos estándares soldadas a la carcaza; aunque
diseños especiales pueden ser requeridos en casos de baja caída de presión,
distribución uniforme del fluido o protección por erosión. (Por ejemplo, deflectores
de 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 permitir
la inspección de la placa de tubos y de los tubos sin perturbar la operación del
equipo. Alternativamente, para el fluido por los tubos pueden usarse casquetes
con boquillas bridadas o conexiones roscadas.
Otra de las partes importantes en la mayoría de los intercambiadores es el arreglo
de los deflectores transversales, cuya función principal es el soporte de los tubos
contra las vibraciones y deformaciones. Otra función es definir la trayectoria del
flujo alrededor de los tubos, mejorando la transferencia de calor, pero
incrementando la caída de presión. Los deflectores mas usados son los de corte
segmentado.
Otras partes importantes en la construcción de estos equipos son las barras
tirantes, los espaciadores, las bandas de sellos y, por supuesto, las empacaduras.
Todas esta partes son discutidas en las subsecciones 4.6 y 4.7.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 16
Indice norma
Los intercambiadores de carcaza y tubos se diseñan y fabrican de acuerdo a los
estándares de la Asociación de Fabricantes de Intercambiadores Tubulares
(Tubular Exchanger Manufacturers Association “TEMA”), con las modificaciones
indicadas en el MID–EA–201–PR. De acuerdo a los patrones de TEMA existen
tres 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 la
Clase 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 una
transferencia de calor elevada.
Sin embargo, existe una cantidad numerosa de aplicaciones que no requieren este
tipo de construcción. Estas se caracterizan por bajas tendencias a la corrosión y
ensuciamiento, requiriendo factores de ensuciamiento que no exceden de
0.00035 m2°C/W (0.002 hpie2°F/BTU) y límites permisibles de corrosión que no
excedan 3.0 mm (1/8 pulg), para la unidad que se esté considerando. Este tipo
de unidades pueden ser consideradas como equipos cuya frecuencia de
mantenimiento es baja. En esta categoría se encuentran los intercambiadores de
servicio agua/agua, enfriadores de aire, y aplicaciones similares de corrientes que
no sean hidrocarburos; también se incluyen algunos servicios de hidrocarburos
livianos, 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 las
unidades que se fabrican de acuerdo a la Clase R o a la Clase C, cumplen con
todos los requisitos de los códigos pertinentes, (ASME u otros códigos
nacionales); las unidades Clase C se diseñan para lograr una mayor economía,
pudiéndose conseguir un ahorro en costos de hasta el 5% con respecto a las
unidades 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 aire
a fluir a través de un banco de tubos, generalmente con aletas. La configuración
básica de una unidad es un banco de tubos aleteados montado sobre una
estructura de acero con una cámara de pleno y un anillo vénturi, un motor y otros
accesorios como persianas, guardaventilador, alambrado e interruptores de
vibración.
La selección entre enfriadores de aire o intercambiadores convencionales de
tubos y carcaza, depende del balance económico, el cual debe considerar en la
inversión 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 aquéllas
localidades donde el agua escasea o requieren un tratamiento costoso como una
torre de enfriamiento, donde las leyes de contaminación ambiental establezcan
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 17
Indice norma
requisitos estrictos para los efluentes de agua, donde la expansión de los sistemas
de agua de enfriamiento sea necesaria, o donde la naturaleza del medio enfriante
cause taponamientos frecuentes o problemas de corrosión. En resumen, estas
unidades requieren una inversión inicial mas alta que los enfriadores de agua pero
los costos de operación y mantenimiento son menores. Estos equipos se utilizan
con frecuencia en combinación con enfriadores de agua, cuando se requiere
remover una gran cantidad de calor. En este caso los enfriadores de aire
remueven primero la mayor parte del calor y el enfriamiento final se consigue con
los de agua. también pueden utilizarse como enfriadores de emergencia en caso
de requerirse un bombeo rápido de una corriente de proceso.
Estas unidades aún con el ventilador apagado, son capaces de remover por
convección natural entre 15 y 35% del calor de diseño, dependiendo del rango de
temperatura de la corriente de proceso entrando al enfriador.
Los enfriadores de aire ocupan un área relativamente grande. Por lo tanto, estas
unidades se instalan normalmente encima de los tendidos de líneas y de los
equipos de proceso, tales como tambores e intercambiadores. Para los criterios
de seguridad aplicados, ver el documento PDVSA–MDP–08–SG–01. Cuando
se considere la instalación de enfriadores de aire, se debería tomar en cuenta el
efecto que puedan tener las pérdidas de calor de los equipos circundantes, en la
temperatura de entrada del aire.
El documento PDVSA–MDP–05–E–03 presenta una descripción detallada y el
procedimiento 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 de
carcaza. Aunque algunas secciones de los intercambiadores de doble tubo tienen
tubos lisos, la mayoría tienen aletas longitudinales en la superficie externa de los
tubos. Son unidades de costos relativamente bajos, resistentes y se pueden
desmantelar fácilmente para limpieza, removiendo la tapa colocada en el extremo
en U del tubo externo, desmontando ambos cierres frontales y retirando el
elemento de transferencia de calor. Estos intercambiadores se encuentran
disponibles como unidades de fabricación estándar.
Las secciones de doble tubo permiten un flujo en contracorriente y corriente
verdadero, lo cual puede ser particularmente ventajoso cuando se requieren
temperaturas de aproximación pequeñas o rangos de temperaturas grandes.
Además, las unidades de doble tubo encajan muy bien en aquellas aplicaciones
que involucran presiones altas y/o flujos bajos, debido a que estas unidades son
de diámetros relativamente pequeños. Esto permite el uso de bridas pequeñas
y paredes delgadas, si se las compara con los equipos de carcaza y tubo
convencionales. Las secciones de doble tubo han sido diseñados para presiones
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 18
Indice norma
de 16500 kPa man. (2400 psig), inclusive, en el lado de la carcaza, y 103400 kPa
man. (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 a
presiones bajas.
Los intercambiadores de doble tubo simple se encuentran disponibles en el
mercado en diferentes tamaños. El diámetro nominal de la carcaza oscila entre
50 y 100 mm (2 a 4 pulg) y el de los tubos internos entre 20 y 65 mm (3/4–2 1/2
pulg). Estos intercambiadores pueden ser justificados económicamente cuando
la superficie equivalente de la carcaza y el tubo interno que se requiere, sea menor
de 30 metros cuadrados (300 pie2).
Los intercambiadores de doble tubo múltiples contienen hasta 64 tubos dentro del
tubo exterior o carcaza. Los tubos internos, los cuales pueden ser lisos o con
aletas, se encuentran disponibles en diámetros externos entre 16 mm y 22 (5/8 a
7/8 pulg). Sin embargo, en aquellas secciones que contengan más de 19 tubos,
sólo se utilizan normalmente tubos lisos. Los tamaños nominales de la carcaza
varían entre 100 mm y 400 mm (4 y 16 pulg) de diámetro nominal.
Para mayor información acerca de los intercambiadores de doble tubo, ver
documento 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 interna
se encuentra en el rango de 1.1 a 1.5, dependiendo, por supuesto del diámetro y
el espesor de pared. Aquellos tubos con una mayor relación de superficies, en el
rango 3 a 40, se les conoce como tubos de superficie extendida; y por
antonomasia, los intercambiadores construidos con este tipo de tubos se les
denomina Intercambiadores de superficie extendida.
Los tubos de superficie extendida presentan aletas, normalmente, transversales
o longitudinales; aunque otros tipos de aletas, como espigas (“peg”), espinas
(spines) o helicoidal pueden ser usadas. Las aletas longitudinales, para diseños
de flujo paralelo a los tubos, son especialmente aplicables en servicios donde la
caída de presión es pequeña y el fluido en el lado de las aletas es limpio. Las aletas
transversales son generalmente para diseños de flujo perpendicular a los tubos.
Este tipo de superficie se emplea cuando, debido a las propiedades de
transferencia 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. El
fluido con la resistencia alta al flujo de calor se pone en contacto con la superficie
de las aletas. En los documentos PDVSA–MDP–05–E–02/ 03 se presentan
las guías para la utilización de las superficies extendidas en los intercambiadores
de carcaza y tubos.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
4.5.5
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 19
Indice norma
Intercambiadores de placas
Desde 1930 los intercambiadores de placa han sido usados en la industria química
y de alimentos. Actualmente su uso se ha extendido considerablemente hacia la
industria petrolera, especialmente cuando se requiere un sistema de intercambio
de 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 de
planchas 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 la
configuración de la unidad, se conocen cuatro (4) tipos de intercambiadores de
placa, 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 en
la IPPCN como en la compañías de ingeniería, este manual recomienda que el
diseño de estas unidades sea realizado por los vendedores o fabricantes de estas
unidades, dada su experiencia en dicha área.
1.
Intercambiadores de placas en espiral (Spiral Plate).– Estas unidades
consisten, esencialmente, de dos planchas paralelas, enrolladas en espiral
y soldados, adecuadamente, los extremos alternos de las planchas
adyacentes para formar un par de canales concéntricos. Las planchas son
separadas por protuberancias abollonadas en una de las planchas. Un fluido
entra en el centro del espiral y fluye hacia afuera; mientras el otro entra en
la periferia y fluye hacia el centro, en contracorriente. Debido a la trayectoria
en espiral de los fluidos, estas unidades presentan un coeficiente global de
transferencia de calor más alto que las unidades convencionales y una
reducción de la formación de depósitos de sucio. En la mayoría de los
servicios no presentan problemas de expansión térmica y son relativamente
fáciles de limpiar. Son utilizables en el manejo de fluidos viscosos o con
contenido de solidos, y como condensadores o reboilers. En la Figura 9.a
se muestran versiones de este tipo de equipos.
2.
Intercambiadores de Placas con Empacadura (Plate–and–Frame
Exchanger).– En la Figura 9.b se muestra un intercambiador típico de
placas. Estas unidades consisten en un conjunto de planchas de metal muy
delgadas y corrugadas, mantenidas juntas en un bastidor y selladas en sus
bordes, para prevenir fugas hacia afuera, por una empacadura compresible,
formando así una serie de pasadizos estrechos e interconectados, a través
de los cuales son bombeados los fluidos. El fluido caliente y el frío siguen
pasadizos alternos y el calor es transferido a través de las planchas con una
resistencia térmica relativamente baja. El bastidor es una estructura rígida
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 20
Indice norma
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 por
un riel guía. Estas unidades resultan atractivas para su uso en lugares
confinados o sensibles al peso, como barcos o plataformas costa afuera (por
ejemplo, plataformas de producción en el Lago de Maracaibo), debido a que
las superficies de transferencia son relativamente compactas y livianas.
Pueden ser fabricadas con cualquier metal, aunque acero al carbono es poco
usado porque el equipo no sería competitivo con las unidades de tubo y
carcaza. Los rangos de temperatura y presión son limitados a valores
relativamente 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 mas
compacta de superficie de transferencia de calor, por lo menos en el caso
usual donde los fluidos deben mantenerse separados. El peso también es
mantenido al mínimo. La presión de diseño puede alcanzar hasta 4826 kPa
man. (700 psig.) y la temperatura en el orden de los 800°C (1472°F),
inclusive temperaturas mas altas pueden usarse, si se utiliza como material
de construcción, cerámica. Usualmente, el material de construcción es
aluminio 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 hojas
de metal corrugadas (aletas), formando una especie de matriz porosa o
corrugada, colocada entre láminas planas de metal que sirven como
tabiques separadores, como se muestra en la figura 9.c. El fluido entrando
y saliendo de de la matriz corrugada es controlado por distribuidores, con una
barra lateral solida usada para prevenir que un fluido entre en los canales del
otro fluido. Mas de un fluido puede ser manejado en una sola unidad,
mediante el arreglo adecuado de los distribuidores. El conjunto de matriz
corrugada, laminas planas y barras laterales es soldado con una soldadura
fuerte, resultando en una estructura resistente y rígida con una densidad
volumétrica del área de transferencia de calor muy alta. Sin embargo, estas
unidades presentan limitaciones en cuanto a su tamaño, materiales de
construcción y limpieza. Siendo esta última su limitación mas generalizada,
puesto que el tipo de construcción (completamente soldada y estrechos
pasadizos) no permite el acceso para una limpieza mecánica, y el uso de
químicos no resulta completamente satisfactorio dada la dificultad de
penetración del fluido de limpieza. Por lo tanto, este tipo de unidades son
especificadas para servicios de fluidos limpios, siendo el área mas común de
aplicación los procesos criogénicos, tales como producción de gas natural
liquido, purificación de hidrógeno etc., y actualmente se usan en las plantas
de etileno.
4.
Intercambiadores de láminas repujadas (Patterned Plates).– En estas
unidades las superficies de transferencia de calor son construidas con dos
planchas de metal, una de las cuales o ambas son repujadas, unidas con
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 21
Indice norma
soldadura normal o de latón de tal manera que forman canales parecidos a
un serpentín. Un fluido circula a través de dichos canales y el otro alrededor
de la superficie externa de las planchas. Estas unidades son poco costosas,
livianas y fáciles de limpiar en el lado externo. Su aplicación principal es el
enfriamiento y calentamiento de tanques. Las unidades conocidas como los
Intercambiadores Lamella o Ramen son construidos soldando estas
superficies de transferencia en una placa de tubos para formar un haz de
tubos que es colocado en una carcaza. Aunque generalmente se construyen
para presiones hasta 1724 kPa man. (250 psig), pueden ser diseñadas para
presiones 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 de
serpentines concéntricos enrollados en forma de espiral, los cuales están
conectados a placas o cabezales de tubos. Entre sus características se pueden
mencionar las siguientes: son económicos, de fácil instalación y limpieza; se
utilizan para flujo en contracorriente, no tienen problemas de expansión
diferencial, son compactos y pueden ser usados para el intercambio de calor de
dos o más fluidos. Estas unidades se utilizan normalmente en las aplicaciones
criogénicas, donde la presión de proceso es 4500 kPa man. (650 psig) o mayor;
siendo particularmente útiles en el manejo de fluidos viscosos y aplicables como
condensadores o rehervidores.
El documento PDVSA–MDP–05–E–05
estas unidades.
4.5.7
presenta detalles adicionales sobre
Otros tipos de intercambiadores de calor
La mayoría de los tipos de intercambiadores se describieron previamente en las
subsecciones precedentes, pero ello no significa que se ha agotado la
disponibilidad de dispositivos para transferencia de calor; muchas otras
configuraciones especiales se encuentran disponibles en el mercado.
A continuación se describen brevemente algunos tipos de intercambiadores que
se utilizan en la IPPCN bajo consideraciones especiales de proceso y/o
materiales. Para mayor información sobre estos intercambiadores, consulte las
referencias 7, 8, 9, y 13 mencionadas en la sección 3. Adicionalmente, cuando se
requiere utilizar este tipo de intercambiadores, se especifica normalmente el calor
a transferir dejándole el diseño a los fabricantes de este tipo especial de equipos,
quienes disponen de metodología de diseño, datos, experticia y garantizan la
operabilidad de los mismos.
1.
Intercambiadores tipo superficie raspadora (Scraped–Surface).– Los
intercambiadores tipo superficie raspadora tienen un elemento rotatorio
provisto de una cuchilla sujeta a un resorte, la cual sirve para limpiar la
superficie de transferencia de calor. Estos equipos pueden ser de baja (15
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 22
Indice norma
a 150 rpm) y alta velocidad (200 a 2000 rpm) y ambos se utilizan
generalmente en plantas donde el fluido es muy viscoso o tiene tendencia a
formar depósitos, como en las plantas de extracción de parafinas (por
ejemplo: La Refinería de San Roque, CORPOVEN, S. A.). Las unidades de
alta velocidad son especialmente usadas en aquellos servicios donde se
requiere un corto tiempo de residencia para prevenir la formación de
depósitos y la cristalización. Estos intercambiadores son de construcción
tipo doble tubo. El tubo interno, el cual lleva las cuchillas, se encuentra
disponible en diámetros nominales de 150, 200 y 300 mm (6, 8 y 12 pulg,
respectivamente). El tubo externo, el cual forma un pasadizo anular por
donde fluye el medio enfriante o refrigerante se dimensiona de acuerdo a las
necesidades del caso en cuestión. El arreglo más común consiste en un
máximo de 10 secciones horizontales de 300 mm (12 pulg) de diámetro o un
máximo de 12 secciones horizontales de diámetro menor, conectadas en
serie o series/paralelo formando dos filas verticales sobre una estructura
adecuada. Este tipo de arreglo se denomina soporte (“Stand”). Motores y
cadena, o engranajes, más los protectores apropiados complementan el
soporte (“Stand”). La secuencia normal de procesamiento incluye uno o más
intercambiadores de soporte, seguidos de uno o más enfriadores de soporte
en servicio refrigerante.
2.
Intercambiadores tipo bayoneta.– Un intercambiador tipo bayoneta
consiste de un par de tubos concéntricos, con el tubo externo soldado en uno
de sus extremos. El tubo interno o bayoneta sirve únicamente para suplir el
fluido al ángulo localizado entre el tubo externo o funda y el interno. La
transferencia de calor ocurre solamente a través del tubo externo, el cual está
hecho normalmente de una aleación muy costosa y el interno de acero al
carbono. Son unidades de gran utilidad cuando existe una diferencia
extremadamente alta entre el fluido del lado de la carcaza y el del lado de los
tubos, ya que todas las partes sujetas a expansión diferencial, se mueven
libre e independientemente una de la otra; se utilizan en servicios con cambio
de 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 y
algunas veces se coloca en tanques y equipos de proceso para
calentamiento y enfriamiento. Los costos por metro cuadrado para estas
unidades son relativamente altos, ya que solamente el tubo externo
transfiere calor al fluido que circula por la carcaza.
3.
Enfriadores de película vertical descendente.– Los intercambiadores de
película vertical descendente son del tipo de cabezal de tubos fijo. El agua
se controla mediante un instrumento de medición de la entrada de cada tubo
y fluye por el interior de éstos, formando una película densa.
4.
Enfriadores de serpentín (Worm Coolers).– Estos enfriadores consisten
en serpentines sumergidos en un recipiente con agua. Aunque estos
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 23
Indice norma
enfriadores son de construcción simple, son extremadamente costosos por
metro cuadrado de superficie. Se utilizan solamente por razones especiales,
por ejemplo, cuando se requiere un enfriamiento de emergencia y no existe
otra fuente de agua disponible. La caja contiene agua suficiente para enfriar
el líquido en caso que ocurra una perturbación en la unidad y el agua de
enfriamiento falle. Cuando se decide instalar estos equipos, los mismos
deberían utilizarse regularmente como parte del circuito de enfriamiento de
la unidad.
5.
Condensadores de contacto directo (Barométricos).– Un condensador
de contacto directo consiste en una torre pequeña, en la cual el agua y el
vapor circulan juntos. El vapor condensa mediante el contacto directo con
las gotas de agua. Su nombre se deriva del término “cola de tubería larga”
(“Long Tailpipe”) o “pata barométrica” (“Barometric Leg”), la cual se requiere
cuando es necesaria una descarga de condensado continua. Las unidades
de contacto directo se utilizan solamente cuando las solubilidades del medio
enfriante y del fluido de proceso, son tales que no se crean problemas de
contaminación del agua o del producto. Las pérdidas del fluido de proceso
en el medio enfriante también deben evaluarse.
6.
Enfriadores de cascada.– Un condensador de cascada está constituido por
una serie de tubos colocados horizontalmente uno encima del otro y sobre
los cuales gotea agua de enfriamiento, proveniente de un distribuidor. El
fluido caliente generalmente circula en contracorriente respecto al flujo de
agua. Los condensadores de cascada se utilizan solamente donde el fluido
de proceso es altamente corrosivo, tal como sucede en el enfriamiento de
ácido sulfúrico. Estas unidades también se les conoce con el nombre de
enfriadores de trombón (“Trombone Coolers”), enfriadores de gotas o
enfriadores de serpentín.
7.
Intercambiadores de grafito impermeable.– Los intercambiadores de
grafito impermeable se utilizan solamente en aquellos servicios que son
altamente corrosivos, como por ejemplo, en la extracción de isobutano y en
las plantas de concentración de ácidos y dímeros. Estas unidades se
construyen en diferentes formas:
a.
Los intercambiadores de grafito cúbico consisten de un bloque cúbico
central de grafito impermeable, el cual es agujereado para proveer
pasadizos para los fluidos de proceso y de servicio. Los cabezales
están apernados a los lados del cubo de manera de distribuir el fluido.
Los cubos se pueden interconectar para proveer área adicional de
transferencia de calor.
b.
Los intercambiadores de grafito tipo bloque consisten de un bloque de
grafito impermeable encerrado en una carcaza cilíndrica. El fluido de
proceso (lado de los tubos) fluye a través de pasadizos axiales en el
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 24
Indice norma
bloque, y el fluido de servicio (lado de la carcaza), circula por
pasadizos transversales en el bloque.
c.
4.6
Los intercambiadores de grafito de carcaza y tubos son iguales a los
intercambiadores corrientes de carcaza y tubo, excepto que los tubos,
las hojas de tubos y cabezales están construidos de grafito
impermeable.
Consideraciones generales de diseño
4.6.1
Generalidades
La velocidad de transferencia de calor de un fluido a otro, a través de una pared
de metal es proporcional al coeficiente global de transferencia de calor, el área de
la pared y a la diferencia de temperatura entre el fluido caliente y el frío:
(Ec. 1)
Q + U o x A x DTMe
donde:
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
En unidades
SI
En unidades
inglesas
W
BTU / h
Q
=
Velocidad de transferencia de
calor
Uo
=
Coeficiente global de
transferencia de calor basado en
el área externa de la superficie
del metal
W / m2 °C
A
=
Area externa de la superficie del
metal a través de la cual ocurre la
transferencia de calor
m2
pie2
Diferencia de temperaturas
medias logarítmicas entre los
fluidos caliente y frío
°C
°F
DTMe =
BTU / hpie2 °F
Cuando se especifica un intercambiador de calor, el diseñador casi siempre
conoce o puede calcular sin mucha dificultad, los términos Q y DTMe para las
condiciones de proceso dadas. Para obtener el valor apropiado del área de
transferencia de calor requerida, se necesita evaluar solamente el coeficiente Uo.
Desafortunadamente, Uo es función del diseño y de las velocidades de
ensuciamiento. Por esta razón, el diseño de un intercambiador de calor requiere
un cálculo de ensayo y error (tanteo).
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 25
Indice norma
El procedimiento general utilizado en el diseño de intercambiadores de calor se
describe en la sección 5.
4.6.2
Coeficiente global de transferencia de calor (U0)
Esta disertación teórica sobre los coeficientes globales de transferencia de calor
es 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 fluido
que circula por el otro lado del tubo, dicho calor debe vencer las resistencias
siguientes:
– 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 extraño
depositado 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 define
como:
Uo + 1
Rt
(Ec. 2)
Los factores de ensuciamiento rio y ro se estiman basados en la experiencia o
utilizando los valores típicos que se muestran en la Tabla 5. El término rw se calcula
a partir del espesor y la conductividad térmica del metal. Rino y ro son funciones
de la velocidad másica y de las propiedades físicas del fluido, y se evalúan a partir
de las correlaciones dadas en las subsecciones siguientes. Estas correlaciones
están 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 área
se refiere a los metros cuadrados (pie2) de superficie, donde ocurre la resistencia.
Como las resistencias se suman para obtener una resistencia total, cada
resistencia debe estar referida a una misma área en lugar de a su propia área. Esto
racionaliza los términos y hace posible que puedan adicionarse. Es práctica
común utilizar el área externa de los tubos, como base para los cálculos y la
especificación de los intercambiadores. Esto se indica normalmente con el
subíndice “io”, como se mostró anteriormente. Por ejemplo, “hio” es el “coeficiente
interno” basado en el área externa del tubo. Para un tubo, hio = hi (di/do), donde
hi es el “coeficiente interno” basado en el área interna del tubo. Este factor ya ha
sido incluido en las correlaciones presentadas en este manual.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 26
Indice norma
La hoja de especificación de intercambiadores de calor, que se muestra en la
Figura 1., indican que dos coeficientes totales de transferencia de calor deberían
ser calculados; se debería calcular un coeficiente limpio y otro sucio (La hoja de
especificación de los enfriadores de aire se muestra en el documento
El coeficiente limpio (“Commercially Clean
PDVSA–MDP–05–E–03).
Coefficient”) es el coeficiente total que puede esperarse cuando un intercambiador
nuevo se pone por primera vez en servicio. Este coeficiente se calcula de la
manera siguiente:
1 + R ) R ) R ) r ) F
w
c
o
1
io
Uc
(Ec. 3)
El factor F1 (F1 = 0.0002 m2 °C/W = 0.001 h.pie2 °F / BTU) es una resistencia que
se estima por el ensuciamiento de un intercambiador nuevo debido a los
lubricantes utilizados durante la expansión (Tube Roller Lubricants) de los tubos,
la corrosión causada por la prueba hidrostática del equipo, etc. Se supone que
esta resistencia se divide uniformemente entre las superficies del lado de la
carcaza y del lado de los tubos.
4.6.3
Temperaturas de operación
Las temperaturas de operación de un intercambiador son establecidas por las
condiciones del proceso. Sin embargo, en ciertos casos, el diseñador del
intercambiador puede establecer las condiciones de operación, pero estas en
ningún caso pueden ser menores que las mínimas requeridas por el proceso. A
continuación se presentan criterios para la selección de la temperatura de
operación:
1.
Temperatura de las corrientes a almacenaje – La temperatura máxima de
una corriente enviada a un almacenaje abierto a la atmósfera, se establece
generalmente de acuerdo a criterios de seguridad, aspectos económicos o
consideraciones
especiales
del
proceso
(Ver
documento
PDVSA–MDP–08–SG–01):
a.
Criterios de seguridad – Una corriente enviada a un tanque situado
a nivel del mar y abierto a la atmósfera, no debería exceder la
temperatura 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 por
cada 1000 pie) de elevación. Para las corrientes pesadas cuya
presión de vapor verdadera es difícil de determinar, la temperatura
máxima 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 debajo
del punto de inflamación mínimo. Las corrientes no deberían enviarse
a 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
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 27
Indice norma
remanente en el tanque podría evaporarse ocasionando un
derramamiento del tanque.
b.
Aspectos económicos – La selección de la temperatura óptima de
una corriente enviada a un tanque de techo cónico, se basa
generalmente en un balance económico entre el costo en que se
incurre al aumentar la superficie del enfriador y el consumo de agua
de enfriamiento, y el ahorro que se produce al reducir las pérdidas por
vaporización del producto enviado a almacenamiento. El método para
determinar las pérdidas por vaporización se presentan en los
Boletines API siguientes:
• API Bulletin 2516 “Evaporation loss from low–pressure tanks (R
1993)”
• API Bulletin 2517 “Evaporative loss from floating root tanks third
edition; Addendum – 1994”
• API Manual of Petroleum Measurements Standards Ch 19 –
Evaporative loss measurement Section 1 – “Evaporative loss from
fixed–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 de
seguridad (Consulte al respecto el Manual de Ingeniería de Riesgos
de PDVSA).
c.
Consideraciones especiales – La oportunidad para optimizar la
temperatura de una corriente que va a almacenaje es mayor para los
productos intermedios. Sin embargo, se requieren consideraciones
especiales para los casos siguientes:
c.1. Corrientes que se almacenan antes de un proceso que requiere la
refrigeración de la alimentación.
c.2. Corrientes cuyas propiedades se degradan permanentemente a
temperaturas altas de almacenamiento.
c.3. Corrientes que se almacenan antes de ser mezcladas. Las
temperaturas de almacenaje de estas corrientes deberían elegirse
después de considerar las propiedades y la temperatura de la mezcla,
suponiendo que no exista pérdidas de calor en el almacenaje
intermedio.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 28
Indice norma
Además de la alimentación mencionada anteriormente, la
temperatura de una corriente que va al almacenaje final, está limitada
normalmente a un máximo de 57°C (135°F), si el producto tiene que
ser transportado por barco o tanquero. Sin embargo, algunas veces
se utilizan temperaturas superiores a los 65°C (150°F), pero el
procedimiento de operación a temperaturas elevadas tiene que ser
aprobado por el personal de embarque.
2.
Temperatura del agua de enfriamiento – Las temperaturas de salida
máximas permitidas para el agua de enfriamiento (determinadas por
consideraciones de ensuciamiento), en enfriadores que no sean recipientes
llenos 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 proyecto
debería verificarse con el cliente, ya que ésta tiene una influencia
importante en la determinación de la superficie.
Otro criterio igual o más importante, es el de la máxima temperatura
permitida para la película del agua de enfriamiento. Esta es la
temperatura de película promedio a la salida del agua. Los límites son
los siguientes:
• Agua Salada 60°C (140°F)
• Agua Dulce 65°C (150°F)
Para los intercambiadores tipo serpentines sumergidos en recipientes
con agua, la temperatura de salida máxima del agua de enfriamiento
es 65°C (150°F), tanto para el agua salada como el agua dulce. Si se
permite que las temperaturas de película del agua excedan los valores
anteriores, puede ocurrir un ensuciamiento catastrófico.
En aquellos casos donde la temperatura de salida de la corriente
caliente es igual o menor que la temperatura de salida máxima
permitida del agua de enfriamiento, se requiere hacer un pequeño
estudio económico para determinar la temperatura óptima de salida
del agua. Este estudio consiste en comparar superficie versus
requerimientos de agua de enfriamiento, para diferentes valores de
temperatura de salida del agua. Sin embargo, para este caso la
temperatura de salida del agua se determina diseñando el
intercambiador de manera tal que el factor de corrección de la
diferencia de temperaturas media logarítmica (Fn) sea igual al valor
mínimo permitido (0.8). Se debe mantener presente la posibilidad de
utilizar una unidad de dos pasos en la carcaza o dos carcazas en serie,
para estas situaciones.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 29
Indice norma
Algunas veces, un condensador o un enfriador puede diseñarse
utilizando una gran cantidad de agua de enfriamiento con una
temperatura de salida relativamente baja. Cuando este sea el caso, se
debería tener presente la posibilidad de reutilizar esta agua en otros
enfriadores, donde la temperatura de salida del agua sea igual a la
máxima permitida. Los intercambiadores tipo serpentín sumergido en
recipiente con agua operan con agua que ha sido utilizada
previamente.
En la Tabla 4 se presenta una lista de las temperaturas de entrada del
agua de enfriamiento, que se recomienda utilizar en el diseño de
acuerdo a la ubicación de la refinería y al tipo de agua.
3.
4.6.4
Temperatura de aproximación– La selección del arreglo óptimo de una
serie de intercambiadores (tren de intercambiadores), requiere de un estudio
económico más complejo debido al gran número de variables que se tienen
que considerar. En muchos casos, no solamente el calor total requerido se
debe distribuir entre los intercambiadores y un horno (o vapor), sino que se
debe tener en cuenta que este calor puede ser suministrado por otras
corrientes 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 de
estos equipos también deben incluirse. Es posible transferir mucho calor al
extremo frío de un tren de intercambiadores de calor o requerir un área
excesiva en un punto más distante donde la corriente que se calienta ha
aumentado su temperatura. También, cuando se desea obtener la mayor
cantidad 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 resulte
económico. En aquellos casos donde el costo del combustible es alto (mayor
de $1.40 por millón kJ (1.5$ por millón de BTU)), es muy importante efectuar
un análisis crítico a la parte económica. Para mayores detalles ver
subsección 4.9.
Diferencia efectiva de temperatura
A.
Sin cambio de fase
La diferencia de temperatura efectiva, DTMe, entre los fluidos caliente y frío es la
fuerza motora del mecanismo de transferencia de calor. Esta temperatura se
calcula a partir de la diferencia de temperatura media logarítmica en
contracorriente, la cual se corrige mediante factores, los cuales toman en
consideración 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 temperatura
del fluido no es lineal. En este caso, se hace necesario dividir el intercambiador en
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 30
Indice norma
zonas de manera tal que Q sea aproximadamente lineal con las temperaturas para
cada zona. Basadas en las diferencias de temperaturas media logarítmicas y los
calores transferidos en cada una de las zonas, se obtiene un DTMe total para todo
el intercambiador. Los métodos que se utilizan para obtener el DTMe se presentan
en 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 son
causadas por sedimentos, polímeros y otros depósitos que se forman en las
paredes internas y externas de los tubos de los intercambiadores de calor. Los
valores que se utilizan en el diseño toman en cuenta las resistencias que se
esperan durante la operación normal del equipo y un tiempo de servicio razonable
entre los períodos de limpieza. Los factores de ensuciamiento se representan con
los símbolos rio y ro.
En la Tabla 5 se presentan los factores de ensuciamiento normales para diferentes
tipos de servicio, basados en las recomendaciones de la Asociación de
Fabricantes de Intercambiadores Tubulares (TEMA) y en la experiencias pasadas
de la IPPCN. Observe que estos factores aplican a la superficie sobre la cual el
ensuciamiento ocurre. Aunque parece algo ridículo ajustar un valor de poca
precisión a un área de referencia, este paso se requiere para los cálculos por
computadora y se hace durante los cálculos manuales con el propósito de ser
consistente. Los factores de ensuciamiento tabulados pretenden evitar que el
intercambiador transfiera menos calor que el requerido por el proceso, durante un
período aproximado de un año a un año y medio. Sin embargo, esta tabla es
solamente una guía, ya que cuando exista información que pueda ser utilizada
para determinar con precisión el factor de ensuciamiento para un servicio en
particular, este factor debería utilizarse en lugar de los valores que se presentan
en la Tabla 5.
La importancia de los factores de ensuciamiento depende del valor del coeficiente
de transferencia de calor limpio, Uc; mientras mejor sea este coeficiente más
importante 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 factores
de ensuciamiento que se han supuesto sobre el tamaño del intercambiador. Si
este efecto es pequeño (5% o menos), no se justifica determinar un factor de
ensuciamiento más preciso. Sin embargo, muchas veces el Uc es tan grande que
el tamaño del intercambiador depende exclusivamente del valor del factor de
ensuciamiento. En estos casos, se debería examinar minuciosamente los datos
de planta que se encuentran disponibles.
Para el diseño de intercambiadores es muy importante considerar los criterios
siguientes sobre ensuciamiento:
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
4.6.6
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 31
Indice norma
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 que
cuando se enfrían. Esto se cumple particularmente para los crudos que
contienen sales disueltas en el agua y sólidos suspendidos. El tren de
precalentamiento de crudo de las unidades de destilación, muchas veces
incluye un desalador o un tambor vaporizador para remover el agua antes
que el crudo alcance la temperatura de evaporación del agua. De esta
manera, se reduce el ensuciamiento de los intercambiadores de crudo
causado por las sales.
3.
La vaporización en un intercambiador puede causar ensuciamiento severo,
debido a la concentración, de depósitos en el líquido remanente hasta el
punto de sobresaturación.
4.
Altas velocidades tienden a reducir el ensuciamiento. Esto se cumple
especialmente en los casos de agua de enfriamiento que contiene sal, crudo
con arena y gases con partículas.
5.
La alimentación a los hidrofinadores, reformadores catalíticos y plantas de
desintegración catalítica, muchas veces se ve afectada por un proceso de
ensuciamiento severo debido a las reacciones orgánicas con oxígeno, que
ocurren mientras la alimentación se encuentra almacenada en los tanques.
Este proceso de ensuciamiento puede reducirse estableciendo una
atmósfera de gas inerte en los tanques de almacenamiento.
6.
Los fondos de una torre de destilación de crudo, aunque son pesados y se
encuentra a una temperatura elevada, no ocasionan normalmente mucho
ensuciamiento (siempre y cuando la temperatura de la zona de vaporización
instantánea no sea excesiva).
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 la
dirección del flujo y las pérdidas causadas por la expansión y contracción en las
entradas y salidas de las boquillas y tubos. El método para calcular la caída de
presión es diferente para cada tipo de intercambiador y se discutirá en las
subsecciones correspondientes. En la tabla 6 se presentan valores típicos de
caída de presión en intercambiadores.
El diseño de un intercambiador de calor esta basado usualmente en un balance
económico entre el costo de la superficie del intercambiador y el costo de las
bombas o compresores. El costo de un servicio, como por ejemplo el agua, se
incluye con frecuencia en este balance económico. Velocidades másicas altas a
través del intercambiador permiten un coeficiente de transferencia mayor y un
área menor, pero se requiere una caída de presión mayor. Esta situación requiere
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 32
Indice norma
de una instalación con costos de inversión y operación de la bomba o el compresor
mayores y un costo de inversión del intercambiador menor. En algunas ocasiones,
un sistema en particular puede tener una caída de presión excesiva, la cual
debería ser utilizada para minimizar el costo del intercambiador.
En general, la necesidad de hacer un balance económico detallado entre la caída
de presión y el área del intercambiador, puede determinarse observando el efecto
que tiene el coeficiente de película individual sobre el coeficiente total de
transferencia de calor. Poco se gana especificando una caída de presión mayor
para un fluido en un intercambiador, si el otro fluido tiene un coeficiente de película
significativamente bajo. Para tales casos, un balance económico detallado es
innecesario.
No es deseable tener altas caídas de presión, ya que éstas contribuyen a la
erosión, 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) (Consultar
MDP versión 1986, Sección 2) (Temperatura de diseño, presión de diseño y
clasificación 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 se
determinan independientemente en base a las condiciones de operación., según
los 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 operación
esperada 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 puede
fallar. Entonces el lado de presión alta podría ejercer su presión sobre el lado
de presión baja. Si la presión de diseño del lado de presión baja es mayor o
igual a los dos tercios de la presión de diseño del lado de presión alta, no se
requiere ninguna consideración adicional en caso que alguno de los internos
falle. Los intercambiadores se prueban hasta por lo menos 150% de la
presión de diseño y pueden utilizarse satisfactoriamente bajo esta presión
por períodos cortos de tiempo.
Si la presión de diseño del lado de presión baja es menor que dos tercios de
la presión de diseño del lado de presión alta, se debe examinar el sistema
para ver que pasaría cuando ocurra un flujo rápido a través de un pase
interno que haya fallado. Si existe un camino adecuado de escape para el
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 33
Indice norma
fluido de alta presión o si una válvula de control automática abre de manera
de proveer una vía de escape adecuada, no es necesario tomar en cuenta
consideraciones adicionales. Pero si la vía de escape puede ser bloqueada,
o es inadecuada, el diseñador debería establecer la presión mínima por falla
interna (presión de equilibrio bajo condiciones de una falla interna) que se
requiere para manejar esta emergencia (Ver los siguientes documentos:
sobre Seguridad en el Diseño de Planta;
PDVSA–MDP–08–SG–01
PDVSA–MID–90616.1.022, PDVSA–MDP–08–SA–01/ 02/ 03/ 04/
05
sobre Sistemas de Alivio, y PDVSA–MID–K–366,
Safety Relief
Protection Systems). Una vez que esta presión haya sido establecida se
debería considerar los siguientes aspectos:
1.
Aún cuando la presión mínima de diseño de la caracaza, debido al espesor
de la misma, puede obtenerse por las ecuaciones típicas del código ASME,
los estándares TEMA indican (párrafo RCB–7.163), que existe una presión
efectiva de diseño, la cual se cálcula conociendo detalles de contrucción, y
que toma en cuenta que la carcaza no es un recipiente, sino que tiene
espejos de tubos, banda de sellon, etc.
Debido a que esta información, la mayoría de las veces, no está disponible
para el diseñador de procesos cuando trabaja en el diseño de un equipo
nuevo, no será incluída en este manual. Ver estándares TEMA, errata de
1990 a la 7ma. edición de 1988.
Cuando se este trabajando con un equipo existente, se recomienda consultar
a los grupos mecánicos para obtener el valor de presión efectiva de diseño
de la carcaza.
2.
3.
Si la presión de diseño mínima real es menor que la presión mínima de
diseño, 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 de
diseño del lado de baja presión.
En otros tipos de intercambiadores, el cálculo del espesor mínimo de los
componente requiere un estudio similar al que se hace para los
intercambiadores de tubo y carcaza; pero en estos casos, los espesores
mínimos de los componentes pueden estar determinados por limitaciones de
diseño o fabricación, por la disponibilidad del material o por espesores
estándar. En un proyecto, el grupo de equipos de transferencia de calor
debería ser consultada para que dé asistencia en determinar los espesores
mínimos de los componentes para estos casos.
En ocasiones el lado frío de un intercambiador puede ser bloqueado
manualmente, mientras que el fluido caliente circula por el otro lado,
produciéndose una expansión térmica del fluido frío. Esta expansión podría
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 34
Indice norma
ocasionar la rotura de uno de los componentes. Sin embargo, esta situación
puede no requerir el uso de una válvula de seguridad. (Ver documento
PDVSA–MDP–08–SG–01, Seguridad en el Diseño de Plantas). Si el lado
frío de un intercambiador puede ser bloqueado debido a la falla de una
válvula automática, como por ejemplo, en el circuito de precalentamiento de
crudo, entonces una válvula de alivio térmico en el lado frío deberá ser
prevista.
D.
Temperatura de diseño
Las temperaturas de diseño de los lados caliente y frío de un intercambiador se
determinan 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 máxima
temperatura de operación esperada mas 14°C (25°F).
2.
La mínima temperatura de diseño debe ser 66°C (150°F) para
intercambiadores 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 de
operación esperada.
4.
Cuando exista la posibilidad de exponer a los tubos, la placa de tubos y el
cabezal flotante a la temperatura de entrada del fluido caliente, como
resultado de la perdida del medio enfriante, estos componentes deben ser
diseñados para la máxima temperatura de operación esperada del fluido
caliente.
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 esta
condición de diseño.
En ocasiones un enfriador está localizado inmediatamente después de un
intercambiador, el cual ha sido provisto de un desvío. En esta situación, la
temperatura y presión de diseño del enfriador deberán basarse en las condiciones
de proceso, que prevalecerán cuando el desvío del intercambiador se encuentre
completamente abierto. Una situación similar puede presentarse con
intercambiadores colocados en series.
Para sistemas nuevos de agua de enfriamiento se debe utilizar una presión y
temperatura de diseño de 690 kPa man. (100 psig) y 66°C (150°F),
respectivamente, a menos que existan otras instrucciones al respecto. En el caso
de sistemas existentes, se debe mantener consistencia. Estos valores son
normalmente lo suficientemente altos para cubrir diferentes condiciones sin
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 35
Indice norma
afectar considerablemente el costo. Si la presión de diseño de la carcaza es muy
baja, la presión de diseño de los tubos (agua en el lado de los tubos) debería ser
reducida, si es posible tomando en consideración la presión de descarga de la
bomba y la distribución de las pérdidas. De esta manera, se evita un incremento
en la presión de diseño de la carcaza.
4.6.8
Arreglo de las corrientes
Los intercambiadores de carcaza y tubo, múltiples, se conectan usualmente en
serie 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 es
evitar exceder la caída de presión permitida. Los arreglos en paralelo se requieren
frecuentemente en servicios de vapor, tales como condensadores de tope. Es
deseable minimizar el número de carcazas conectadas en paralelo, ya que se
evitan problemas de distribución, especialmente en aquellos servicios donde
ocurre 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, como
por ejemplo los intercambiadores de doble tubo, son del mismo tamaño de la línea
a la cual están conectadas. Debido a consideraciones de velocidad y caída de
presión, el tamaño de las líneas y boquillas es usualmente más crítico en los
servicios de vapor que en los de líquido. También se debería verificar el ∆P a través
de las boquillas en los servicios de caída de presión baja. No se deberían utilizar
boquillas de diámetro mayor que 1/2 el diámetro del intercambiador por razones
mecánicas.
Los sistemas de tuberías alrededor de los intercambiadores, los cuales incorporan
válvulas múltiples, especialmente aquéllos con válvulas de control de ∆P alto,
deberían examinarse de manera crítica. En tales casos, se puede lograr un ahorro
sustancial reduciendo el tamaño de las boquillas del intercambiador y de las
válvulas. Sin embargo, el tamaño de las boquillas no debería reducirse hasta el
punto en que la caída de presión a través de las boquillas sea excesiva o ocurran
problemas de golpeteo (Impingement Problems).
B.
Clasificación de las bridas
Las bridas se clasifican de acuerdo a la temperatura y presión de diseño de cada
uno de los lados del intercambiador y tomando en consideración la información
que se presenta en el documento PDVSA–MDP– (Pendiente) (Consultar MDP
versión 1986, Sección 2). Las clases de bridas de entrada y salida pueden ser
diferentes en un mismo intercambiador, si ocurre un calentamiento o enfriamiento
suficiente dentro del mismo.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
4.6.10
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 36
Indice norma
Disposición de las unidades, localización de las boquillas y tuberías
A.
Disposición de las unidades
Normalmente, los intercambiadores de calor se colocan horizontalmente. Sin
embargo, éstos se pueden colocar verticalmente cuando se minimiza la de
posición de sólidos (como por ejemplo, en los intercambiadores para gases de
chimenea) y en el caso de los termosifones verticales, donde la vaporización
ocurre en el lado de los tubos.
B.
Localización de las boquillas
Se sugiere utilizar las siguientes reglas como una guía para localizar las boquillas
de los intercambiadores:
1.
Las corrientes que se calientan o vaporizan deberían fluir desde el fondo al
tope, independientemente que circulen por el lado de los tubos o de la
carcaza.
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 por
el costo de las tuberías.
C.
Tuberías
La información sobre tuberías y válvulas en los enfriadores de agua o
condensadores 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 una
o más de las razones siguientes;
1.
Control de proceso.– Cuando sea necesario controlar la transferencia de
calor 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 cual
divide el flujo entre le desvío y el intercambiador. Vea el documento
PDVSA–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 del
intercambiador es tan pequeña, que la cantidad de fluido que pasa a través del
desvío es insuficiente aún con el desvío completamente abierto.
2.
Filtraciones.– En el caso de que las filtraciones en uno de los lados del
intercambiador pudieran ocasionar una contaminación intolerable del otro
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 37
Indice norma
fluido (tal como un intercambiador de vapores de cabecera/alimentación de
una torre de destilación), se debería instalar válvulas de bloqueo y ciegos que
permitan aislar la unidad que tiene filtraciones del resto del sistema. Además,
se debería considerar la utilización de tubos soldados a la hoja de tubos u
hojas de tubos dobles.
3.
Mantenimiento.– Se pueden instalar válvulas de bloqueo y ciegos en ambos
lados del intercambiador (lado de la carcaza y de los tubos) que permitan
remover temporalmente la unidad para mantenimiento.
Cuando se conocen las velocidades de ensuciamiento, y la limpieza es lo único
que se considera para mantenimiento, la decisión de utilizar válvulas de bloqueo
y desvío depende de un balance económico entre el incremento en área del
intercambiador (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 carcaza
o removiéndolo. El tiempo de limpieza y los costos se reducen cuando los
depósitos pueden removerse mediante acción o solución química. (Consultar
Y PI–20–01–00
Manual de Inspección de PDVSA, documento PI–10–01–02
/01 /02 /03 ). Cuando se emplea limpieza química, se requieren conexiones
de 50 mm (2 pulg) (Consultar PDVSA–MID–EA–201–PR). Estas conexiones
deberían ser previstas en las boquillas del intercambiador.
Para la limpieza mecánica se necesita desmantelar la unidad; en el lado de los
tubos, esto involucra remover el canal o la tapa del mismo, en el lado de la carcaza
se requiere remover la tapa de la carcaza y el cabezal flotante, cuando se utilicen
herramientas rotatorias para la limpieza. Cuando se utiliza un chorro de agua a alta
presión solamente se requiere remover el extremo del canal. El interior de los
tubos puede limpiarse mecánicamente una vez que el haz haya sido removido de
la carcaza. La limpieza mecánica del exterior del haz de tubos puede realizarse
solamente fuera de la carcaza. El tipo de mantenimiento a ser utilizado debe ser
colocado en la hojas de especificación del intercambiador, ya que esto afecta el
diseño mecánico del equipo.
4.6.12
Requisitos especiales
1.
Corrientes de cáustico.– Cuando un intercambiador maneja corrientes
alcalinas, se debe indicar la concentración en la hoja de especificación. Esto
se requiere para determinar la necesidad de someter las soldaduras a
tratamiento térmico. Para mayor información, refiérase al Manual de
Ingeniería de Diseño PDVSA, en lo referente a consideraciones de
soldaduras y metalurgia.
2.
Localización del condensador en el piso.– La localización de un
condensador a nivel más bajo que el tambor de destilado (condensador
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 38
Indice norma
“sumergido”), reduce la cantidad de acero que se requiere para la estructura
y simplifica el mantenimiento. Sin embargo, en el caso de un tambor de
destilado a presión constante, el condensador sumergido causa un aumento
en la presión del sistema con respecto a los condensadores elevados; esto
se debe al cabezal estático de fluido en la línea que conecta al condensador
con el tambor de destilado. Este incremento de presión determina un punto
de ebullición más alto. Esto puede ser significativo en torres que operan a
presiones bajas, en unidades que manejan materiales degradables con la
temperatura y en torres con rehervidores, cuya temperatura de aproximación
es baja, o que operan a una temperatura cercana a la crítica en el fondo de
la torre.
3.
Condensadores totales.– Todos los condensadores totales deberían estar
localizados a nivel de piso, si el incremento en temperatura debido a la
sumersión no es objetable. Cada intercambiador de carcaza y tubos
sumergido requiere de un venteo de 25.4 mm (1 pulg) (con válvula),
conectado al área de vapor del tambor de destilado. Este venteo se utiliza
para purgar los incondensables que puedan acumularse en la carcaza del
condensador, cubriendo el área de transferencia de calor.
4.
Condensadores parciales.– El aumento de presión que se produce como
consecuencia de la sumersión de algunos condensadores parciales es
despreciable. Esto se debe a que la densidad del efluente es baja. Sin
embargo, la línea que conecta el condensador al tambor de destilado debería
diseñarse para flujo bifásico anular o tipo atomizado (Spray) (Ver documento
PDVSA–MDP– (Pendiente) (Consultar MDP versión 1986, Sección 14). La
operación de un condensador a diferentes condiciones trae como resultado
flujos de vapores diferentes a la salida del condensador. Esto puede
ocasionar condiciones de flujo y presión inestables en la línea del efluente.
En aquellos sistemas donde estas unidades se utilizan para condensar los
vapores de cabecera de una torre de destilación, la inestabilidad de flujo y
presión puede causar una mala operación de la torre, especialmente si ésta
tiene platos perforado o tipo chorro (“jet”). Por esta razón, se recomienda
sumergir el condensador parcial solamente en aquellos casos donde el flujo
y composición del efluente del condensador, durante todas las operaciones
posibles, no varíe hasta el punto en que el flujo en la línea de salida del
condensador sea inestable. Para todos los otros casos donde el
condensador parcial se utiliza en una torre fraccionadora, se debería elevar
el condensador por encima del tambor de destilado.
Los condensadores parciales en sistemas en los cuales los vapores se
generan por otros medios que no sean una torre de destilación, tales como
un reactor, se deberían ubicar por debajo del tambor de condensado, a
menos que las condiciones inestables de flujo y presión en la línea del
efluente del condensador causen problemas al proceso.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
5.
4.7
4.7.1
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 39
Indice norma
Condensadores sin tambor de destilado.– Debido a que estos
condensadores no utilizan tambores de destilado para la separación
líquido–vapor, existen requerimientos especiales de diseño necesarios para
la operación adecuada de estas unidades. Estos requerimientos de diseño
afectan el tamaño del condensador y la línea de succión de la bomba. En el
documento PDVSA–MDP–05–E–02, , se presenta información específica
sobre el diseño de estos equipos.
Consideraciones de diseño para intercambiadores de tubo y
carcaza
Número de carcazas
El número total de carcazas necesarias para un intercambiador es generalmente
fijado por la magnitud de la diferencia que existe entre la temperatura de salida del
fluido caliente y la temperatura de salida del otro fluido. Esta diferencia es conocida
como “la extensión del cruce de temperatura”. El “cruce”, además de otras
variables que se discuten en la Subsección 4.6, determinan el valor de Fn,
denominado factor de corrección de temperatura; este factor debe siempre ser
igual 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 valor
de Fn menor que 0.80 no puede predecirse con exactitud a través de la información
que frecuentemente se usa en diseño de procesos). En un intercambiador de una
sola 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 cruce
y/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 al
manejo de fluidos. Si no hay restricciones locales debido a la capacidad en el
manejo del haz de tubo o del equipo de limpieza, el área máxima por carcaza está
usualmente limitado a una unidad con una carcaza de un diámetro interno de 1219
mm (48 pulg) o un haz de tubo de 13.6 t (15 short tons). (Estas limitaciones no se
aplican necesariamente a intercambiadores de lámina de tubo fijos). La limitación
del diámetro de la carcaza resulta en la siguiente aproximación del número de
tubos (NT) y el área por carcaza (As), para un intercambiador de 4 pases por los
tubos con cabezal flotante fijo y tubos sencillos:
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 40
Indice volumen
Indice norma
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
Diámetro
Externo de
tubos
DE mm
19.05
25.4
38.1
NOTA:
PDVSA MDP–05–E–01
Arreglo Triangular de Tubos
NT
1570
1020
440
As, 4.88 m As, 6.10 m
444
385
247
553
478
307
Arreglo Cuadrado de tubos
NT
1850
1170
510
As, 4.88 m As, 6.10 m
523
441
288
650
550
355
Para llevar mm a pulg, dividir por 25.4
Para 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). Para
estos casos se debería consultar individualmente con las refinerías o el cliente
particular, para ver si éstas están equipadas para manipular carcazas y haces de
tubos de gran tamaño.
4.7.2
Selección de los Tubos
1.
Tipos.–Comúnmente, los tubos para intercambiadores están disponibles
con superficie lisa o aleteada. (Existe una gran variedad de tubos especiales
disponibles, pero estos tubos especiales son raramente usados, por
consiguiente no son discutidos en este documento). La selección de la
superficie está basada en la aplicación, disponibilidad y economía del
sistema.
Los intercambiadores convencionales de tubo y carcaza usan tubos de
superficie lisa. Estos están disponibles en cualquier tipo de material usado
en la fabricación de intercambiadores y vienen en una gran diversidad de
espesores. Este tipo de tubos es apropiado para todo tipo de
intercambiadores de tubo y carcaza.
En el caso de tubos con aletas pequeñas, las aletas incrementan 2 1/2 veces
el área del tubo liso. Los tubos aleteados deben ser usados donde éstos sean
económicos para aquellos servicios con un factor de ensuciamiento en el
lado de la carcaza de 0.00053 m2°C/W (0.003 hpie2°F/BTU) o menos. Esta
limitación debe ser impuesta hasta que se tenga experiencia adicional con
el “ensuciamiento de las aletas”, en los casos que se espere un mayor
ensuciamiento. Las aletas pequeñas nunca deben ser usadas en servicios
donde la tasa de corrosión exceda 0.05 mm/año (2 mils/año); puesto que la
vida de las aletas se reducirá a 3 años o menos. Debido a que los tubos
aleteados cuestan entre 50 y 70% más que los tubos lisos (tomando la misma
longitud y espesor de pared), se requiere que el cociente entre la resistencia
total interna sea de 3 veces ó más, basado en tubos lisos, para justificar los
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 41
Indice norma
tubos aleteados. Esta relación frecuentemente se presenta en rehervidores
calentadores, enfriadores de agua y condensadores operando con fluidos
orgánicos.
Para una relación menor que 3, los tubos aleteados pueden ser una buena
selección económica, si ésta implica el requerimiento de menor número de
carcazas que el utilizar tubos lisos. Los tubos aleteados son también
particularmente útiles para eliminar cuellos de botellas, expansiones
utilizando carcazas existentes, y en casos donde el satisfacer el mínimo
Diámetro del haz de tubo es de mayor interés que el costo mismo.
Los métodos para el cálculo de los coeficientes de transferencia de calor y
las caídas de presión, aplicables a tubos aleteados, se presentan en el
documento PDVSA–MDP–05–E–02.
2.
Longitud.– La selección de la longitud del tubo es afectada por la
disponibilidad y el costo del mismo. Mundialmente las longitudes de tubo no
mayor de 7.3 m (24 pie) son fáciles de obtener. Tubos más largos (hasta de
12.2 m (40 pie) para acero al carbono y 21.3 m (70 pie) para aleaciones de
cobre) pueden encontrarse en los Estados Unidos. Sin embargo, 6.1 m (20
pie) de longitud de tubo es la medida comúnmente preferida en las refinerías
de la IPPCN.
El costo del área superficial del intercambiador depende sobre todo de la
longitud del tubo. Mientras más largo sea el tubo, el diámetro del haz de tubo
decrece para la misma área considerada. El ahorro resulta en la disminución
del costo de las bridas de la carcaza, con un incremento nominal en el costo
por una carcaza más larga. En los límites prácticos, la longitud del tubo no
tiene penalidades en el costo a menos que ésta exceda de 7.3 m (24 pie) para
acero 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 de
plataforma más grandes y estructuras adicionales. Haces de tubos más
largos también requieren mayor área para el lado de éstos, y por
consiguiente esto aumenta el área requerida para la planta.
3.
Diámetro y espesor de pared.– Los tubos de intercambiadores son
suministrados sobre la base de un mínimo o un promedio de espesor de
pared y un diámetro nominal. para los tubos de intercambiadores, el diámetro
nominal del tubo es el diámetro externo, el cual es fijo. El diámetro interno
varía con el espesor nominal de la pared del tubo y la tolerancia del espesor
de pared. El mínimo espesor de la pared del tubo debe tener sólo tolerancias
positivas, por consiguiente, el mínimo espesor es el espesor nominal de la
pared del tubo. En el caso que la base sea el espesor promedio de la pared
del tubo, la tolerancia puede ser positiva o negativa, por tanto el espesor real
de la pared puede ser mayor o menor que el espesor nominal. La tolerancia
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
PDVSA MDP–05–E–01
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 42
Indice volumen
Indice norma
permisible varía en función del material del tubo, Diámetro, y el método de
fabricación de éste.
En la Tabla 7 se presentan los datos de tubos de intercambiadores y en la
Tabla 8 la conductividad térmica de tubos de intercambiadores.
Usualmente se compra intercambiadores de calor en base a un promedio o
a un mínimo de espesor de pared de tubo. Sin embargo, el espesor de pared,
incluyendo tolerancia, no debe ser el más delgado que el espesor
especificado en la hoja de especificación del intercambiador. El efecto del
espesor 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 en
intercambiadores fabricados mediante el laminado de tubos dentro de placas
de tubo, para los servicios indicados.
a.
Servicio de agua – Tubos no ferrosos: 19.05 mm (3/4 pulg) DE con
1.65 mm (0.065 pulg) de espesor de pared.
b.
Servicio de aceite – Tubos ferrosos:
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
DE
Severidad del servicio
mm
pulg
mm
(1)(2)
pulg
Limpio o sucio
(<0.00053), levemente
corrosivo
19.05
3/4
2.11
0.083
Limpio o sucio
(<0.00053), corrosivo
19.05
3/4
(3)
(3)
Extremadamente sucio
(0.00053), levemente
corrosivo
25.40
1
(3)
(3)
Extremadamente sucio
(0.00053), corrosivo
25.40
1
(3)
(3)
c.
Servicios generales – Tubos de aleaciones:
Sucio o limpio (<0.00053)
Extremadamente sucio
(0.00053)
NOTAS:
Espesor mínimo de
pared
19.05
25.40
3/4
1
1.65
2.11
0.083
0.083
1. Cuando se especifican tubos aleteados, se requiere tener el diámetro externo (DE) de la porción
que no tiene aletas y el espesor de la pared de la sección que tiene aletas. A pesar que el espesor
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 43
Indice norma
del tubo en la porción de aletas es de un espesor nominal estándar, el efecto de la tolerancia en
su fabricación puede dar resultado a una pared más delgada. Este es un mínimo de espesor de
pared.
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
de corrosión y servicio.
para el espesor mínimo en función de la velocidad
Diseños con diámetros pequeños (16 a 25 mm (5/8 a 1 pulg.)) son mas
compactos y mas económicos que aquellos con con diámetros mayores,
aunque estos últimos podrían ser apropiados en casos donde se requieren
bajas caídas de presión. En la IPPCN, el diámetro de tubo mas pequeño y
normalmente 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 de
depósitos, porque tubos mas pequeños resultarían imprácticos para
limpiarlos mecánicamente. En los intercambiadores de película
descendentes 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 duplicar
unidades existentes o por afectar las períodos de limpieza de
intercambiadores.
4.
4.7.3
Insertado de tubos.– Los insertados de tubos son piezas cortas incrustadas
en el borde de la entrada del tubo. Estas son usadas para evitar la erosión
del tubo causada por la turbulencia formada a la entrada de éste,
especialmente cuando se trabaja con fluidos que contienen sólidos. Cuando
es definitivo que los tubos van a estar sometidos a la erosión por sólidos en
el lado interno de los mismos, los insertados de tubos deben ser
especificados. El material de construcción, la longitud y el espesor deberían
ser dados. También los insertados de tubos son ocasionalmente usados en
servicio de agua de enfriamiento, para prevenir el ataque de oxígeno a la
entrada o salida del tubo. Los insertados deben ser cementados en sitio.
Estos no deben ser utilizados si se va a usar contrafuego.
Tipos de cabezal
Refiérase a la Figura 3., para una ilustración de los tipos más comunes de
cabezales TEMA. La Tabla 9 presenta los criterios de selección para varios tipos
de cabezales.
1.
Cabezal fijo o anterior.– El cabezal anterior fijo de intercambiadores de tubo
y carcaza es comúnmente llamado canal. A continuación se indican los tipos
más comunes de cabezales fijos TEMA y sus aplicaciones:
a.
Tipo A – Este tipo de cabezal presenta un canal removible con una
plancha de cubierta también removible. El cabezal es usado con placa
de tubo fija, tubos en U y con diseños de intercambiadores de haz
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 44
Indice norma
removible. Este tipo de cabezal es el más común entre los cabezales
fijos.
2.
b.
Tipo B – Este tipo de cabezal presenta un canal removible con una
cubierta integral. El cabezal es usado con placa de tubo fija, tubo en
U y con diseños de intercambiadores de haz removible. Este tipo de
cabezal es normalmente usado sólo cuando el factor de
ensuciamiento 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 de
tubo. Existen dos variedades de cabezales tipo C disponibles. En una,
el canal viene pegado a la carcaza con una conexión de brida y es
usada para tubos en U y haces removibles. En la otra, el canal es
integral 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 es
recomendable, pues el canal es integral con el haz de tubo y esto
complica su mantenimiento.
d.
Tipo D – Este tipo de cabezal es especial para presiones altas, se usa
cuando la presión de diseño en el lado de los tubos excede 6900 kPa
man. (1000 psig), aproximadamente. El canal y la placa de tubo tienen
construcción forjada integral. La cubierta del canal está sujeta por
tornillos especiales de alta presión.
Cabezal posterior.– La nomenclatura TEMA de cabezales posteriores
define el tipo de haz de tubo del intercambiador. Los cabezales posteriores
más comunes son:
a.
Tipo L – Este tipo de construcción es similar al cabezal anterior fijo tipo
A. Es usado en intercambiadores de placa de tubo fijo, cuando se
requiere limpieza mecánica de los tubos.
b.
Tipo M – Este tipo de construcción es similar al cabezal anterior fijo tipo
B. Es usado en intercambiadores de placa de tubo fijo.
c.
Tipo N – Este tipo de construcción es similar al cabezal anterior fijo tipo
C. Es usado en intercambiadores de placa de tubo fijo.
d.
Tipo P – Este tipo de cabezal es llamado cabezal flotante empacado
externamente. Este diseño es integral y está formado por un canal
posterior y placas de tubo con empaquetamiento sellador de juntas
contra la carcaza. Este cabezal no se usa normalmente debido a que
las juntas con empacaduras tienen tendencia a gotear. Este nunca
debe ser usado con hidrocarburos o con fluidos tóxicos en el lado de
la carcaza.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
4.7.4
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 45
Indice norma
e.
Tipo S – Este modelo es construido con una placa de tubo flotante
entre un anillo dividido y una cubierta de placa de tubo. El ensamblado
de la placa de tubo se puede mover libremente dentro de la cubierta
de la carcaza. (La cubierta de la carcaza debe ser de diseño removible
para permitir el acceso al ensamblado del cabezal flotante). A menos
que las filiales de PDVSA prefieran un cabezal diferente, este tipo de
cabezal posterior es recomendable para uso con diseño de haces de
tubos removibles.
f.
Tipo T – Este tipo es construido con placa de tubos flotante atornilladas
a la cubierta de la placa de tubo. Este tipo puede ser usado con
cubierta de carcaza integral o removible (común). Muchas filiales
prefieren este tipo de cabezal posterior con diseños de haces de tubos
removibles debido a la facilidad en el alado del haz para hacerle
mantenimiento.
g.
Tipo U – Este tipo de cabezal indica la construcción del haz de tubo con
tubos en U.
h.
Tipo W – Este es un diseño de cabezal flotante el cual utiliza junta con
empacadura con el fin de separar el fluido del lado del tubo y el fluido
del lado de la carcaza. El empaquetamiento es comprimido contra la
placa de tubo por los tornillos de las juntas que sostienen la cubierta
de la parte posterior de la carcaza. Este diseño no es usado
normalmente porque las juntas de empaquetamiento tienen tendencia
a gotear. Este cabezal nunca debe ser usado con hidrocarburos o con
fluidos tóxicos en los tubos o en la carcaza.
Haces de tubos
1.
Tipos.– Los haces de tubos son designados con la nomenclatura TEMA
usada para cabezales posteriores. Refiérase a la Figura 3., para una
ilustración de los tipos más comunes de cabezales posteriores TEMA.
Diseño de placa fija de tubo (Cabezal Posterior TEMA, tipos L, M o N) – Los
intercambiadores de placa fija de tubos tienen las dos placas de tubos
pegadas directamente a la carcaza y son los intercambiadores más
económicos para diseño de baja presión. Este tipo de construcción de
intercambiadores debe ser considerado cuando la limpieza del lado de la
carcaza o inspección de esta no es requerida, o cuando la limpieza química
es posible. El diferencial de expansión térmica entre los tubos y la carcaza,
limita la aplicación a diferencias moderadas de temperaturas (Una junta de
expansión puede ser requerida cuando exista una diferencia de más de 28°C
(50°F) entre la temperatura promedio del metal del tubo y la temperatura
promedio del metal de la carcaza). Para aquellos servicios que requieran de
una junta de expansión, los haces de tubo tipo U pueden ser más
económicos.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 46
Indice norma
En algunos casos, las placas de tubo fijo soldado no pueden ser usadas en
construcción debido a posibles problemas con la soldadura entre la placa de
tubo y la carcaza. Por esta razón algunas combinaciones de materiales, tales
como 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) – Los
intercambiadores de tubo en U representan el diseño más simple,
requiriendo sólo una placa de tubo y no juntas de expansión de sellos. Este
diseño permite la expansión térmica de los tubos. Los intercambiadores de
tubo en U son las unidades menos costosas para diseños, que envuelvan
servicios de alta presión en el lado del tubo. El haz de tubos puede ser
removido de la carcaza, pero reparar o substituir uno de estos tubos (excepto
los que están en la parte de afuera del haz) es imposible.
La superficie externa del haz de tubo se limpia mecánicamente; pero la
limpieza interna de los tubos puede ser mecánica o química, dependiendo
del factor de obstrucción. Cuando el lado del tubo tiene un factor de
obstrucción que excede 0.000176 m2°C/W (0.0010 hpie2°F/BTU) se prefiere
la limpieza química. Sin embargo, es posible la limpieza mecánica con
terminales de mecha flexible. Construcciones de tubos en U no son usadas
(excepto en enfriadores de agua) cuando el factor de ensuciamiento del lado
del 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 para
la transferencia de calor, esta no es efectiva si la comparamos con la
superficie de área provista en la parte recta del tubo. Por esta razón cuando
se calcula el área efectiva de transferencia de calor para haces de tubo en
U, sólo se considera la superficie de área de las porciones rectas del tubo.
Diseño de cabezal flotante con haz de arrastre continuo (Pull–through
Floating Head Design, Cabezal posterior TEMA, tipo T) – Los
intercambiadores de cabezal flotante con haz de arrastre continuo tienen una
placa de tubo fija en el final del canal y una placa de tubo flotante con un
cubierta en la parte posterior. El haz puede ser removido fácilmente de la
carcaza desarmando sólo la parte delantera de la cubierta. La brida del
cabezal flotante y el diseño del perno requieren, entre el haz y la carcaza,
un espacio muerto relativamente grande, el cual aumenta a medida que la
presión de diseño aumenta. Debido a este espacio muerto, el haz de tubo de
arrastre continuo tiene menos tubos por carcaza que otros tipos de
construcción. El espacio muerto entre el haz y la carcaza decrece la
capacidad de transferencia de calor de la carcaza; por esta razón, éste debe
ser bloqueado por bandas de sello o válvulas inactivas para reducir la
comunicación lateral del fluido en la carcaza. La limpieza mecánica del lado
del tubo y de la carcaza es posible de hacer.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 47
Indice norma
Diseño de cabezal flotante de anillo divisorio (Split–Ring Floating Head
Design, Cabezal posterior TEMA tipo S) – Un intercambiador con cabezal
flotante de anillo divisorio tiene placa de tubo fijo en el final del canal y una
placa de tubo flotante que está entre un anillo divisorio y una cubierta
separada. El ensamblado del cabezal flotante se mueve dentro de la cubierta
de carcaza, la cual tiene un Diámetro mayor que el de la carcaza. Para sacar
el haz de la carcaza, las partes anterior y posterior de las cubiertas de
carcaza y la placa de tubo flotante deben ser retiradas. Este requerimiento
es la desventaja más grande del diseño de anillo divisorio, pues esto
aumenta considerablemente el requerimiento de horas–hombre para sacar
el haz de tubo. La limpieza mecánica de la carcaza y del lado del tubo es
posible de hacer. Los diseños de cabezal flotante de anillo divisorio son una
compra magnífica, cuando se considera hacer todas las reparaciones del
haz en el campo.
Diseño de cabezal flotante empacado externamente (Outside Packed
Foating Head Design, Cabezal posterior TEMA, tipo P o W) – Existen dos
variaciones de diseño de cabezal flotante empacado externamente. Una
tiene 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 del
anillo hidráulico el cual está comprimido a su vez entre la brida de la carcaza
y 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 flotante
y la cubierta está pegada a la extensión de la placa de tubo por un anillo
divisorio. Ninguno de estos diseños son especificados normalmente por las
refinerías 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 nunca
debería ser usado con hidrocarburos o fluidos tóxicos.
2.
Arreglos de tubos (Tube Layout).– Existen cuatro tipos de arreglos de
tubos con respecto a la dirección transversal entre los bordes de los
deflectores en el lado de la carcaza: cuadrado (90°), cuadrado rotado (45°),
triangular (30°) y triangular rotado (60°). Estos 4 tipos están ilustrados en la
Figura 4. del apéndice.
El arreglo triangular de 60° es poco usado, debido a que sus características
de transferencia de calor son bajas comparado con la alta caída de presión.
Sin embargo, ocasionalmente algunos proveedores siguen usando este
arreglo.
Para todos los intercambiadores (excepto rehervidores con flujo de calor
mayor que 19000 W/m2 (6000 BTU/hpie2) con un factor de ensuciamiento de
0.00035 m2°C/W (0.002 hpie2°F/BTU) o menor, se prefiere el uso de
arreglos triangulares de 30°, suponiendo que el sucio acumulado se pueda
limpiar con químicos. Un intercambiador con arreglo triangular cuesta menos
por metro cuadrado y transfiere más calor por metro cuadrado que uno con
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
PDVSA MDP–05–E–01
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 48
Indice volumen
Indice norma
arreglo de tubo cuadrado a 90° ó 45°. Por esta razón, cuando se puede
aplicar, el arreglo triangular es el preferido.
Los arreglos de tubos cuadrados y en cuadrado rotado deberían ser
especificados para todos los intercambiadores que tengan un factor de
ensuciamiento en el lado de la carcaza mayor de 0.00035 m2°C/W (0.002
hpie2°F/BTU), cuando la limpieza mecánica del lado externo de los tubos es
requerida o exigida por la refinería; y cuando exista un flujo de calor, en
rehervidores, mayor de 19000 W/m2 (6000 BTU/hpie2). Arreglos de tubos en
cuadrado rotado son preferidos cuando existe flujo laminar, debido a que el
coeficiente de transferencia de calor es incrementado por la turbulencia
inducida presente en el arreglo. Cuando existe flujo turbulento,
especialmente para casos limitados por la caída de presión, el arreglo de
tubos en cuadrado son preferibles, debido a que el coeficiente de
transferencia de calor es equivalente al del arreglo en cuadrado rotado, pero
con menos caída de presión.
El arreglo de tubos para haces removibles pueden ser en cuadrado (90°), en
cuadrado 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 la
distancia de centro a centro entre tubos adyacentes (Ver Figura 4.). Los
espaciamientos comúnmente usados se calculan como 1.25 veces el
diámetro externo del tubo, así tenemos :
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Recomendación
del mayor
espesor de
Triangular
Cuadrado
mm
mm
pulg
pulg
1. 19.05 mm DE de 23.81 15/16
los tubos
2. 19.05 mm DE de
los tubos
25.40
1
pared
mm
pulg
2.41
0.095
2.77
0.109
3. 25.4 mm DE de los 31.75
tubos
1 1/4 31.75 1 1/4
3.40
0.134
4. 38.1 mm DE de los 47.63
tubos
1 7/8 47.63 1 7/8
4.19
0.165
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
PDVSA MDP–05–E–01
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 49
Indice volumen
Indice norma
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Recomendación
del mayor
espesor de
Triangular
Cuadrado
mm
mm
pulg
pulg
pared
mm
pulg
5. Para tubos con el diámetro externo mayor que 38.1 mm (1 1/2 pulg), use
1.25 veces el diámetro externo.
6. En rehervidores de tipo marmita donde la presión es menor que 345 kPa
manométricas (50 psig) y el flujo de calor es mayor que 31500 W/m2 (1
BTU/hpie 2) 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 tener
un espaciado de 23.81 mm (15/16 pulg), a menos que está limitado por el
espesor de pared requerido. La columna “Recomendación del mayor
espesor de pared” está basada en la máxima distorsión permisible de la
placa de tubo; resultante del rotamiento del tubo indicado hacia la placa de
tubo la cual tiene el mínimo ancho de ligamento permitido en los espaciados
correspondientes. El ligamento es aquella porción de la placa de tubo entre
dos huecos de tubos adyacente.
4.
Deflectores (Baffles).– La trayectoria del fluido contenido en la carcaza
depende del tipo y arreglo de los defectores. En algunos casos el patrón de
flujo afecta considerablemente la transferencia de calor, mientras que en
otros carece de importancia, por ejemplo en intercambiadores con
condensación o cuando el valor del coeficiente de transferencia de calor del
lado de la carcaza excede consideradamente al correspondiente del lado de
los tubos. La mayoría de los deflectores cumplen con dos funciones: (1)
direccionar el flujo según la trayectoria deseada y (2) soportar los tubos y
prevenir vibración.
Los tipos de deflectores mas conocidos son: transversales, longitudinales y
de ventana; los cuales se describen a continuación.
a.
Deflectores transversales (Crossflow Baffles)– Los deflectores
transversales soportan a los tubos, restringen la vibración de éstos por
choque 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 de
transferencia de calor, pero incrementando la caída de presión. Dentro
de este tipo de deflectores el mas conocido y eficiente es el de
segmento. Este tipo de deflector se muestra en la Figura 5.
El corte del deflector es la porción del deflector “cortada” para
permitir el flujo a través del deflector. El tamaño de este corte afecta
el coeficiente de transferencia de calor y la ciada de presión. Para los
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 50
Indice norma
deflectores de segmento, esta porción es expresada en porcentaje y
viene dada como el cociente entre la altura del corte y el Diámetro de
la carcaza. Usualmente, los cortes de los deflectores de segmento son
de aproximadamente 25% de su área, aunque el máximo corte
práctico para los soportes de tubos es aproximadamente 48%.
Trabajos realizados (en una sola fase) por Heat Transfer Research
Inst. (HTRI) en deflectores de segmento, indican que el rango de corte
óptimo es de 15 a 30%, con 25%. como el óptimo. Un corte mayor
resultaría en una pobre distribución de flujo con espacios muertos
detrás del deflector y disminución de la ciada de presión y del
coeficiente de transferencia. Un corte menor se traduciría en una alta
velocidad del fluido en el corte con incremento de la caída de presión,
e igualmente existirían espacios muertos y remolinos detrás del
deflector.
El espaciado del deflector, es el espacio longitudinal entre
deflectores con una precisión hasta de 6 mm (1/4 pulg). A menor
espaciado del deflector, mayor coeficiente de transferencia y mayor
caída de presión; por lo que esta distancia debe definirse de manera
tal que permita una alta velocidad y un alto coeficiente transferencia
dentro de los limites permisibles de caída de presión; es decir, hacía
un diseño óptimo del intercambiador. El espaciado máximo del
deflector no debe exceder al diámetro de la carcaza y debe ser
adecuado para proporcionar soporte a los tubos y prevenir la posible
vibración de los mismos. Esta dimensión es definida en el TEMA como
máximo tramo sin soporte (“maximum unsoported span”); siendo los
valores recomendados una función del tamaño del tubo y, para flujos
sin cambio de fase, del diámetro de la carcaza. Si no existe cambio de
fase en el fluido del lado de la carcaza, el espaciado de deflector no
debe exceder el diámetro interno de la carcaza; de otra manera el
fluido tendría que fluir paralelo a los tubos, en vez de perpendicular,
produciendo así un coeficiente de transferencia de calor mucho más
bajo. Cuando se tiene condensación o vaporización, el máximo
espaciado de deflectores es solamente función del diámetro del tubo.
El mínimo espaciado de deflectores, requerido para mantener una
buena distribución de flujo, es el 20% del Diámetro interno de la
carcaza pero no menor de 50 mm (2 pulg). Un espaciado de deflector
muy pequeño obliga al fluido en la carcaza a desviarse, produciendo
así 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 deben
tomar en consideración los siguientes aspectos:
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 51
Indice norma
• En condensadores, vaporizadores y unidades que contengan
fluidos con sólidos suspendidos, la orientación del corte debe ser
vertical. En esta forma se minimiza la formación de “bolsas”, las
cuales actuarían como trampas de vapor o sedimentos,
reduciendo así el área de transferencia de calor.
• La orientación de los cortes del deflector debe ser horizontal
cuando el fluido en el lado de la carcaza no tiene sedimentos y está
siendo enfriado sobre un rango amplio de temperatura (100 a
175°C (200–300°F)) en una sola carcaza. Esto evita la
estratificación del fluido.
• La orientación de los cortes del deflector puede ser también a un
ángulo de 45° con respecto al nivel del suelo. Esta posición es
conocida como “on the bias”.
En arreglos triangulares de tubos (30°), la orientación de los cortes del
deflector se define en base a:
• Cuando el fluido libre de sedimentos en el lado de la carcaza está
siendo enfriado sobre un amplio rango de temperatura (100 a
170°C (200–300°F)) en una sola carcaza, la orientación de los
cortes 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 usados
para dividir la carcaza en dos o mas secciones, creando carcazas
multipasos. Deben usarse soldados a la carcaza y a la placa de tubos
para evitar que el fluido filtre a través del collado entre el deflector y la
carcaza, lo cual disminuiría la eficiencia de la operación de
transferencia de calor.
Debido a las dificultades encontradas para realizar un buen proceso
de soldadura, cuando se requieren carcazas multipasos resulta mas
económico usar carcazas separadas por cada paso; a menos que el
diámetro de la carcaza sea lo suficientemente grande que permita
soldar con facilidad el deflector a la carcaza.
c.
Deflectores de ventanas– Cuando en un intercambiador se requiera
baja caída de presión en la carcaza, por ejemplo en el manejo de
gases, el uso de deflectores de flujo transversal resulta impráctico. En
este caso deben usarse deflectores de flujo paralelo, conocidos como
deflectores de ventana.
La función principal de los deflectores de ventana es soporte de los
tubos mientras permiten al fluido fluir paralelo a los tubos. Dentro de
este tipo de deflectores el mas conocido y eficiente es el de segmento
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 52
Indice norma
doble (llamado también disco modificado o corona), el cual se muestra
en la Figura 5.
Adicionalmente, los deflectores de círculo lleno son usados
ocasionalmente para soportar los tubos en los rehervidores tipo
marmita.
El corte de los deflectores de segmento doble es expresado en
porcentaje y viene dado con el cociente entre el área de la ventana del
deflector y el área de la sección transversal del intercambiador.
Normalmente, las áreas de los huecos centrales en los deflectores
dobles son iguales y cubren 40% del área de la sección transversal del
intercambiador. Esto permite un solapamiento de deflectores de
aproximadamente 10% del área de la sección transversal en cada lado
del intercambiador. Sin embargo, el solapamiento debe ser suficiente
para que por lo menos una fila de tubos sea soportada por segmentos
adyacentes.
El espaciado de este tipo de deflectores es aproximadamente igual al
espaciado máximo permisible. Espaciamientos menores resultarían
en flujo transversal, lo cual sería contrario al objetivo de este tipo de
deflectotes. Igualmente, para carcazas grandes (mayores de 1016
mm (40 pulg.)), el deflector es dividido en tiras para reducir el flujo
transversal.
5.
Banda de sello.– Las bandas de sello son planas y de metal. Estas
extienden el largo de la carcaza para prevenir que el fluido de la carcaza fluya
a través del espacio entre el haz de tubo y la cara interna de la carcaza. La
banda de sello está ubicada entre los bordes de deflectores adyacentes, en
el espacio entre el haz y la carcaza. La Figura 7. muestra una banda de sello
típica. Normalmente, las bandas de sello son instaladas en par, una banda
de cada lado del haz.
Las bandas de sello normalmente son instaladas en haces de arrastre
continuo debido que el espacio entre el haz de tubo y la carcaza es bastante
grande (50 a 125 mm (2 a 5 pulg)). también son instalados en otros tipos de
haces de tubo cuando el espacio entre los tubos de afuera y la carcaza
exceden la mitad del espaciado de tubo. Las bandas de sello no son usadas
en rehervidores de tipo marmita o en unidades con condensación isotérmica
en el lado de la carcaza.
6.
Boquilla de entrada y deflector de choque.– Los deflectores de choque
son requeridos en las boquillas de entrada del lado de la carcaza, para
proteger 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 protección
de choques para el haz cuando los valores de ρV2 (densidad del fluido, kg/m3,
por la velocidad al cuadrado m2/s2) excede:
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 53
Indice norma
a.
2250 kg/ms2 (1500 lb/pie.s2) para fluidos no corrosivos, no abrasivos
y de una sola fase.
b.
750 kg/ms2 (500 lb/pie.s2) para otros tipos de fluidos, especialmente
para fluidos en su punto de ebullición.
Para flujo bifásico, la densidad se calcula como la densidad homogénea
gas–líquido.
También, el área mínima de entrada del haz debe ser igual o exceder el área
de la boquilla de entrada, y no debe producir un valor de ρV2 mayor que 6000
kg/ms2 (4000 lb/pie.s2) (TEMA). Para poder mantener la cuenta máxima de
tubos, la placa de choques está algunas veces ubicada en la abertura de las
boquillas en forma cónica o en el domo arriba de la carcaza. El material de
la 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 un
incentivo para estandarizar los diseños de haz de tubo, de esta manera se
reducen los gastos de la refinería en mantener inventario de repuestos de
haces y otras partes de intercambiadores. A pesar que se desea la
estandarización, no es fácil de controlarla de proyecto a proyecto debido a
que la fabricación de los intercambiadores pueden no ser hechas por el
mismo fabricante. No se considera deseable sobre diseñar un
intercambiador 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 el
mismo diámetro de las placas de tubo para ser físicamente intercambiables.
Las placas de tubo deben también tener la misma ranura para las particiones
del paso, a pesar de que las dos unidades están diseñadas para diferentes
número de pasos. De la misma manera los espaciados de deflectores no
necesitan ser iguales a menos que esto se desee, para mantener así la
intercambiabilidad térmica o para mantenerse dentro del rango de caída de
presión permisible.
4.7.5
Diseño de carcaza
1.
Carcaza de un paso (TEMA E).– La carcaza de un paso es la construcción
más comúnmente usada para intercambiadores de tubo y carcaza. Las
boquillas de entrada y de salida están ubicadas en extremos opuestos o
adyacentes de la carcaza, dependiendo del número y tipo de deflectores
usados. En la Figura 6.a se ilustra un intercambiador típico de deflectores
segmentados horizontalmente y carcaza de un paso.
2.
Carcaza de dos pasos (TEMA F).– Una carcaza de dos pasos requiere el
uso de deflectores longitudinales para dirigir el flujo de la carcaza. En la
Figura 6.c se muestra este tipo de intercambiador, donde puede observarse
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 54
Indice norma
que las boquillas de entrada y salida están adyacentes a la placa de tubo fija.
Para evitar un espesor excesivo en los deflectores longitudinales, las
carcazas de dos pasos no deben ser usadas cuando la caída de presión sea
mayor de 69 kPa (10 psi) ( Preferiblemente, 35 kPa (5.1 psi)). También se
deben evitar rangos de temperatura mayores de 177°C (350°F), debido al
hecho de que altos rangos de temperatura ocasiona un excesivo escape de
calor a través de los deflectores, y tensión térmica tanto en los deflectores
como 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 de
cabezal flotante; este tipo de diseño debe ser usado sólo con unidades de
placa de tubo fija que no requieren juntas de expansión. Si un deflector
longitudinal va a ser usado con un intercambiador de cabezal flotante, éste
debe ser de diseño removible. Deflectores longitudinales removibles
requieren el uso de bandas de sello flexibles que deben ser livianas o un
dispositivo de empaque entre el deflector y la carcaza para reducir la fuga de
fluido de un lado a otro.
Una unidad de dos pasos puede ser usada cuando el factor de corrección de
la MLDT, Fn es menor de 0.8 para una carcaza de un paso. Una unidad de
dos pasos por la carcaza con deflectores longitudinales soldados es
satisfactoria si Fn para dos pasos por la carcaza es igual o mayor que 0.85
y una unidad con deflectores removibles es satisfactoria si Fn de dos pasos
por la carcaza es 0.90 ó mayor. Esta limitación de Fn es el resultado de
pérdida de calor a través de los deflectores longitudinales y, en el caso de
deflectores removibles, fuga de fluido alrededor de éstos.
3.
Carcaza de flujo dividido (TEMA J).– Una carcaza de flujo dividido tiene
una boquilla central de entrada y dos de salida, o viceversa. Un
intercambiador de flujo dividido es ilustrado en la Figura 6.b. Típicamente,
este tipo de carcazas es usado para reducir la caída de presión en servicios
donde ocurre condensación.
Generalmente, para todos los diseños, los deflectores de segmento doble
son usados con carcaza tipo J y, en los intercambiadores de flujo dividido,
normalmente tienen corte vertical. Este arreglo de deflector requiere que el
número total de deflectores sea impar, pero también debe haber número
impar de deflectores en cada extremo de la carcaza. El deflector central para
este arreglo, normalmente es similar al deflector central usado con el corte
de deflectores de segmento. Los deflectores de cada lado del deflector
central y el último deflector en los extremos de la carcaza tienen el centro
sólido con recorte en los bordes.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
4.7.6
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 55
Indice norma
Fluido a través de los tubos/carcazas
En la determinación de la localización de los fluidos tanto en la carcaza como en
los tubos deben considerarse los siguientes factores:
1.
Corrosión.– Colocar el fluido mas corrosivo en los tubos resulta mas
económico, pues los costos por requerimiento de aleaciones y revestimiento
son menores.
2.
Ensuciamientos.– La localización en los tubos del fluido con mayor
tendencia a la formación de depósitos se traduce en una reducción del
ensuciamiento del área de transferencia ya que este arreglo permite un
mejor control de la velocidad. A mayor velocidad menor ensuciamiento. Los
tubos rectos se pueden limpiar mecánicamente sin remover el haz de tubos
y la limpieza química normalmente es mejor en el lado de los tubos. Los tubos
con aletas y en arreglo cuadrado pueden limpiarse fácilmente por medios
físicos; 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 los
tubos.
4.
Presión.– Colocar la corriente de mayor presión en los tubos requerirá
menos componentes de alta presión, lo cual se traduce en una reducción de
costos.
5.
Caída de presión.– A igual caída de presión, mayor coeficiente de
transferencia de calor es obtenido en los tubo; por esta razón, el fluido con
menor caída de presión permisible debería colocarse en los tubos.
6.
Viscosidad.– Mayores ratas de transferencia de calor son obtenidas
colocando un fluido viscoso en la carcaza.
7.
Características tóxicas y letales.– Generalmente, el fluido tóxico debe
colocarse en los tubos, usando una placa doble de tubos para minimizar la
posibilidad de fugas. En cuanto a fluidos con características letales, referirse
al Código ASME y cumplir con los requerimientos establecidos para este tipo
de 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 en
el hecho que en la carcaza el fluido experimenta un mayor turbulencia a
menor velocidad que en el tubo.
En resumen y a manera de guía, cualquiera de los fluidos que aparezca de primero
en 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 y
otros sólidos.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 56
Indice norma
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 como
número 1 en esta lista.
6.
El fluido más caliente.
7.
El líquido de menor volumen.
Varias excepciones a esta lista son:
4.7.7
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 que
aproximadamente 167 °C a 195 °C (300–350°F)) y se requiere el uso de más
de un paso de tubo, entonces este fluido va usualmente en la carcaza, en vez
de por tubos. Esta distribución de los fluidos minimiza los problemas
causados por la expansión térmica. También, para evitar problemas con la
tensión 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 material
seleccionado, este fluido es el que se coloca en los tubos. Las construcciones
de tubos en U son usados donde resulten económicas.
Caída de presión
Las consideraciones generales aplicables a intercambiadores de tubo y carcaza
vienen dadas en el párrafos siguientes.
1.
Corrección para el área reducida de flujo.– Para el lado de los tubos, se
requiere de los suplidores de intercambiadores el suministro de tubos con un
espesor en todo punto no menor que el especificado. Por esta razón, el
diámetro interno actual es siempre más pequeño que el diámetro estándar.
Esta desviación del diámetro estándar es mayor para el acero al carbono que
para tubos de aleaciones de cobre.
Para el lado de la carcaza, hay que incluir un factor que considera el
ensuciamiento en el lado de afuera de los tubos. Este ensuciamiento reduce
el área libre para flujo y de esta manera incrementa la caída de presión.
2.
Consideraciones económicas de caída de presión.– La caída de presión
de diseño a ser usada, normalmente, es determinada por un balance
económico entre (1) el alto costo de bombear y de ciertos componentes del
intercambiador y (2) la reducción de área superficial. A medida que el número
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 57
Indice norma
de pases del tubo es incrementado o el espaciado de deflectores es
reducido, la velocidad del fluido aumenta, produciendo así un aumento en la
caída de presión y en el coeficiente de la película. Otra ventaja del
incremento 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 velocidad
máxima, una limitación razonable para líquidos es cerca de 3 a 5 m/s (10 a
15 pie/s). Para gases y vapores, velocidades hasta de 30 m/s (100 pie/s) son
comunes.
Para corrientes bombeadas, a menos que están limitadas de otra manera,
la caída de presión preliminar de diseño es la requerida para copar
completamente la fuerza motriz de la bomba. La caída de presión debe ser
determinada chequeando el retorno incrementar de la inversión,
comparando el caso preliminar con uno usando un tamaño más grande de
motor, ya sea completamente copado o la extensión permitida por las
limitaciones de velocidad. Factores a ser considerados en la comparación
son 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 condensadores
usando agua, se especifica el suficientes número de pasos de tubo para
maximizar la utilización de la caída de presión disponible, siempre y cuando
el material de construcción del tubo lo permita. La velocidad máxima y
mínima de agua varía con el material del tubo y el tipo de agua.
Para servicios con hidrocarburos, se especifica el suficientes número de
pasos de tubo para obtener una alta velocidad en los tubos, previendo así el
flujo laminar o de transición.
En algunos casos las condiciones terminales del intercambiador pueden ser
tales, que el tipo de flujo puede cambiar de laminar a turbulento (o viceversa)
dentro de la unidad. Esta situación debe evitarse, debido a que la
transferencia de calor en la región de transición no es predecible. Para
algunos servicios, como combustible pesado, este problema se puede
solucionar usando fluidización con un fluido apropiado, que tenga una
densidad 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 costos
de fabricación tienden a ser excesivos. Note que los arreglos de 2, 4 u 8
pasos de tubo son fácilmente intercambiables. Sin embargo, en casos
especiales, 1 paso o más de 8 pasos pueden algunas veces ser justificados.
Ver Tabla 10 para el máximo número de pasos de tubo normalmente usados
por varios diámetros de carcaza. Restricciones sobre los arreglos de pasos
de tubo para diseños particulares de intercambiadores son como siguen:
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
4.
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 58
Indice norma
a.
Para intercambiadores de placa fija de tubos es posible usar cualquier
número de pasos de tubo, impar o par. Los arreglos más comunes son
de un paso o un número par de pasos múltiples.
b.
Para intercambiadores de tubos en U, cualquier número de pasos de
tubo es posible, pero normalmente el máximo recomendado es 6,
debido a consideraciones de construcción.
c.
Para intercambiadores de cabezal flotante con anillo dividido y
arrastre continuo, cualquier número de pasos de tubo es posible. Esto
se debe a que los diseños de un sólo paso de tubo, a pesar de no ser
generalmente usados, requieren expansión especial o juntas
empacadas.
d.
Para intercambiadores de cabezal flotante empacado externamente
con anillo de cierre hidráulico, sólo arreglos de un solo paso o dos son
posible en este tipo de construcción.
e.
Para intercambiadores de cabezal flotante empacado externamente
de caja de estopas, cualquier número par o impar de pasos de tubo es
posible.
Consideraciones para el lado de la carcaza.– Las características de los
deflectores y de las boquillas y el número de pasos en la carcaza son
elementos de un intercambiador que afectan considerablemente la caída de
presión. Asi:
a.
Número de pasos en la carcaza – Los intercambiadores pueden
tener más de un paso en la carcaza (un paso es el más común). Pasos
múltiples en la carcaza requieren el uso de deflectores longitudinales
de diseño removible o soldado (Ver la discusión sobre carcazas de 2
Pasos, en la subsección 4.7.5).
En casos especiales de requerimientos de grandes superficies,
especialmente en servicios requiriendo carcazas en series para
satisfacer los requerimientos de Fn, unidades de carcaza con pasos
múltiples empleando deflectores longitudinales son la selección más
económica. Sin embargo, es bastante difícil estimar con precisión el
costo de intercambiadores usando deflectores longitudinales. Es por
esto que es recomendable por el momento, que para aquellos casos
donde la construcción sea aplicable, el intercambiador se especifica
como una unidad de un paso por carcaza. Luego, se solicita una
alternativa para unidades de pasos múltiples, basado en el tipo de
deflector deseado.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 59
Indice norma
b.
Deflectores transversales – Normalmente se especifican los
deflectores de segmento con un espaciado de deflectores hasta el
máximo permisible de acuerdo al TEMA (“maximum unsoported
span”), a menos que la caída de presión en el lado de la carcaza sea
excesiva; en cuyo caso, deflectores de segmento doble deben ser
usados, porque ellos resultan en una caída de presión más baja, con
solo un pequeño descenso en el coeficiente de transferencia de calor
en el lado de la carcaza.
c.
Boquillas – Use dos boquillas de salida (una en cada extremo de la
carcaza) y una boquilla de entrada en el centro, o viceversa, si otra
manera de reducir la caída de presión resulta inefectiva. Este tipo de
arreglo de las boquillas determina el uso de la carcaza conocida como
“Carcaza de flujo dividido” (TEMA J).
Para condensadores u otros intercambiadores usando vapor, una
sección alargada en la boquilla de entrada de la carcaza (“cinturón de
vapor”) es usado algunas veces. Los cinturones de vapor son
recomendados si la boquilla de vapor es grande comparada con el
diámetro de la carcaza. Estos evitarán el tener que quitar tubos para
proveer el área de flujo requerida entre la carcaza y el deflector de
choque, 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 de
mantenimiento, como también de la cantidad de terreno disponible. Las carcazas
superpuestas requieren un área de terreno menor y frecuentemente de menos
tuberías. Normalmente, las carcazas no están superpuestas a una altura de más
de 2 veces la altura de ésta. Sin embargo, el mantenimiento de intercambiadores
de calor superpuestos es más costoso debido a la dificultad al acceso a ellos.
Si no existe suficiente área de terreno disponible, la decisión de superponer
carcazas se debe regir por la siguiente lista:
1.
Si los fluidos son de servicio limpio y no corrosivo, las carcazas deben ser
usualmente 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 deben
estar superpuestas para permitir facilidad en el mantenimiento.
Cuando las carcazas múltiples son especificadas, el arreglo de la
superposición debe ser indicado en la hoja de especificación del
intercambiador.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
4.8
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 60
Indice norma
Problemas operacionales típicos
La meta del diseño de un intercambiador es diseñar una unidad que satisfaga los
requerimientos de proceso especificados y tenga la capacidad de operar libre de
problemas por largos períodos de tiempo, al mínimo costo para el usuario. Para
cumplir esta meta, el diseñador debe considerar los posibles problemas presentes
en la operación de la unidad y diseñar para evitarlos o minimizarlos. Así, cuando
los fluidos involucrados en el proceso son corrosivos debe seleccionarse un
material resistente a la corrosión. también se debe diseñar para reducir el derrame
de fluidos entre el lado de los tubos y la carcaza, causado por la ruptura de los
tubos o por el desprendimiento de un tubo de de la placa de tubos. Así mismo, en
servicio 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 estos
problemas. Sin embargo, dada la importancia de esta problemática, se ha
considerado necesario dedicar una subsección a este tema con el propósito de
proporcionarle al ingeniero responsable del diseño mas detalles al respecto. En
las 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 análisis
vibracional, especialmente cuando se trata de unidades grandes, altas ratas de
flujo o altas velocidades en la carcaza, puesto que la vibración es la causa mas
seria y frecuente de falla de los intercambiadores.
La vibración puede ser transmitida mecánicamente, por ejemplo durante el
embarque de la unidad; o a través del fluido como en forma de pulsaciones
provenientes de un compresor reciprocante; o puede ser inducida dentro del
intercambiador por un flujo perfectamente estable. Esta última es preocupante por
el desconocimiento que se tiene tiene al respecto, a pesar que se ha trabajado
mucho en los últimos años, tanto teóricamente como experimentalmente, por
aclarar este fenómeno.
En la mayoría de los casos de vibración inducida por flujo, se asume que es
causada por el desprendimiento de vórtices desde la corriente en el lado de los
tubos, aguas abajo de la unidad. Como consecuencia de la presencia de estos
vórtices el patrón de flujo, y por ende la distribución de presión, cambia, resultando
en oscilaciones de la magnitud y en la dirección de las fuerzas ejercidas por la
presión del fluido sobre el tubo. Si la frecuencia de estas oscilaciones y la
frecuencia natural del tubo son aproximadamente iguales, el tubo vibra con gran
amplitud y eventualmente fallara, causando la dispersión de un fluido en otro.
En la etapa de diseño pueden incluirse ciertas opciones para evitar o reducir el
problema de la vibración de tubos, tales como:
1.
Evitar diseño de unidades con carcazas mayores de 1016 mm (40 pulg).
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Indice volumen
Página 61
Indice norma
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 disminuyendo
la 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 velocidad
transversal del fluido (2,3) o la frecuencia de las oscilaciones (4,1).
Otras opciones disponibles para evitar los problemas por vibración son cambios
en el tipo de deflector preliminarmente seleccionado o reducción del corte del
deflector, las cuales modifican la frecuencia natural del tubo, o uso del deflector
de 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 puede
definirse como depósitos de material indeseado sobre la superficie de
transferencia de calor, causando degradación en la operación del equipo en un
orden del 80% y, algunas veces puede causar, falla o suspensión total de la
operación.
Este problema es considerado en el diseño de la unidad mediante la incorporación
de una resistencia térmica denominada Factor de Ensuciamiento. Ver subsección
4.6.5 para mayores detalles.
La solución obvia a este problema de formación de depósitos en intercambiadores
es eliminar los agentes de ensuciamiento de las corrientes, lo cual es a menudo
imposible en corrientes de proceso, porque el fluido por si mismo es un agente de
ensuciamiento, por ejemplo en las reacciones de coquificación y polimerización.
Lo que, indudablemente, si pude hacer el diseñador y el usuario del equipo es
controlar el ensuciamiento en cierto grado. En la subsecciones 4.7.6 y 4.6.5 se
presentan formas de controlarla en la etapa de diseño. Formas que se traducen
en la reducción de costos de mantenimiento:
1.
La localización del fluido sucio en los tubos permite la limpieza de la unidad
sin incurrir en el alto costo de remover el haz de tubos.
2.
El uso de una cubierta del canal plana y fácilmente removible facilita la
limpieza física, si esta fuese requerida frecuentemente.
3.
La orientación horizontal de la unidad es probablemente preferida porque
evita los costos de andamio, usualmente requerido para la limpieza de
unidades verticales
4.
Velocidades en los tubos entre 3 y 4.6 m/s (10 y 15 pie/s) reduce la frecuencia
de limpieza del equipo.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 62
Indice norma
Adicionalmente, el ensuciamiento debido a sedimentación puede reducirse
usando unidades de un solo paso. Por ejemplo, si el área de transferencia
requerida no es muy grande, puede seleccionarse un intercambiador de
placas en espiral en lugar de una unidad multipasos de tubo y carcaza; para
evitar la decantación de los sólidos suspendidos en la carcaza o en el fondo
de los canales en lado de los tubos.
Otras técnicas para prevenir el ensuciamiento son:
4.8.3
1.
El diseño de la carcaza debe ser tal que evite zonas muertas y de remolinos
donde los sólidos puedan acumularse.
2.
Las conexiones de entrada y salida deben colocarse en el fondo y el tope de
la 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 producto
de la corrosión, especialmente con agua de enfriamiento.
Corrosión y erosión
Una de las causas mas frecuentes de falla de los intercambiadores son los daños
a los tubos por la corrosión y la erosión.
Las fallas por corrosión no son posibles siempre eliminarlas completamente, a
pesar de las precauciones que se tomen en la etapa de diseño; debido a que las
condiciones de operación no son estáticas; razón por la cual es necesario una
revisión periódica del equipo y mejoramiento de los sistemas de control de la
corrosión. Sin embargo, en servicios corrosivos, para minimizar los efectos de la
corrosión 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 y
carcaza con haz de tubos removibles.
6.
Especificación de unidades con componentes estandarizados, por ejemplo
el tamaño y material de los tubos para un proceso en particular.
Erosión es la perdida de material de construcción debido a alta velocidad y/o
cambios abruptos en la dirección del flujo; usualmente esta asociada a flujo
bifásico y se encuentra, principalmente, en la entrada de los tubos y en la superficie
externa 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 del
flujo, las propiedades del fluido y el material de construcción; por lo que para
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 63
Indice norma
prevenir los efectos de la erosión es necesario eliminar, evitar o controlar dichos
factores.
Una forma segura de minimizar la erosión es reduciendo la velocidad del flujo; pero
ello tiene implicaciones negativas en la transferencia de calor. Otras técnicas
utilizadas son:
1.
Filtración del fluido.
2.
En una corriente gaseosa, reducir la cantidad de gotas presentes pasando
la 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 la
prevención de estos fenómenos de corrosión y erosión, por lo que la experiencia
del diseñador en los tipos de fallas producida por estos fenómenos es tan
relevante como la información referente a las propiedades y ratas de corrosión del
metal.
4.8.4
Derrame de fluidos
En un intercambiador, el derrame de un fluido en otro puede ocasionar grandes
perdidas de producción o altos costos de operación o mantenimiento; por lo que
en la etapa de diseño, basado en su conocimiento y experiencia en el proceso, el
diseñador puede recomendar una unidad que elimine o minimice las posibilidades
de un derrame y/o sus efectos. Por ejemplo, el uso de enfriadores de aire en lugar
de enfriadores con agua de mar.
Las causas de un derrame de fluido son que la unidad este sometida a ciclos
térmicos frecuentes, diferencial de expansión térmica y vibración de tubos. Esta
ultima 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 ciclos
o expansión térmica, se debe considerar lo siguiente:
1.
Restringir el uso de placas de tubo fijas a aquellos casos donde la diferencia
entre la temperatura media del metal del tubo y la de la carcaza no exceda
a los 28°C (50°F), Ver subsección 4.7.4.
2.
En operación por carga o en aquellos casos donde son frecuentes las
paradas y arranques de planta, se recomienda el uso de un cabezal flotante
o tubo en U.
Es importante indicar en la hoja de especificación del intercambiador la existencia
de ciclos térmicos.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
4.9
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Indice volumen
Página 64
Indice norma
Optimización de los sistemas de integración de calor
En cualquiera planta grande existen un número de corrientes de procesos que
necesitan ser calentadas o enfriadas de cuerdo a los requerimientos del proceso.
En general se pueden usar vapor u otro medio de transferencia de calor para
calentar las corrientes frías; y aire o agua de enfriamiento para enfriar las
corrientes calientes. Sin embargo, si las corrientes que necesitan ser enfriadas
transfieren 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 de
enfriamiento) y del número de equipos de transferencia de calor. Esta integración
o combinación de unidades, las cuales trabajando al unísono mantienen la planta
en operación, es lo que se denomina sistemas de integración de calor (SIC) o
redes de intercambiadores de calor (“heat exchanger network”). La optimización
de tales sistemas, llamada optimización de los sistemas de integración de
calor o optimización de redes de intercambiadores de calor (“heat exchanger
network” optimization), consiste en encontrar la combinación óptima de unidades,
la cual permita reducir al mínimo, tanto el número de intercambiadores y como la
cantidad 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 número
de 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 los
últimos 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 a
distancias considerablemente grandes. Acercarlas para intercambiar calor
puede requerir modificación de la disposición de los equipos en planta,
tendidos de tuberías largos y potencia de bombeo alta, lo cual no resultaría
económico.
2.
La entremezcla de dos fluidos, debido al derrame de un fluido en otro, puede
ser peligrosa en algunos casos.
3.
La interconexión entre varias corrientes afecta las operaciones de arranque
y parada de planta, la respuesta a situaciones de emergencia y a cambios
bruscos en las condiciones de operación,y la confiabilidad y control de la
planta. Generalmente, este tipo de optimización es mas factible en plantas
nuevas que en plantas existentes.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
4.
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 65
Indice norma
Las técnicas de optimización existentes parten de una serie de supuestos
respecto 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 en
la 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 ceder
energía con la necesidad de recibir energía de las corrientes frías. Así que se
calculan los cambios de temperatura mas altos posibles que satisfaga los
requerimientos 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 Simulation
Sciences, que permiten optimizar los SIC. Para mayores detalles ver el Manual de
Usuario de HEXTRAN.
Es importante apuntar que no necesariamente cada uno de los intercambiadores
en la red resultante es también un óptimo, ya que las técnicas de optimización
actualmente disponibles suponen:
1.
El coeficiente global de transferencia de calor es el mismo para cualquier tipo
de unidades, o sea, todos los intercambiadores tienen un solo valor de este
coeficiente, todos los enfriadores tienen un solo valor y todos los
calentadores tienen un solo valor, aunque el valor para los enfriadores puede
ser diferente al de los calentadores o de los intercambiadores de calor. Este
supuesto no es cierto, porque los coeficientes de transferencia de calor
dependen de las propiedades, las temperaturas y las ratas de flujo de los
fluidos involucrados.
2.
El costo es definido como una función exponencial del área de la unidad, lo
cual es razonable como una primera aproximación si todas las unidades
tienen las mismas características y materiales de construcción. Sin embargo,
las condiciones de operación, el diferencial de expansión térmica, la carga
de calor, etc., determinan el tipo de construcción a usarse; y la corrosión y
las tendendencias a la formación de depósitos, junto con otros factores,
determinan el material de construcción. Así que no todas las unidades en una
misma clase de servicio tienen que ser similares.
Por lo tanto, después que la optimización del SIC se ha completado es necesario
mirar a cada unidad individualmente y realizar su diseño óptimo con las
temperatura de entrada y salida obtenidas por dicha técnica para cada unidad.
Durante la optimización individual de cada unidad se deben considerar los puntos
arriba mencionados, bajo el nombre de desventajas, con el propósito de obtener
unidades viables y asegurar un apropiado funcionamiento de la planta.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 66
Indice norma
En esta subsección se ha presentado una breve introducción al vasto tópico de la
dinámica y optimización de los intercambiadores de calor. En la medida que se
incrementan los costos de la energía, mayor es el énfasis que debe ponerse en
estos estudios de los SIC.
5
GUIA GENERAL PARA DISEÑO
5.1
Proceso de diseño de intercambiadores de calor
La característica crítica del proceso de diseño es la estructura lógica y básica de
un procedimiento de diseño, la cual es la misma si se usa un método de cálculo
manual o computarizado. La diferencia radica en sustituir la lógica del
pensamiento humana por la de un programa de computación, rápida pero
inflexible. Esta estructura consiste en cuatro etapas, a saber:
1.
Identificación del problema.– El problema debe ser definido lo mas
completo y claro posible; no solamente desde el punto de vista de la
información requerida, sino de cuestiones tan importantes como que debe
hacerse o cual es el requerimiento real a satisfacer; lo cual es
responsabilidad 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 los
requerimientos y con la información disponible se debe decidir sobre el punto
mas simple e importante del proceso: Cual es la configuración básica del
intercambiador a utilizarse. En algunas aplicaciones el ingeniero de proceso
decide al respecto, sin embargo es recomendable considerar la experticia y
conocimiento del diseñador. En la subsección 5.2 se desarrolla esta idea.
3.
Procedimiento de cálculo.– Definido el problema y decidido el tipo de
unidad a usarse, la próxima decisión es sobre el método de diseño: manual
o computarizado.
El uso de métodos manuales sigue siendo una alternativa válida de diseño por lo
menos en un 50%, y quizás en un 90%, de los casos. Sin embargo se recomienda
evitar 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 magnitud
o un diseño preliminar.
Debido a que PDVSA ha adquirido la información de HTRI (Ver 5.4.2) acceso a un
grupo de programas reconocidos como el estándar de facto en el diseño de
intercambiadores de calor, además de manuales de diseño de intercambiadores,
donde presenta las bases teóricas de los programas, y métodos manuales lo
suficientemente prescisos para entregar diseños de calidad. Esto se traduce en
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 67
Indice norma
que los documentos adicionales del tema “Intercambiadores de calor”, no
presentarán procedimientos detallados de diseño, sino que hará referencia al
programa HTRI correspondiente y/o al procedimiento manula de diseño presente
en los manuales de diseño del HTRI.
Sólo los temas correspondiente a intercambiadores de doble tubo
y a intercambiadores en servicio criogénico
(PDVSA–MDP–05–E–04),
(PDVSA–MDP–05–E–05), serán tratados en profundidad en los documentos
antes mencionados.
En la subsección 5.3 se presenta una guía general de diseño para el
procedimiento manual de cálculo.
Para aquellos servicios o unidades no documentadas en el MDP, se recomienda
especificar los requerimientos de proceso y dejar al fabricante de este tipo de
unidades su diseño, ya que el posee el conocimiento, la experticia y garantiza la
operabilidad del mismo.
4.
Diseño mecánico y costos.– Una vez aceptado el diseño térmico e
hidráulico encontrado en las etapas previas, el proceso de diseño continua
con el diseño mecánico detallado, planos de fabricación, requerimiento de
material, estimación de costos, etc. Esta etapa no se encuentra dentro del
alcance del MDP.
Es importante observar que un intercambiador rara vez trabaja a las condiciones
para las cuales fue diseñado por lo que es altamente recomendable un estudio de
sensibilidad respecto aquellos parámetros que puedan estar fuera de las
condiciones de diseño. Por ejemplo, si el factor de ensuciamiento considerado es
muy conservador, la unidad, probablemente, estará considerablemente
sobrediseñada en la etapa inicial de operación, y en consecuencia, la temperatura
de salida será diferente a la especificada, con posibles efectos aguas abajo del
proceso. Por otro lado, los procedimientos modernos de aseguramiento de calidad
requieren, con carácter de obligatoriedad, de un cuidadoso chequeo de la unidad
entregada versus la especificación original del diseño (tolerancia, tamaño de
tubos, material de construcción, material de las empacaduras, etc.).
5.2
Criterios de selección para intercambiadores de calor
Para la IPPCN, tradicionalmente la selección automática ha sido intercambiadores
de tubo y carcaza, para los cuales están muy bien establecidos los códigos para
el diseño mecánico y existe una gran experiencia operacional. Sin embargo con
la necesidad de obtener una mejor eficiencia térmica y minimizar los costos de
capital se ha ampliado el rango de intercambiadores usados. Por lo que el proceso
de selección de intercambiadores adquiere mayor relevancia. Este proceso debe
tomar en consideración una serie de factores relacionados con la aplicación
específica (no existe una regla general). Estos factores pueden resumirse en los
siguientes criterios:
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 68
Indice norma
1.
Requerimientos térmicos e hidráulicos.– El problema central del proceso
de diseño de un intercambiador es crear una unidad capaz de satisfacer los
requerimientos de proceso; es decir, lograr los cambios térmicos de las
corrientes dentro de los límites permisibles de caída de presión, aun en
presencia de ensuciamiento de la superficie de transferencia y capaz de
operar hasta la próxima parada programada por mantenimiento. Para
asegurarse una razonable probabilidad de éxito en la creación de esta
unidad es pertinente disponer de conocimiento y experticia en el tipo
seleccionado. Y se debe disponer de una metodología probada en un
contexto donde las propiedades físicas de los fluidos rara vez se conocen
con un alto grado de precisión, las condiciones estimadas de operación y las
características de la corriente varían frecuentemente, existen limitaciones de
tamaño y los datos sobre factores de ensuciamiento son prácticamente
inexistentes y en todo caso varían con el tiempo.
2.
Compatibilidad con los fluidos y las condiciones de operación.– La
unidad seleccionada debe ser capaz de resistir la corrosión debida a las
corrientes de proceso y servicios y al medio ambiente, lo cual cual es
básicamente un problema de selección de un material de construcción capaz
de contener los fluidos sin una excesiva corrosión. Es deseable que resista
el ensuciamiento, por lo que la tendencia a ello debe ser tazada
apropiadamente para que la unidad sea capaz de operar en el tiempo
requerido. Debe ser diseñada y construida para resistir la tensión o fatiga
producto de la presión del fluido y de la diferencia de temperatura (fatiga
Térmica).
3.
Mantenimiento.– En base a las características de las corrientes se debe
determinar los requerimientos de limpieza (mecánica o química) y el
reemplazamiento periódico total o parcial de la unidad. Este requerimiento
puede limitar la orientación (vertical horizontal) del intercambiador y puede
afectar la disponibilidad de espacio libre alrededor de él. La facilidad de
modificaciones puede ser un factor importante, si las condiciones de proceso
son eventualmente cambiables.
4.
Disponibilidad.– El tiempo de ejecución de un proyecto puede dictaminar
el uso de unidades estándar con tiempos de entrega cortos. La fecha de
entrega dada por el fabricante debe ser considerada bajo la visión de su
récord de cumplimiento. Otro factor a considerarse es si existen limitaciones
en cuanto a la disponibilidad de los métodos de diseño.
5.
Factores económicos.– El costo debe ser tan bajo como sea posible, pero
sin sacrificar los requerimientos previamente establecidos y respetando los
requisitos especiales que el cliente haya establecido. El costo de instalación
puede ser, a menudo, significante. La mejor evaluación del verdadero costo
de un intercambiador es él determinado considerando la magnitud de las
perdidas económicas si la unidad se para prematuramente por limpieza o
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 69
Indice norma
mantenimiento o si ella representa un cuello de botella en la rata de
producción de la planta.
En la subsección 4.5 y en la Tabla 1 se presenta una lista de las unidades mas
usadas en IPPCN. Para una aplicación particular ambas deben ser consultadas
para identificar por lo menos un tipo, y probablemente varios tipos, de
intercambiadores adecuados a dicha aplicación, a partir de la siguiente
información:
5.3
1.
Máxima presión.– Muchos tipos de intercambiadores pueden ser
solamente usados a bajas presiones, por lo que deben considerarse fuera
de aplicación cuando la presión es muy alta.
2.
Rango de temperatura.– Muchos tipos de intercambiadores pueden ser
solamente usados en un rango limitado de temperaturas, nuevamente, esto
saca fuera de consideración a un determinado número de tipos de
intercambiadores
3.
Limitaciones de fluidos.– Esto se refiere a la compatibilidad entre el fluido
y los materiales de construcción. Por ejemplo, el material de las
empacaduras en un intercambiador de placas puede no ser compatible con
el fluido o con el rango de temperaturas de operación esperado. Otro factor
importante esta relacionada con las consecuencias de una falla, esta
situación puede ocasionar problemas de mezcla de corrientes o de derrame
de un fluido hacia el medio circundante. Obviamente, en el caso de fluidos
tóxicos o inflamables, la consecuencia de una falla es mas significante y es
un importante factor a considerar en la decisión sobre el tipo de unidad.
4.
Rango de tamaños disponibles.– Evidentemente, siempre es posible
superar el obstáculo de la limitación de máximo tamaño, mediante el arreglo
de varias unidades en paralelo, aunque se incurriría en costos adicionales
por instalación y tuberías; también, en algunas ocasiones, se presentarían
problemas por mala distribución de flujo entre las unidades en paralelo.
5.
Cruce de temperaturas.– Esta consideración está relacionada con el patrón
de flujo. Si hay cruce de temperaturas se requiere una unidad de flujo en
contracorriente pura o unidades multipasos en serie. En caso contrario,
unidades de flujo mixto son adecuadas.
Guía general para el diseño de intercambiadores de calor
A continuación se presenta la metodología a ser utilizada como una guía general
para 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, arreglo
de tubos) y de la función de la unidad o servicio dentro del proceso
(por ejemplo, condensador). De acuerdo a los procedimientos
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 70
Indice norma
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 por
un lado): másico o volumétrico, especificado por fase
cuando se trata de flujo bifásico.
3.
Propiedades de los fluidos: calor específico, calor latente,
conductividad térmica, viscosidad, peso molecular o
gravedad específica o densidad.
4.
Condiciones de operación: temperatura y presión a la
entrada y/o salida de la unidad
5.
Caídas de presión permisibles: máxima permitida en cada
lados
6.
Factores de Ensuciamiento: preferiblemente basados en
experiencias operacionales.
7.
Condiciones de Diseño: temperatura y presión en cada lado
de la unidad.
8.
Características de los fluidos: corrosivas y/o tóxicas y/o
inflamables.
9.
Existencia de ciclos térmicos: frecuencias de paradas y
arranque, 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 normalmente
especificados por el cliente. Estos detalles deben incluirse en el estudio preliminar
para la instalación de una refinería nueva. En el caso de refinerías y plantas
químicas existentes, esta información puede incluirse en la carta de requisición del
trabajo o puede ser generada durante las etapas iniciales del trabajo.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Paso 2.–
Paso 3.–
Paso 4.–
Indice manual
Paso 6.–
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 71
Indice norma
Definición del tipo de intercambiador de acuerdo con los criterios
de selección presentados en la subsección previa (5.2) y en los
documentos PDVSA–MDP arriba mencionados.
Localización de los criterios de diseño típicos para el servicio en
cuestión, criterios y consideraciones adicionales y la
configuración del intercambiador: Tales criterios se encuentran en
los documentos PDVSA–MDP antes mencionados, de acuerdo al
tipo de intercambiador seleccionado.
Diseño térmico e hidráulico del intercambiador mediante el
siguiente 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 de
calor 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 físicas
del intercambiador de calor.
6.
Calcular la caída de presión a través del intercambiador y
modificar el diseño interno, si se requiere, para obtener un
balance razonable entre la caída de presión y el tamaño del
intercambiador.
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 Uo
y DTMe.
9.
Paso 5.–
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
Comparar el A calculado con el A supuesto y repetir los
cálculos hasta que éstas áreas se igualen. Para casi todos
lo valores de Uo, existe un diseño de intercambiador que
satisface el criterio de que el A calculada sea igual al A
supuesta. Sin embargo, muy poco de estos diseños son
razonables
Definición y dimensionamiento de las boquillas de entrada y de
salida
Especificación del resto de los componentes de intercambiador,
de acuerdo a los criterios establecidos en este documento y/o
cualquier
otro
documento
PDVSA–MDP
mencionado
previamente, subsección 5.1, que aplique al caso particular o en
el MID.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
Paso 7.–
5.4
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 72
Indice volumen
Indice norma
Búsqueda de información adicional, en el MID y otros documentos
técnicos, para completar la especificación de proceso del
intercambiador de calor bajo estudio.
Programas de computación
Existen, en el mercado, compañías dedicadas a la investigación y desarrollo en el área de
transferencia 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 el
diseño 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 de
programas 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 de
intercambiadores de calor; la subrutina de mayor interés es “Rigorous Heat Exchanger
(HXRIG)”, la cual, dadas la características mecánicas del equipo, permite evaluar, en
forma bastante completa, si el diseño propuesto cumple con la operación de transferencia
de calor esperada.
A continuación, se presentan los programas que PDVSA y sus filiales tendrán disponibles
para cálculos de equipos de intercambio calórico, ya sea a nivel corporativo, ó través de
INTEVEP, S.A.
5.4.1
HEXTRAN (Simulation Sciences)
Este paquete permite hacer cálculos de transferencia de calor para los siguientes tipos de
equipos:
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Equipo/Cálculo
Diseño Evaluación
Máxima utilización del calor
disponible (“Targeting”)
No
Sí
Redes óptimas de intercambio de
calor (“Synthesis”)
No
Impacto de limpiar uno ó más
carcazas en un tren de intercambio
(“Casestudy”)
No
Sí
Minimización de los costos totales
de los servicios para un tren de
intercambio (“Optimization
Splitflow”)
No
Sí. Datos
aproxim. de
equipos
Comentarios
Uso de tecnología “pinch”.
Sí. Datos Para un nivel especificado
aproxim. de de recuperación de calor, se
equipos
obtiene el mínimo número
de equipos
Examina el efecto de las
incrustaciones y de la
limpieza en los costos
operativos
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
PDVSA MDP–05–E–01
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 73
Indice volumen
Indice norma
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Equipo/Cálculo
Diseño Evaluación
Comentarios
Para un tren de intercambio a
diseñar, optimizar el área individual
de los intercambiadores para
cumplir con un período de pago
especificado (“Optimization Area”)
Sí
Sí
Puede combinar
intercambiadores de diseño
conocido o fijo, con equipos
a diseñar. Datos aproxim. y
rigurosos de equipos
Intercambiadores de tubo y
carcaza (“STE”)
Sí
Sí
Se usa/produce información
rigurosa mecánica del
equipo
Intercambiadores de tubo y
carcaza con deflectores de barras
(“RBE”) (Adaptación del diseño de
Phillips Petroleum)
No
Intercambiadores de doble tubo
(“DPE”)
No
Sí.
Se usa información rigurosa
mecánica del equipo
Intercambiadores multitubo
(“MTE”)
No
Sí.
Se usa información rigurosa
mecánica del equipo
Intercambiadores de tubos
aleteados (“FTE”) (Gas fluyendo
en un ducto rectangular sobre un
banco de tubos)
Sí
Sí
Se usa/produce información
rigurosa mecánica del
equipo. Permite flujo
bifásico en tubos
Intercambiadores enfriados por
aire (“ACE”)
Sí
Sí
Se usa/produce información
rigurosa mecánica del
equipo. Permite flujo
bifásico en tubos
Intercambiadores de placa con
empacadura (“Plate and frame
exchangers”: “PHE”)
Sí
Sí
Se usa/produce información
rigurosa mecánica del
equipo. Permite flujo
bifásico, pero las
correlaciones no son
precisas.
Sí. Flujo en Se usa información rigurosa
carcaza:
mecánica del equipo
sólo una
fase
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 de
calor. PDVSA está afiliada a HTRI, y tiene acceso a toda la información que HTRI produce,
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
PDVSA MDP–05–E–01
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 74
Indice volumen
Indice norma
incluyendo la serie de programas de HTRI, estando disponibles a nivel corporativo.
Algunos de los cálculos que permiten estos programas son:
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Programa/Cálculo
Diseño Evaluación
Comentarios
“ACE–2” / Evalúa el desempeño de
enfriadores por aire
geométricamente especificados
No
Sí
Se usa información rigurosa
mecánica del equipo.
Permite flujo bifásico en
tubos
“CST–2” / Diseña condensadores
de tubo y carcaza y evalúa el
desempeño para aquellos
geométricamente especificados
Sí
Sí
Se usa/produce información
rigurosa mecánica del
equipo. Permite líquido
ebullendo en tubos
“PHE–1” / Evalúa el desempeño de
intercambiadores de placas
geométricamente especificados
No
Sí
Se usa información rigurosa
mecánica del equipo.
Fluidos monofásicos
solamente
“RKH–3” / Diseña y evalúa
rehervidores termosifones, de
marmita e incrustados en
columnas, del tipo horizontal
Sí
Sí
Se usa/produce información
rigurosa mecánica del
equipo. El fluido caliente
puede ser un vapor
condensando
“RTF” / Diseña y evalúa
rehervidores termosifones y de
flujo forzado, con los tubos
verticales, rehervidores de flujo
forzado, con los tubos
horizontales, y rehervidores de
placa en espiral
Sí
Sí
Se usa/produce información
rigurosa mecánica del
equipo. El fluido caliente
puede ser un vapor
condensando
“ST–5” / Diseña intercambiadores
de tubo y carcaza y evalúa el
desempeño para aquellos
geométricamente especificados
Sí
Sí
Se usa/produce información
rigurosa mecánica del
equipo. Permite cambio de
fase en los fluidos, pero no
es tan preciso com CST,
RKH y RTF
Sí
Util para resolver problemas
operativos, evaluar diseños
competitivos de vendedores,
evaluar cambios para
remodelar hornos viejos,
etc.
“FH–0” / Simula el comportamiento
de un horno existente, además de
hacer cálculos de combustión con
cualquier tipo de combustible
El mandato corporativo es que el estándar PDVSA para diseño de
intercambiadores son los métodos y programas de HTRI, excepto para
intercambiadores de doble tubo y equipos en servicio criogénico.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
5.4.3
PDVSA MDP–05–E–01
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 75
Indice volumen
Indice norma
B–JAC (B–JAC International)
La compañía B–JAC ha estado en el campo del diseño asistido por computadora en el
área de intercambio calórico desde 1970. Sus programas incluyen la generación de
planos de algunos de los equipos a diseñar. Sus programas son ampliamente usados por
fabricantes, compañías de ingeniería y compañías de refinación y petroquímica. Estos
programas están disponibles en INTEVEP, a través del Departamento de Ingeniería
General (TEIG). Algunos de los cálculos que permiten estos programas son:
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Programa/Cálculo
Diseño Evaluación
Comentarios
“HETRAN” / Entrega diseño y
evaluación térmica de
intercambiadores de tubo y
carcaza
Sí
Sí
Incluye condensación y
vaporización. Optimiza el
diseño del equipo y genera
una hoja de especificación
mejorada tipo TEMA
“TEAMS” / Entrega diseño
mecánico completo de
intercambiadores de tubo y
carcaza
Sí
Sí
Produce estimado detallado
de costos, lista de
materiales completa y
planos detallados. Al
trabajar junto con HETRAN,
acepta el diseño térmico en
forma automática
“AEROTRAN” / Entrega diseño y
evaluación térmica de enfriadores
por aire, sección de convección de
hornos, economizadores de gas de
chimenea, y cualquier otro caso de
un gas fluyendo a través de un
banco rectangular de tubos
Sí
Sí
Incluye condensación y
vaporización. Optimiza el
diseño del equipo y genera
una hoja de especificación
completa API
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
6
PDVSA MDP–05–E–01
Indice manual
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 76
Indice volumen
Indice norma
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Á
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
Á
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Á
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Á
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
NOMENCLATURA
En
unidades
SI
En unidades
inglesas
A
=
Area de transferencia de calor
m2
pie2
DI
=
Diámetro interno de los tubos
mm
pulg
DE
=
Diámetro externo de los tubos
mm
pulg
D
=
Diámetro interno de la carcaza o canal,
mm (pulg)
mm
pulg
DTMe
=
Diferencia de temperaturas media
logarítmicas entre los fluidos caliente y
frío
°C
°F
dy
= Diferencial de la variable y
adimensional
Fn
= Factor de corrección de la diferencia de
adimensional
temperaturas media logarítmica
F1
= Factor de ensuciamiento de un
intercambiador por lubricantes usados en
la expansión de los tubos
h
= Coeficiente de transferencia de calor por
0.0002 m2
°C/W
0.001 pie2 °Fh/BTU
W/m2 °C
BTU/hpie 2 °F
W/m °C
BTU/hpie °F
W
BTU/h
convección
K
=
Conductividad térmica
Q
=
Calor transferido
Rc
=
Resistencia total (limpia) a la
transferencia de calor
m2 °C/W
pie2 °Fh/BTU
Rio
=
Resistencia de la película laminar del
fluido en el interior del tubo, referida al
área externa del tubo.
m2 °C/W
pie2 °Fh/BTU
rio
=
Resistencia (factor de ensuciamiento) del
material extraño depositado en el interior
de tubo, referida al área externa del tubo
m2 °C/W
pie2 °Fh/BTU
ro
=
Resistencia (factor de ensuciamiento) del
material extraño depositado en el
exterior del tubo
m2 °C/W
pie2 °Fh/BTU
Ro
=
Resistencia de la película laminar del
fluido en el exterior del tubo
m2 °C/W
pie2 °Fh/BTU
Rt
=
Resistencia total a la transferencia de
calor
m2 °C/W
pie2 °Fh/BTU
rw
=
Resistencia de la pared del tubo
m2 °C/W
pie2 °Fh/BTU
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
PDVSA MDP–05–E–01
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 77
Indice volumen
Indice norma
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
T
=
Uc
Uo
Temperatura del fluido
Coeficiente total limpio de transferencia
de calor
= Coeficiente total de transferencia de
En
unidades
SI
En unidades
inglesas
°C
°F
W/m2 °C
BTU/hpie 2 °F
W/m2 °C
BTU/hpie 2 °F
m/s
pie/s
m
pie
calor
V
= Velocidad promedio del fluido en la
boquilla del lado de los tubos
x
=
Distancia
ε
=
Emisividad de la superficie radiante
ρ
=
Densidad
adimensional
kg/m3
lb/pie 3
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
6
PDVSA MDP–05–E–01
Indice manual
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 78
Indice volumen
Indice norma
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Á
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
Á
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Á
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Á
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
NOMENCLATURA
En
unidades
SI
En unidades
inglesas
A
=
Area de transferencia de calor
m2
pie2
DI
=
Diámetro interno de los tubos
mm
pulg
DE
=
Diámetro externo de los tubos
mm
pulg
D
=
Diámetro interno de la carcaza o canal,
mm (pulg)
mm
pulg
DTMe
=
Diferencia de temperaturas media
logarítmicas entre los fluidos caliente y
frío
°C
°F
dy
= Diferencial de la variable y
adimensional
Fn
= Factor de corrección de la diferencia de
adimensional
temperaturas media logarítmica
F1
= Factor de ensuciamiento de un
intercambiador por lubricantes usados en
la expansión de los tubos
h
= Coeficiente de transferencia de calor por
0.0002 m2
°C/W
0.001 pie2 °Fh/BTU
W/m2 °C
BTU/hpie 2 °F
W/m °C
BTU/hpie °F
W
BTU/h
convección
K
=
Conductividad térmica
Q
=
Calor transferido
Rc
=
Resistencia total (limpia) a la
transferencia de calor
m2 °C/W
pie2 °Fh/BTU
Rio
=
Resistencia de la película laminar del
fluido en el interior del tubo, referida al
área externa del tubo.
m2 °C/W
pie2 °Fh/BTU
rio
=
Resistencia (factor de ensuciamiento) del
material extraño depositado en el interior
de tubo, referida al área externa del tubo
m2 °C/W
pie2 °Fh/BTU
ro
=
Resistencia (factor de ensuciamiento) del
material extraño depositado en el
exterior del tubo
m2 °C/W
pie2 °Fh/BTU
Ro
=
Resistencia de la película laminar del
fluido en el exterior del tubo
m2 °C/W
pie2 °Fh/BTU
Rt
=
Resistencia total a la transferencia de
calor
m2 °C/W
pie2 °Fh/BTU
rw
=
Resistencia de la pared del tubo
m2 °C/W
pie2 °Fh/BTU
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
PDVSA MDP–05–E–01
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 79
Indice volumen
Indice norma
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
T
=
Uc
Uo
Temperatura del fluido
Coeficiente total limpio de transferencia
de calor
= Coeficiente total de transferencia de
En
unidades
SI
En unidades
inglesas
°C
°F
W/m2 °C
BTU/hpie 2 °F
W/m2 °C
BTU/hpie 2 °F
m/s
pie/s
m
pie
calor
V
= Velocidad promedio del fluido en la
boquilla del lado de los tubos
x
=
Distancia
ε
=
Emisividad de la superficie radiante
ρ
=
Densidad
adimensional
kg/m3
lb/pie 3
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
7
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 80
Indice norma
APENDICE
Tabla 1
Tabla 2a
Tabla 2b
Tabla 3
Tabla 4
Tabla 5
Tabla 6
Tabla 7
Tabla 8
Tabla 9
Tabla 10
Figura 1
Figura
Figura
Figura
Figura
Figura
2
3
4
5
6a
Figura 6b
Figura 6c
Figura 7
Figura 8
Figura 9
Sumario de los diferentes tipos de intercambiadores de calor
Información requerida para el diseño de intercambiadores de
calor (unidades métricas)
Información requerida para el diseño de intercambiadores de
calor (unidades inglesas)
Coeficientes globales de transferencia de calor típicos (U0)
Temperatura de diseño del agua de enfriamiento entrando
Factores de ensuciamiento típicos ri y ro
Caída de presión típicas
Datos de tubos para intercambiadores
Conductividades térmicas
Selección de tipos de cabezales (TEMA)
Número de pasos máximo por los tubos
Hoja de especificación para intercambiadores de calor: ejemplo
(unidades SI)
Elementos de los intercambiadores de tubo y carcaza
Nomenclatura TEMA para intercambiadores de calor
Arreglos comunes de tubos
Tipos de deflectores para la carcaza
Tipos de carcazas comunes para intercambiadores de tubo y
Carcaza – carcaza de un paso (TEMA, Tipo AES)
Tipos de carcazas comunes para intercambiadores de tubo y
carcaza – carcaza de flujo dividido (TEMA, Tipo AJS)
Tipos de carcazas comunes para intercambiadores de tubo y
carcaza – carcaza de dos paso (TEMA, Tipo AFS)
Localización de la banda de sello
Mecanismos de condensación
Tipos de intercambiadores de placa
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 81
Indice norma
TABLA 1. SUMARIO DE LOS DIFERENTES TIPOS DE INTERCAMBIADORES
DE CALOR
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Tipo
Características Principales
Aplicación
Carcaza y tubo
Haz de tubos encerrados en una
carcaza cilíndrica
Debe ser siempre el primer tipo de
intercambiador que se considere.
Enfriador de Aire
Haces de tubos rectangulares
colocados en una estructura, que
utilizan aire como medio enfriante.
Son económicos cuando el costo del
agua de enfriamiento es alto.
Doble tubo
Tubos concéntricos. El tubo interno
puede ser liso o con aletas.
Se utilizan en plantas pequeñas.
Superficie extendida
Tubos con aletas en la superficie
externa.
Servicios donde la resistencia en la
superficie externa del tubo es mucho
mayor que la resistencia interna.
También se utilizan para eliminar
cuellos de botella en unidades
existentes.
Láminas soldadas
Series de láminas separadas por
aletas corrugadas.
Servicios criogénicos. Los fluidos
deben estar limpios.
Tipo espiral
Serpentines concéntricos
enrollados en forma de espiral y
colocados dentro de una carcaza.
Servicios criogénicos. Los fluidos
deben estar limpios.
Tipo superficie
raspadora (Scraped
Surface)
Tubos concéntricos, provistos de
raspadores rotatorios colocados en
la pared interna del tubo interno.
Servicios de enfriamiento con
formación de cristales.
Tipo bayoneta
El elemento tubular está
constituido de un tubo externo y un
tubo interno.
Se utilizan cuando existe una
diferencia de temperatura grande
entre el fluido de la carcaza y de los
tubos.
Enfriadores de
película descendente
Unidades verticales que utilizan
una película de agua gruesa en el
lado de los tubos.
Aplicaciones especiales de
enfriamiento.
Enfriadores de
serpentín (Worm
Coolers)
Serpentines sumergidos en un
recipiente con agua.
Enfriamiento de emergencia.
Condensadores
Barométricos
(Contacto Directo)
Contacto directo de agua y vapor
Se utilizan cuando las solubilidades
del agua y del fluido de proceso lo
permiten.
Enfriadores de
Cascada
El agua de enfriamiento fluye sobre
una serie de tubos.
Enfriamiento especial de fluidos de
proceso altamente corrosivo.
Grafito impermeable
Constituidos de grafito para
protección por corrosión
Utilizados en servicios altamente
corrosivos.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
PDVSA MDP–05–E–01
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 82
Indice volumen
Indice norma
TABLA 2.A (UNIDADES SI)
INFORMACION REQUERIDA PARA EL DISEÑO DE INTERCAMBIADORES
DE CALOR
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
Á
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
Tubo y Carcaza
Diseño Básico (1)
Comúnmente usados en
las refinerías
Diámetro interno nominal de la
carcaza máxima
1200 mm
––––––––––––––––––––––
Peso del haz de tubos, máximo
13.6 tons
––––––––––––––––––––––
Tubos con aletas cortas (2)
Si
Si
No
Tubos en U (2)
Si
Si
No
Longitud del tubo
6096 mm
>7315 mm (4), 7315 mm
(5), 6096 mm, 4877 mm
– No ferroso
19.0 mm–1.65 mm
––––––––––––––––––––––
– Ferroso (3)
25.40 mm–2.11 mm
––––––––––––––––––––––
– Ferroso
19.0 mm–2.11 mm
––––––––––––––––––––––
25.40 mm–2.11 mm
––––––––––––––––––––––
D E del tubo y espesor mínimo
de la pared
Servicio de agua de enfriamiento
Servicio de hidrocarburos
Alterno I
Material del tubo
– Servicio de
agua
de
enfriamiento
Acero al carbono (3)
Admiralty o
aluminio–bronce
Arreglo de tubos triangular (2)
Si
Si
No
Cabezal de tubos flotante no
removible
Si
Si
No
Dos pasos en la carcaza (2)
Si
Si
No
Cabezal de tubos estacionario
Si
Si
No
País de fabricación
––––––––––––––––––––––
Enfriadores de aire
Tipo cabezal
Tapón
Tapón
Lámina
Reductores de velocidad (6)
Cinturón en V
Cinturón en V
Engranaje
Interruptor de vibración
No
Si
No
Si
Si
No
Otro
Intercambiadores de aleta
logitudinal (2)
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
PDVSA MDP–05–E–01
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 83
Indice volumen
Indice norma
TABLA 2.A (UNIDADES SI)
INFORMACION REQUERIDA PARA EL DISEÑO DE INTERCAMBIADORES
DE CALOR (CONT.)
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
Misceláneos
Temperatura de agua de
enfriamiento
°C
Entrada de diseño
Registros de temperatura
anuales
Salida de diseño
Método de limpieza del
intercambiador
Si
Limpieza química hecha por:
de no–hidrocarburos y de transferencia
°C
48°C Sal. (7)
54°C Dulce (7)
Química
No
Química, mecánica
refinería, contratista
Si
Si
No
de calor bajo
NOTAS:
1. Se debería especificar una unidad con estas características a menos que se tenga preferencia por
una 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.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
PDVSA MDP–05–E–01
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 84
Indice volumen
Indice norma
TABLA 2.B (UNIDADES INGLESAS)
INFORMACION REQUERIDA PARA EL DISEÑO DE INTERCAMBIADORES
DE CALOR
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
Tubo y Carcaza
Diseño Básico (1)
Comúnmente usados en
las refinerías
Diámetro interno nominal de la
carcaza máxima
48 in.
––––––––––––––––––––––
Peso del haz de tubos, máximo
15 tons
––––––––––––––––––––––
Tubos con aletas cortas (2)
Si
Si
No
Tubos en U (2)
Si
Si
No
Longitud del tubo
20 pie
24’ (4), 24’ (5), 20’, 16’
D E del tubo y espesor mínimo
de la pared
Servicio de agua de enfriamiento
Servicio de hidrocarburos
– No ferroso
3/4 in.–0.065 in.
––––––––––––––––––––––
– Ferroso (3)
1 in.–0.083 in.
––––––––––––––––––––––
3/4 in.–0.083 in.
––––––––––––––––––––––
1 in.–0.083 in.
––––––––––––––––––––––
– Ferroso
Alterno I
Material del tubo
– Servicio de
agua
de
enfriamiento
Acero al carbono (3)
Admiralty o
aluminio–bronce
Arreglo de tubos triangular (2)
Si
Si
No
Cabezal de tubos flotante no
removible
Si
Si
No
Dos pasos en la carcaza (2)
Si
Si
No
Cabezal de tubos estacionario
Si
Si
No
País de fabricación
––––––––––––––––––––––
Enfriadores de aire
Tipo cabezal
Tapón
Tapón
Lámina
Reductores de velocidad (6)
Cinturón en V
Cinturón en V
Engranaje
Interruptor de vibración
No
Si
No
Si
Si
No
Otro
Intercambiadores de aleta
logitudinal (2)
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 85
Indice volumen
Indice norma
TABLA 2.B (UNIDADES INGLESAS)
INFORMACION REQUERIDA PARA EL DISEÑO DE INTERCAMBIADORES
DE CALOR (CONT.)
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
Misceláneos
Temperatura de agua de
enfriamiento
°F
Entrada de diseño
Registros de temperatura
anuales
Salida de diseño
Método de limpieza del
intercambiador
Si
Limpieza química hecha por:
de no–hidrocarburos y de
transferencia
°F
120°F Sal. (7)
130°F Dulce (7)
Química
No
Química, mecánica
refinería, contratista
Si
Si
No
de calor bajo
NOTAS:
1. Se debería especificar una unidad con estas características a menos que se tenga preferencia por
una 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.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 86
Indice norma
TABLA 3. COEFICIENTES GLOBALES DE TRANSFERENCIA DE CALOR
TIPICOS – UO
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Fluido Enfriándose
Uo(1)
Fluido Calentándose
Unidades de Carcaza y Tubos con
Tubos Lisos
Intercambiadores
W/m2 °C
BTU/h.pie2 °F
Reflujo de Tope de Torre Atmosférica
Crudo
340–400
60–70
Corte Lateral No. 3 Atmosférico
Crudo
270–330
48–58
Recirculación a la Torre Atmosférica
Crudo
310–48
55–85
Fondos Atmosféricos
Crudo
150–260
26–45
Crudo Reducido
Crudo Vaporizado
140
25
Aceite Pobre (“Lean Oil”)
Aceite Grasoso
340
60
Efluente del Hidrodesintegrador
Alimentación al
Hidrodesintegrador
430
75
Efluente del Reactor Hidrogenador
Alimentación al Reactor
Hidrogenador
290–310
51–55
Efluente del Hidrofinador
Alimentación al
Hidrofinador
280–390
50–68
Efluente del Desbutanizador
Alimentación al
Desbutanizador
400
70
Efluente del Termoreactor
(“Powerformer”)
Alimentación al
“Powerformer”
280–450
50–80
Alimentación al Convertidor de
Acetileno
Efluente del Convertidor
de Acetileno
120–170
22–30
DEA Regeneradora
DEA Sucia
630
110
Mezcla de Aceite de Lechada y
Catalizador
Alimentación de Gasóleo
230
40
Vapores de los Serpentines de
Desintegración
Gasóleo
170
30
Cabecera de Torre Reprocesadora
Alimentación a Torre
Reprocesadora
280
50
Tope del Separador
Alimentación al
Desbutanizador
310
55
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 87
Indice norma
TABLA 3. COEFICIENTES GLOBALES DE TRANSFERENCIA DE CALOR
TIPICOS – UO (CONT.)
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
Fluido Enfriándose
Uo(1)
Fluido Calentándose
Unidades de Carcaza y Tubos con
Tubos Lisos
Enfriadores
Agua
Agua
850–1190(2)
150–210(2)
Agua Salobre
Agua
570–650
100–115
Fondo del Desbutanizador
Agua
390–430
68–75
Productos de Cabecera del
Desbutanizador
Agua
480–510
85–90
Productos de Fondo del
Desbutanizador
Agua
240
43
W/m2 °C
BTU/h.pie2 °F
Enfriadores
Fondos de Vacío
Agua
110–140
20–25
Aceite del Absorbedor
Agua
450
80
Fondos del Separador
Agua
100
18
Aceite Delgado
Agua
400
70
Gasóleo Pesado
Agua
230
40
DEA Regeneradora
Agua
630
110
Crudo Reducido
Agua
160–180
29–32
186 kPa man. (27 psig)
Agua
70
13
174 kPa man. (105 psig)
Agua
100
17
2206 kPa man. (320 psig)
Agua
130
23
Gas del Fraccionador Primario
Agua
150
27
Vapores de Hidrocarburos (30 P.M.)
Agua
220–240
38–43
Vapores de Hidrocarburos (25 P.M.)
Agua
310–340
56–60
Propileno
Agua
280
50
Etileno
Agua
180
31
Enfriadores de Gas
Aire,
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 88
Indice volumen
Indice norma
TABLA 3. COEFICIENTES GLOBALES DE TRANSFERENCIA DE CALOR
TIPICOS – UO (CONT.)
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
Fluido Enfriándose
Uo(1)
Fluido Calentándose
Unidades de Carcaza y Tubos con
Tubos Lisos
Condensadores
Cabecera Torre Atmosférica
Agua
450–510
80–90
Cabecera Torre Atmosférica
Crudo
200–260
35–45
Destilado Torre Atmosférica
Agua
400–450
70–80
Cabecera Torre de Vacío
Agua
650–740
115–130
Cabecera del Desbutanizador
Agua
510–570
90–100
Cabecera del Desetanizador
Agua
510–640
90–113
Cabecera del Despentanizador
Agua
620
110
Cabecera de Torre GPL
Agua
560
99
Efluente del Hidrofinador
Agua
510–600
91–105
Cabecera del Estabilizador
Agua
430–480
75–85
Cabecera del Separador
Agua
480–640
85–113
Cabecera Torre Reprocesadora
Agua
400
70
Cabecera del Regenerador de DEA
Agua
570
100
W/m2 °C
BTU/h.pie2 °F
Condensadores
Cabecera del Fraccionador Primario
Agua
230
40 (50% cond.)
Cabecera del Fraccionador Primario
y Productos
Agua
340
60 (25% cond.)
Efluente del Termoreactor
(“Powerformer”)
Agua
310–340
55–60
Efluente del Hidrodesintegrador
Agua
480
85
Propileno
Agua
680
120
vapor de Agua (3)
Agua
2270–3410
400–600
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 89
Indice volumen
Indice norma
TABLA 3. COEFICIENTES GLOBALES DE TRANSFERENCIA DE CALOR
TIPICOS – UO (CONT.)
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Fluido Enfriándose
Uo(1)
Fluido Calentándose
Unidades de Carcaza y Tubos con
Tubos Lisos
Refrigeradores
Etileno (4)
Propileno
560
98
Cabecera del Desmetanizador (4)
Etileno
610
107
Cabecera del Desetanizador (4)
Propileno
640
113
Cabecera del Despropanizador (4)
Propileno
650
115
Etileno
Etileno
560–600
99–105
Alimentación al Desmetanizador
Etileno
550–640
96–113
Alimentación al Desmetanizador
Propileno
570–690
100–122
Vapor de Agua
Fondos del
Desmetanizador
430
75
Aceite Pobre (“Lean Oil”)
Fondos del
Desmetanizador
340
60
Vapor de Agua
Fondos del
Desetanizador
410–490
73–86
Reflujo de Tope de la Torre
Atmosférica
Fondos del
Desetanizador
370
66
Vapor de Agua
Fondos del
Despropanizador
510
89
Vapor de Agua
Fondos del
Desbutanizador
420–570
74–100
Reflujo de Tope de la Torre
Atmosférica
Fondos del
Desbutanizador
370
65
Fondo Atmosférico
Fondos del
Desbutanizador
320
56
Rehervidores
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 90
Indice norma
TABLA 3. COEFICIENTES GLOBALES DE TRANSFERENCIA DE CALOR
TIPICOS – UO (CONT.)
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Fluido Enfriándose
Uo(1)
Fluido Calentándose
Unidades de Carcaza y Tubos con
Tubos Lisos
Rehervidores
W/m2 °C
BTU/h.pie2 °F
Vapor de Agua
Fondos del
Despentanizador
460
81
Vapor de Agua
Fondos del
Desbencenizador
580
102
Vapor de Agua
Fondos del
Destoluenizador
440
77
Vapor de Agua
Fondos del Separador
450
80
Vapores Químicos
Fondos del Separador
400
70
Vapor de Agua
Fondos del Despojador
470
82
Vapor de Agua
Fondos del Estabilizador
650
115
Vapor de Agua
Fondos Torre
Reprocesadora
420
74
Vapores Químicos (“Dowtherm”)
Fondos Torre
Reprocesadora
270
47
Vapor de Agua
Fondos del GPL
400
70
Efluente del Termoreactor
(“Powerformer”)
Fondos Estabilizador del
Termoreactor
(“Powerformer”)
430–440
75–77
Vapor de Agua
Fondos del Despojador
de K3PO4
820
145
Vapor de Agua
Fondos del Regenerador
DEA
1360
240
Vapores Químicos (“Dowtherm”)
Fenol
370
65
Vapor de Agua
Alimentación a Torre
Isobutanizadora
520
92
Vapor de Agua
Alimentación a Torre
Reprocesadora
450–570
80–100
Precalentadores
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 91
Indice norma
TABLA 3. COEFICIENTES GLOBALES DE TRANSFERENCIA DE CALOR
TIPICOS – UO (CONT.)
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Uo(1)
Fluido Enfriándose
Fluido Calentándose
Vapor de Agua
Alimentación a Torre
Desbutanizadora
620
110
Vapor de Agua
Alimentación a Reactor
Hidrogenador
430–510
75–89
W/m2 °C
BTU/h.pie2 °F
Alimentación
Estabilizador del
Termoreactor
(“Powerformer”)
270
47
Fondos de Vacío
Agua de Caldera
200
35
Recirculación de Fondos de Vacío
Agua de Caldera
380–490
67–88
Lechada del Fraccionador Primario
Agua de Caldera
170–310
30–55
Gas de Chimenea
Agua de Caldera
50–90
8–15
Efluente del Reformador
Agua de Caldera
260–340
45–60
Agua (1.8 m/s (6 pie/s)
en el ángulo
140
25
Agua (0.9 m/s (3 pie/s)
en el ángulo
110
20
Agua (1.8 m/s (6 pie/s)
en el ángulo
170
30
Agua (0.9 m/s (3 pie/s)
en el ángulo
140
25
K3PO4 Limpio
Agua
230
40
K3PO4 Limpio
K3PO4 sucio
240
42
Rehervidores
Fondos del Estabilizador del
Termoreactor (“Powerformer”)
Generadores de Vapor
Unidades con Aletas (Coeficientes
Basados en el área Total Externa)
Nafta Pesada
Nafta Liviana
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 92
Indice norma
NOTAS
1. Los coeficientes dados representan un rango de coeficientes típicos. En los casos donde se
presenta un solo coeficiente, los coeficientes típicos pueden ser mayores o menores que el valor
tabulado.
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.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
PDVSA MDP–05–E–01
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 93
Indice volumen
Indice norma
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
TABLA 4. TEMPERATURAS DE DISEÑO DEL AGUA DE ENFRIAMIENTO ENTRANDO
Localidad
Tipo de Agua
Promedio
Mínimo
°C
Promedio
Máximo
°F
°C
Utilizar en el
Diseño (1)
°F
°C
°F
Anaco
Torre de Enfriamiento
32
90
41
105
32
90
Amuay
Agua Salada
25
77
29
85
(2)
(2)
Bajo Grande
Agua del Lago (Salobre)
29
84
32
90
32
90
Barinas
Torre de Enfriamiento
–
–
–
–
–
–
Cardón
Agua Salada
25
77
29
85
(2)
(2)
Caripito
Torre de Enfriamiento
32
90
41
105
32
90
Curazao
Agua Salada
26
78
31
88
29
85
El Palito
Agua Salada
26
78
31
88
29
85
El Chaure
Agua Salada
26
78
31
88
29
85
José
Agua Salada
26
78
31
88
29
85
Jusepin
Torre de Enfriamiento
–
–
–
–
31
88
Lago de
Maracaibo
Agua del Lago (Salobre)
29
84
32
90
32
90
La Salina
Agua del Lago (Salobre)
29
84
32
90
32
90
Morón
Agua Salada
26
78
31
88
29
85
Morichal
Torre de Enfriamiento
32
90
41
105
32
90
–
–
–
–
–
–
Agua de Río
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
PDVSA MDP–05–E–01
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 94
Indice volumen
Indice norma
TABLA 4. TEMPERATURAS DE DISEÑO DEL AGUA DE ENFRIAMIENTO ENTRANDO
(CONT.)
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
Localidad
Tipo de Agua
Promedio
Mínimo
°C
Promedio
Máximo
°F
°C
Utilizar en el
Diseño (1)
°F
°C
°F
Norte de
Monagas
Torre de Enfriamiento
32
90
41
105
32
90
Puerto La
Cruz
Agua Salada
26
78
31
88
29
85
Quiriquirí
Agua de Río
San Lorenzo
Agua del Lago (Salobre)
29
84
32
90
32
90
San Roque
Torre de Enfriamiento
32
90
41
105
32
90
Santa Ana
Torre de Enfriamiento
32
90
41
105
32
90
Santa Rita
Agua del Lago (Salobre)
29
84
32
90
32
90
Tucupita
Agua de Río
–
–
–
–
–
–
Torre de Enfriamiento
–
–
–
–
–
–
NOTAS
1. La temperatura que se recomienda utilizar en el diseño de enfriadores y condensadores es un valor
óptimo desde el punto de vista económico para una planta promedio. Esta temperatura se excede
en varios grados durante aproximadamente tres semanas al año. Durante este período, si los
enfriadores no se limpian antes que la temperatura suba, será necesario operar la planta a una
capacidad menor que la de diseño y/o aumentar la temperatura de salida de los productos. En los
climas fríos, puede ser deseable proveer un desvío en el lado del enfriador por donde circula el
aceite. Por otra parte, las bajas velocidades en el lado de los tubos (causadas por requerimientos
bajos 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 y
29°C (85°F) para los condensadores. La temperatura de salida máxima permitida en Amuay y
Cardón es 49°C (120°F).
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 95
Indice norma
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 CUALES
OCURREN. POR ENSUCIAMIENTO DE LAS SUPERFICIES INTERNAS ESTOS VALORES DEBERAN SER MULTIPLICADOS POR LA
RELACION DE SUPERFICIE EXTERNA/INTERNA.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 96
Indice norma
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 ENSUCIAMIENTO
OCURRE. LAS RESISTENCIAS DE ENSUCIAMIENTO REFERIDAS A LA SUPERFICIE INTERNA SE OBTIENEN MULTIPLICANDO LOS
VALORES POR LA RAZON DE AREAS ENTRE LA SUPERFICIE EXTERNA E INTERNA.
Agua de Ensuciamiento (2)
Factor de Ensuciamiento,
= factor base + factor ambiental
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
Temperatura media de la fuente de calor °C
Factores Ambientales
Tipo de Agua
Adicionar
Material de los Tubos
No ferroso (admiralty y otros tipos de aleaciones
un contenido de cobre mayor 50%
Salada con Cloro
0
No ferroso
Salada sin cloro
+0.09 x 10–3
No ferroso
Dulce no tratada
+0.09 x 10–3
No ferroso
Tratada en Torre de Enfriamiento
+0.09 x 10–3
Acero al carbón
Tratada en Torre de Enfriamiento
+0.09 x 10–3
Monel (Aleaciones con contenido de cobre
menor que 50%
Todo tipo de agua salada
+0.18 x 10–3
Cualquiera
Lodosa o fangosa
+0.18 x 10–3
Crudos (2)
Temperatura media °C
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Indice volumen
Página 97
Indice norma
TABLA 5. FACTORES DE ENSUCIAMIENTO TIPICOS (1) ri Y ro (CONT.)
Multiplique todos los valores de la tabla por 1 x 10–3
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
m2 °C/W
h.pie2
°F/BTU
Destilación Atmosférica
m2 °C/W
h.pie2
°F/BTU
Desintegración Catalítica
Vapores de Cabecera
0.18
1.0
Cortes Laterales
0.18
1.0
Crudo Reducido
0.70
4.0
Alimentación (con atmósfera inerte en el
tanque de alimentación)
Menos de 121 °C (250°F)
0.18
1.0
121 °C (250°F) y más
0.44
2.5
Menos de 121 °C (250°F)
0.35
2.0
121 °C (250°F) y más (3)
0.88
5.0
Alimentación (sin atmósfera inerte)
Destilación al Vacío
Vapores de Cabecera
Del Fraccionador
0.18
1.0
Cabecera del Fraccionador
0.18
1.0
Del Tambor Vaporizador
0.70
4.0
Cortes Laterales del Fraccionado
0.35
2.0
A un enfriador con agua
0.53
3.0
Residuo
1.76
10.0
A otros tipos de intercambiadores
Cortes Laterales
Powerformers
A un enfriador con agua
A otros tipos de intercambiadores
Destilados de Fondo (933.4
° API)
kg/m3
20
Fondo Residual (933.5 kg/m3 20 °
API)
0.35
2.0
Calentamiento de la Alimentación
(con atmósfera inerte en el tanque de
alimentación)
0.18
1.0
Menos de 121 °C (250°F)
0.18
1.0
0.35
2.0
121 °C (250°F) y más (3)
0.35
2.0
0.88
5.0
Menos de 121 °C (250°F)
0.62
3.5
Calentamiento de la Alimentación
(sin atmósfera de gas inerte)
121 °C (250°F) y más (3)
1.06
6.0
Alimentación
0.35
2.0
Efluente
0.18
1.0
Efluente
0.35
2.0
Powerformate
0.18
1.0
Gas de Reciclo
0.18
1.0
Fondos de Reprocesamiento
0.44
2.5
Alimentación
0.35
2.0
Calentamiento del Aceite de Alimentación
0.18
1.0
Efluente
0.35
2.0
Enfriamiento del Aceite de Alimentación
0.53
3.0 (5)
Solvente
0.18
1.0
Hidrodesintegración
Hidrofinación
Desparafinación
Despropanizador; Desbutanizador;
Alquilación; Despentanizador y
Polimerización
Aceite Desparafinado
0.18
1.0
Alimentación
0.18
1.0
Vapores de Cabecera
0.18
1.0
Desintegración de Productos Livianos
Producto
0.18
1.0
Alimentación
0.18
1.0
Rehervidores (4)
0.35
2.0
Producto
0.18
1.0
Alimentación del Reactor
0.35
2.0
Rehervidores (4)
1.06
6.0
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 98
Indice norma
TABLA 5. FACTORES DE ENSUCIAMIENTO TIPICOS (1) ri Y ro (CONT.)
Multiplique todos los valores de la tabla por 1 X 10–3
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
m2 °C/W
h.pie2
°F/BTU
Absorbedores
m2 °C/W
h.pie2
°F/BTU
Desasfaltación
Gas de Alimentación
0.35
2.0
Aceite de Alimentación
0.35
2.0
Aceite Pobre (“Lean Oil”)
0.35
2.0
Solvente
0.18
1.0
Aceite Grasoso
0.35
2.0
Aceite Refinado
Vapores de Cabecera
0.18
1.0
A un enfriador con agua
0.53
3.0 (5)
Destilado
0.09
0.5
A otros tipos de intercambiadores
0.18
1.0
A un enfriador con agua
0.53
3.0
A otros tipos de intercambiadores
0.88
5.0
Con Aceite
0.18
1.0
Sin Aceite
0.09
0.5
Asfalto y Resina
Estabilizadores
Alimentación
0.18
1.0
Vapores de Cabecera
0.18
1.0
Producto
0.18
1.0
Misceláneos
Rehervidores (4)
0.18
1.0
Vapor de Agua
Remoción de H2S (Proceso Girbotol)
Vapores de Cabecera
0.18
1.0
Aire (Atmosférico)
0.35
2.0
Solución
0.26
1.5
Calentadores de Aceite
Combustible
0.88
5.0
Rehervidores con Soluciones del
Proceso Girbotol
0.35
2.0
Vapores Orgánicos
0.09
0.5
Líquidos Orgánicos
0.18
1.0
Líquidos Refrigerantes
(Calentamiento, Enfriamiento o
Evaporación)
0.18
1.0
Tratamiento de Lubricantes
Solvente
0.18
1.0
Vapores Refrigerantes
Condensados en:
Mezcla Aceite Solvente de
Alimentación
0.35
2.0
Compresores Reciprocantes
0.35
2.0
Vapores de Cabecera
0.18
1.0
Otros Tipos de Compresores
0.09
0.5
Aceite Refinado
0.18
1.0
Salmuera (Enfriamiento)
0.18
1.0
Enfriadores de Aceite Refinado
0.53
3.0
Condensado
0.09
0.5
Extracto
0.35
2.0
Agua de Caldera
0.18
1.0
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 99
Indice norma
NOTAS
1. Los factores de ensuciamiento que se presentan corresponden a un período de operación de un
año a año y medio aproximadamente, exceptuando aquellos casos donde se especifique lo
contrario. Los factores de ensuciamiento tienen un rango de ± 0.09 x 10–3 m2°C/W (0.0005
h.pie 2°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 e
incremento en caída de presión son considerables.
4. En el caso de compuestos insaturados donde se espera o exista la certeza de que ocurre
polimerización, se deben hacer consideraciones individuales en cuanto a las tolerancias por
ensuciamiento, 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 encuentra
presente. Si no hay cera el factor de ensuciamiento se puede reducir a 0.18 x 10–3 m2°C/W (0.001
h.pie 2°F/BTU).
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
PDVSA MDP–05–E–01
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 100
Indice volumen
Indice norma
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
TABLA 6. CAIDAS DE PRESION TIPICAS
Intercambiadores de Carcaza y Tubos, Doble Tubo y Enfriadores de Aire
Gases y Vapores (Alta Presión)
35–70 kPa
5–10 psi
Gases y Vapores (Baja Presión)
15–35 kPa
2–5 psi
Gases y Vapores (Presión Atmosférica)
3.5–14 kPa
0.5–2 psi
Vapores (Vacío)
< 3.5 kPa
< 0.5 psi
Vapores (Condensadores de Torre de Vacío)
0.4–1.6 kPa
3–12 mm HG
Líquidos
70–170 kPa
10–25 psi
Requerimiento Especial
Carcaza F, Corriente del Lado de la Carcaza
35–70 kPa máximo
5–10 psi máximo
Gases y Vapores
5–20 kPa
1–3 psi
Líquidos
20–25 kPa
3–8 psi
Intercambiadores de Láminas con Aletas
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
PDVSA MDP–05–E–01
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 101
Indice volumen
Indice norma
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
Á
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁ
ÁÁÁÁ
Á
ÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
TABLA 7. DATOS DE TUBOS PARA INTERCAMBIADORES
de =
dw = Espesor
di =
área
DE del
de pared
DI del
Interna
tubo
tubo
Superficie Externa
por metro
por pie
de longitud
longitud
mm
pulg
mm2
pulg2
m cuadrado
pie
cuadrado
0.109
13.51
0.532
143.8
0.223
0.0598
0.1963
2.11(1)
0.083(1)
14.83
0.584
172.9
0.268
0.0598
0.1963
3/4
1.65(2)
0.065(2)
15.75
0.620
194.8
0.302
0.0598
0.1963
19.05
3/4
1.24
0.049
16.56
0.652
215.5
0.334
0.0598
0.1963
25.40
1
3.40
0.134
18.59
0.732
271.6
0.421
0.0798
0.2618
25.40
1
2.77(1)
0.109(1)
19.86
0.782
309.0
0.479
0.0798
0.2618
25.40
1
2.11(2)
0.083(2)
21.18
0.834
352.3
0.546
0.0798
0.2618
25.40
1
1.65
0.065
22.10
0.870
383.2
0.594
0.0798
0.2618
38.10
1 1/2
3.40
0.134
31.29
1.232
769.0
1.192
0.1197
0.3927
38.10
1 1/2
2.77
0.109
32.56
1.282
832.9
1.291
0.1197
0.3927
38.10
1 1/2
2.11
0.083
33.88
1.334
901.3
1.397
0.1197
0.3927
mm
pulg
mm
19.05
3/4
2.77
19.05
3/4
19.05
pulg
NOTAS:
(1) Espesor de pared preferido para tubos de acero al carbono.
(2) Espesor de pared preferido para tubos de aleaciones de cobre.
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ESCALA EQUIVALENTE
mm
pulg
BWG
4.19
0.0165
8
3.76
0.148
9
3.40
0.134
10
3.05
0.120
11
2.77
0.109
12
2.41
0.095
13
2.11
0.083
14
1.83
0.072
15
1.65
0.065
16
1.47
0.058
17
1.24
0.049
18
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
PDVSA MDP–05–E–01
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 102
Indice volumen
Indice norma
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
TABLA 8. CONDUCTIVIDADES TERMICAS
Material
Conductividad
Térmica, K
Composición
W/m°C
BTU/hpie 2°F/pie
Admiralty
(71 Cu – 28 Zn – 1 Sn)
111
64
Acero inoxidable tipo 31
(17 Cr – 12 Ni – 2 Mo)
16
9
Acero inoxidable tipo 304
(18 Cr – 8 Ni)
16
9
Latón
(70 Cu – 30 Zn)
99
57
Latón rojo
(85 Cu – 15 Zn)
159
92
Latón de aluminio
(76 Cu – 22 Zn – 2 Al)
100
58
Cuproníquel
(90 Cu – 10 Ni)
71
41
Cuproníquel
(70 Cu – 30 Ni)
29
17
Monel
(67 Ni – 30 Cu – 1.4 Fe)
26
15
19
11
202
117
45
26
43
25
Cobre
386
223
Plomo
35
20
Níquel
62
36
Titanio
19
11
(1 Cr – 0.5 Mo)
42
24
(2–1/4 Cr – 0.5 Mo)
38
22
(5 Cr – 0.5 Mo)
35
20
(12 Cr – 1 Mo)
28
16
Inconel
Aluminio
Acero al Carbono
Carbón 1/2 molibdeno
Acero aleado
molibdeno
con
(0.5 Mo)
cromo
y
Estos valores aplican normalmente para las temperaturas del metal del tubo encontradas en diseño
de intercambiadores.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
PDVSA MDP–05–E–01
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 103
Indice volumen
Indice norma
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁ
TABLA 9. SELECCION DE TIPOS DE CABEZALES (TEMA)
Factores de ensuciamiento
Lado del tubo
hpie2°F/BTU
0.002
Método de
Lado de la carcaza
m2°C/W
hpie2°F/BTU
m2°C/W
0.00018
todos
todos
0.00035
todos
todos
Tipo de
haz
0.00035
0.002
0.00035
0.002
0.00035
todos
todos
0.00035
0.002
0.00035
Posterior
Carcaza
(canal)
(carcaza)
Tubo U
–
–
A o B(3)
–
Tubo U
Q
–
A o B(3)
–
M(4)
_
A
–
Q
Q
A o B(3)
S o T(5)(6)
M
Q
A
S o T(5)(7)
Q
M
A o B(3)
S o T(5)
M
M
A
S o T(5)
Fijo
Q
Q
A,B o C (8)
L,M o N(9)(10)
Tubo U
M
Q
A
L
M(4)
–
A
–
–
Q
A
S o T(5)
–
M
A
S o T(5)
–
Q
A
L
Removible
0.002
Anterior
Tubo
Removible
0.002
Limpieza (1)
Tipo de Cabezal Fijo
Fijo
NOTAS:
1. Q – Química, M – Mecánica incluyendo chorro de agua de alta presión
2. 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 económico
4. 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.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 104
Indice norma
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ
TABLA 10. NUMERO DE PASOS MAXIMO POR LOS TUBOS
DI de la carcaza
Número de Pasos Máximo
Recomendado
mm
pulg
<250
10
4
250–<510
10–<20
6
510–<760
20–<30
8
760–<1020
30–<40
10
1020–<1270
40–<50
2
1270–<1520
50–<60
14
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 105
Indice norma
Fig 1. HOJAS DE ESPECIFICACION PARA INTERCAMBIADORES DE CALOR:
EJEMPLO (UNIDADES SI)
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 106
Indice norma
DIVISOR DE PASOS O DEFLECTORES LONGITUDINALES
Fig 2. ELEMENTOS DE LOS INTERCAMBIADORES DE TUBO Y CARCAZA
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 107
Indice norma
Fig 3. NOMENCLATURA TEMA PARA INTERCAMBIADORES DE CALOR
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
Fig 4. ARREGLOS COMUNES DE TUBO
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 108
Indice norma
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
Indice manual
Indice volumen
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 109
Indice norma
DOBLE SEGMENTO
(DISCO MODIFICADO O CORONA)
Fig 5. TIPOS DE DEFLECTORES PARA LA CARCAZA
SEGMENTO
(CORTE VERTICAL)
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
PDVSA MDP–05–E–01
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 110
Indice norma
CARCAZA DE UN PASO (TEMA – TIPO AES)
Fig 6.A TIPOS DE CARCAZAS COMUNES PARA INTERCAMBIADORES DE TUBO Y
CARCAZA
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 111
Indice norma
Fig 6.B. TIPOS DE CARCAZAS COMUNES PARA INTERCAMBIADORES DE TUBO Y
CARCAZA
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 112
Indice norma
Fig 6.C. TIPOS DE CARCAZAS COMUNES PARA INTERCAMBIADORES DE TUBO Y
CARCAZA
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
Fig 7. LOCALIZACION DE LA BANDA DE SELLO
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 113
Indice norma
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 114
Indice norma
Fig 8. MECANISMOS DE CONDENSACION
8a. TIPO GOTA
8c. LIQUIDOS INMISCIBLES
8b. TIPO PELICULA
8d. CONDENSADO HOMOGENEO
(FORMACION DE NEBLINA)
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
PDVSA MDP–05–E–01
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 115
Indice volumen
Indice norma
Fig 9. TIPOS DE INTERCAMBIADORES DE PLACA
(c)
(b)
(a)
9a. DIAGRAMAS ESQUEMATICOS
DE TRES TIPOS DE
INTERCAMBIADORES DE
PLACAS EN ESPIRAL
PLACA EXTERNA
MOVIBLE
PLACA EXTERNA
FIJA
BARRA SUSTENTADORA
COLUMNA
SOPORTE
CONJUNTO
DE PLACAS
O PLANCHAS
BARRA SUSTENTADORA
PERNO DE COMPRESION
9b. VISTA DE UN INTERCAMBIADOR
DE PLACAS CON EMPACADURAS
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
TRANSFERENCIA DE CALOR
INTERCAMBIADORES DE CALOR
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–05–E–01
REVISION
FECHA
0
JUL.95
Página 116
Indice norma
Fig 9. TIPOS DE INTERCAMBIADORES DE PLACA (CONT.)
MATRIZ LISA
FLUIDO 2
TABIQUE SEPARADOR
FLUIDO 1
MATRIZ POROSA
9c. SECCION DE UN INTERCAMBIADOR
DE PLACAS CON ALETAS
9d. INTERCAMBIADOR LAMELLA