Evolucion de Las Tecnicas de Diseño de Intercambiadores de Calor

 

Jaime Perez Karem YAdira

Evolucion de las tecnicas de diseño de intercambiadores de calor La mayoría de los intercambiadores de calor c alor de tubo y coraza han sido diseñados por medio del método descrito en Kern´s , Proceso de transferencia de calor , debido a la “

”

culminación de un periodo de descubrimientos en el intercambio de calor, c alor, aun cuando existían problemas computacionales para resolver el sistema, y existían entendimientos insuficientes, pero con una ingeniosa aproximación. Despues de la segunda guerra mundial, mundial, dado algunos acontecimientos, se busco e invirtió en solucionar problemas en transferencia de calor nunca antes encontrados, e ncontrados, como para campos de energía nuclear, cohetes y soluciones aeroespaciales, todo de importancia estratégica y militar, pero poco aplicables a problemas industriales, además de que los resultados fueron suprimidos de conocimiento popular y entre científicos. Debido a la guerra, la necesidad de computadoras de alta velocidad digital ayudo a mejorar los cálculos computacionales para el diseño de los intercambiadores, pero a pesar de los avances, una computadora nunca podrá realizar aun mas que lo que el programador puede pensar. El proceso de diseño de un intercambiador de calor involucra dos actividades diferentes, diseño y clasificación. La clasificación es la evaluación de las especificaciones de funcionamiento del intercambiador, mientras el diseño es la determinación de los parámetros de construcción para un intercambiador desconocido con condiciones dadas. El rendimiento del intercambiador esta dado por ciertas ecuaciones (1,2,3) para el balance de calor entre el fluido caliente y frío. La clasificación de los intercambiadores en completamente geométrica, geomét rica, y debe satisfacer ciertas condiciones de proceso como la resistencia y la presión. Para efectos practicos un intercambiador especifico debe producir mas o menos su requerimiento bajo el diseño. En el diseño debe contemplarse el termino de resistencia térmica que se interpreta como una expresión de factor de seguridad para mejorar la operación del intercambiador. Para el diseño de un intercambiador intercambiador se deben especificar algunas condiciones como el deber de calor, caudales, temperaturas, y las caídas de presión máxima o velocidades. El proceso de diseño consiste en la determinación de la geometría optima para tales especificaciones. El diseño puede tener ciertos problemas, pero uno solo puede tener múltiples soluciones, por lo que a fin de cuentas c uentas se involucran los costos, un fácil mantenimiento y frecuencia de e este. ste. Antes del proceso de diseño, se necesita un análisis preliminar muy simple para el tamaño probable del intercambiador, intercambiador, para así proporcionar los parámetros necesarios o mínimos para construirlo generalmente mediante programas de computo.

 

Jaime Perez Karem YAdira

Es importante tomas decisiones sobre donde debe ser colocado c olocado que fluido, en la carcasa o en el tubo, pues muchas otras consideraciones afectan esta. Algunos factores que influyen son: la presión del fluido, corrosión, ensuciamiento y limpieza, viscosidad del fluido, presión de utilización de gota (dado por la velocidad del fluido, el numero de pasadas, longitud de los tubos, y el diámetro de ellos), análisis del perfil de temperatura, selección de elementos de diseño, la ingeniería contra la precisión (intervienen los costos en la ingeniería). La identificación de casos límites requieren un análisis especifico para un diseño particular, con un factor limitante que influencia en el diseño como el coeficiente de transferencia de calor, la presión de gota, y la resistencia a las incrustaciones. El análisis intermediario y los resultados finales, son dados después de análisis de diseño, por computadora para el numero mínimo de intercambiadores en serie o paralelo de mínimo tamaño y para la menor perdida de calor. El análisis de diseño lógico debe determinar el número de intercambiadores en paralelo, en serie, el más pequeño para tener los requerimientos de presión de gota, y la máxima transferencia de calor. Para el análisis de resultados finales se sugieren seguir ciertos pasos: geometría, resistencia térmica, factor de sobre diseño, distribución y utilización de presión de gota, velocidades de flujo, distribución de flujo, análisis y diseño de bafles, diferencia efectiva de temperatura, coeficientes de transferencia de calor y análisis de vibración.