Manual de Consulta Intecambiadores de Calor

Intercambiadores de Calor

Manual de Consulta

pertinentes, que son muchos, para finalizar la tarea exitosamente, culminando en una selección sensata, práctica y económica. Como la fuerza impulsora primaria del intercambio de calor es la diferencia de temperatura, y su magnitud es importante para determinar el área de intercambio (y el tamaño y costo del intercambiador) es importante considerar las temperaturas de operación. La diferencia media logarítmica de temperatura (LMTD) es una buena medida de la fuerza impulsara del flujo calórico en el intercambiador. Diferencias de temperatura de salida cercanas entre sí, entre la temperatura de salida de un fluido y la de entrada de otro, dan como resultado bajos valores de LMTD. Esto es algo deseable, porque cuantas más pequeñas sean las diferencias de temperatura de salida, más eficiente desde el punto de vista energético será el intercambio. Pero recuerde que un valor bajo de LMTD dará como consecuencia equipos más grandes y por lo tanto más caros, con base a la ecuación (34), en función de la LMTD: Es decir, el área es inversamente proporcional a la LMTD. Si las temperaturas de operación vienen impuestas por las condiciones del proceso, no hay mucho que se pueda hacer al respecto. Sin embargo, muchas veces se está en libertad de elegir una o más temperaturas posibles. Para esto no hay reglas fijas. Se deberá elegir temperaturas tales que los valores de LMTD no sean ni demasiado bajos ni demasiado altos. Si la LMTD es demasiado baja, la unidad resultará sobredimensionada. Si la LMTD es demasiado alta, puede haber deterioro del material por sobrecalentamiento (por supuesto, solamente en caso de sensibilidad al calor), depósito de sales, o efectos adversos similares. Una regla empírica es: la diferencia de temperatura menor (extremo frío) debería ser mayor de 5.6°C (10°F), y la diferencia de temperatura mayor (extremo caliente) debería ser mayor de 22.2°C (40°F) para tener un buen servicio en una amplia mayoría de aplicaciones. Uno de los parámetros de diseño más importantes es el depósito de suciedad que inevitablemente se produce en intercambiadores, con pocas excepciones. El tamaño y costo de un intercambiador está relacionado con el grado de ensuciamiento esperable. La estimación del mismo es mayormente adivinada. También resulta muy difícil de determinar experimentalmente, debido a que es prácticamente imposible reproducir exactamente las condiciones de proceso en laboratorio. La estimación del factor de ensuciamiento debería basarse, cuando sea posible, en la experiencia adquirida con fluidos de la misma clase, en condiciones similares a las de operación en el caso a evaluar. El ensuciamiento depende y varía con el material de los tubos, el tipo de fluido, las temperaturas, velocidades, espaciado y corte de deflectores, y muchas otras variables operativas y geométricas. El peso de cada variable en la determinación del factor de ensuciamiento es difícil de establecer, y cada caso deberá ser considerado individualmente. Por todo lo expuesto, la selección de un factor de ensuciamiento es más o menos una pregunta sin respuestas precisas en la mayoría de los casos. Considerando que los valores de factores de ensuciamiento varían de 0.0002 m 2 °C h/kcal a 0.002 m 2 °C h/kcal (0.001 a 0.01 ft 2 °F h/BTU) se deduce que el error posible en la evaluación es de alrededor de diez a uno. Si los valores del coeficiente pelicular del lado de tubos y de coraza son ambos altos y hay ensuciamiento importante, entonces la resistencia del ensuciamiento será controlante. En estas condiciones, un error del 100% es muy significativo, y origina mayor variación de tamaño y costo del intercambiador que cualquier inexactitud posible en el método de cálculo. Errores del 500% en la evaluación del ensuciamiento no son raros. Buena parte de los reclamos a fabricantes por mala operación de los equipos se deben al error en la evaluación del ensuciamiento. U LMTD A Q UA LMTD Q ⇒ = =

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