TRANSFERENCIA DE CALOR

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

TRANSFERENCIA DE CALOR

PROFESOR: ÓSCAR RIVERO

CHAVEZ HUERTA CARLOS

05/11/2015

TRANSFERENCIA DE CALOR

NORMAS ASTM

Las normas de ASTM se crean usando un procedimiento que adopta los principios del Convenio de barreras técnicas al comercio de la Organización Mundial del Comercio (World Trade Organization Technical Barriers to Trade Agreement). El proceso de creación de normas de ASTM es abierto y transparente; lo que permite que tanto individuos como gobiernos participen directamente, y como iguales, en una decisión global consensuada.

Las normas de ASTM International se usan en investigaciones y proyectos de desarrollo, sistemas de calidad, comprobación y aceptación de productos y transacciones comerciales por todo el mundo. Son unos de los componentes integrales de las estrategias comerciales competitivas de hoy en día.

Estas normas son utilizadas y aceptadas mundialmente y abarcan áreas tales como metales, pinturas, plásticos, textiles, petróleo, construcción, energía, el medio ambiente, productos para consumidores, dispositivos y servicios médicos y productos electrónicos.

INTERCAMBIADORES DE CALOR.-

La aplicación de los principios de la transferencia de calor al diseño de un equipo destinado a cubrir un objeto determinado en ingeniería, es de capital importancia, porque al aplicar los principios al diseño, se debe trabajar en la consecución del importante logro que supone el desarrollo de un producto para obtener provecho económico.

El equipo de transferencia de calor se define por las funciones que desempeña en un proceso. Los intercambiadores recuperan calor entre dos corrientes en un proceso. Los calentadores se usan primeramente para calentar fluidos de proceso, y generalmente se usa vapor con este fin. Los enfriadores se emplean para enfriar fluidos en un proceso, el agua es el medio enfriador principal. Los condensadores son enfriadores cuyo propósito principal es eliminar calor latente en lugar de calor sensible. Los hervidores tienen el propósito de suplir los requerimientos de calor en los procesos como calor latente. Los evaporadores se emplean para la concentración de soluciones por evaporación de agua u otro fluido. En general, un cambiador de calor es un aparato recorrido por dos o más medios, uno de los cuales cede a los demás calor o frío.{3} Si un proceso químico debe desarrollarse de una forma prevista de antemano, será preciso realizarlo a una determinada temperatura. Las reacciones ponen en juego, en general, considerables cantidades de calor. Casi siempre resulta conveniente enfriar los productos de la reacción en un enfriador. El calor así recuperado, puede utilizarse para recalentar otros productos o para precalentar los empleados en el propio proceso. Incluso es obligado a veces proceder a este precalentamiento, a fin de obtener temperaturas bastantes elevadas para que el proceso de fabricación se desenvuelva normalmente. Se ha reconocido que el empleo juicioso de los balances térmicos conduce a resultados interesantes, en lo que respecta a la rentabilidad.

TIPOS DE INTERCAMBIADORES DE CALOR.-

TRANSFERENCIA DE CALOR

Los intercambiadores de calor se pueden clasificar en muchas formas diferentes. Una forma consiste en basar la clasificación en las direcciones relativ0as del flujo de los fluidos calientes y frío, dando lugar a términos como fluidos paralelos, cuando ambos fluidos se mueven en la misma dirección; flujo encontrado, cuando los fluidos se mueven en paralelo pero en sentido opuesto; y flujo cruzado, cuando las direcciones de flujo son mutuamente perpendiculares.

Otra manera de clasificar los intercambiadores de calor, es mediante la estructura y uso de los mismos, como se muestra a continuación:

.- INTERCAMBIADORES DE CORAZA Y TUBO:

Los intercambiadores del tipo de coraza y tubo (como el mostrado en la figura # 3) constituyen la parte más importantes de los equipos de transferencia de calor sin combustión en las plantas de procesos químicos. (aun cuando se está haciendo cada vez mayor hincapié en otros diseños).

Las partes principales son dos juegos de tubos concéntricos, dos tés conectoras, un cabezal de retorno y un codo en “U”. La tubería interior se soporta en la exterior mediante estoperos y el fluido entra a el tubo interior a través de una conexión roscada localizada en al parte externa del intercambiador.

Las tés tienen boquillas o conexiones roscadas que permiten la entrada y salida del fluido, el ánulo que cruza de una sección a otra a través del cabezal de retorno.

La tubería interior se conecta mediante una conexión en “U” que está generalmente expuesta, pues no representa una superficie considerable para la transferencia de calor, cuando se arregla en dos pasos, como en la figura anterior, la unidad se llama horquilla.

2.2 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL INTERCAMBIADOR DE TUBOS CONCÉNTRICOS.

2.2.1 VENTAJAS.

Diseño: Es muy fácil realizar sus partes estándar para un posterior montaje.

Montaje: Se puede ensamblar en cualquier taller de plomería.

Costos: Proporciona superficies de transferencia de calor a bajo costo.

2.2.2. DESVENTAJAS.

Transferencia: La principal desventaja es la pequeña superficie de transferencia de calor contenida en una horquilla simple.

Fugas: Cuando se usa con un equipo de destilación se requiere gran número de horquillas y en cada horquilla existe la posibilidad de fugas debido a las conexiones.

TRANSFERENCIA DE CALOR

Espacio: Para los procesos industriales que requieren grandes superficies de transferencia de calo, se necesitan gran número de equipos, los que no se pueden acomodar en pequeños espacios. se recomienda el uso de tubos concéntricos para superficies pequeñas (100-200 ft2).

Mantenimiento: El tiempo y gastos requeridos para desmontarlos y realizar limpiezas son prohibitivos, comparados con otros tipos de equipos.

2.3. Posición de los fluidos

La colocación de los fluidos depende de varios factores, el más importante es el de colocar el de fluido caliente en el tubo interior con el objetivo de que no halla pérdidas de calor por convección al medio exterior (aire). También hay otros factores que suprimen a este como por ejemplo que el fluido sea corrosivo o tóxico en caso de este se colocara este fluido en el tubo interior porque es preferible que se dañe el tubo interior que el exterior para evitar perdidas de este fluido, además si llegara haber un escape el medio ambiente no estaría en peligro ya porque el fluido tóxico se encuentra en la tubería interior. La colocación de los fluidos depende también de la caída de presión en los tubos, ya que la caída de presión de cada tubo debe ser menor a la presión disponible de cada uno.

2.4. Temperatura

Por conveniencia, el método para calcular la diferencia de temperaturas entre dos fluidos, deberá emplear únicamente las temperaturas de proceso, ya que en general son las únicas que se conoce.

Para utilizar esta diferencia de temperaturas se debe aceptar las siguientes 5 suposiciones:

El coeficiente total de transferencia de calor U es constante en toda la trayectoria.

Las libras por horas de fluido que fluye son constantes, obedeciendo los requerimientos de estado estable.

El calor específico es constante en toda la trayectoria.

No hay cambios parciales de fase en el sistema, por ejemplo vaporización o condensación.

Las pérdidas de calor son despreciables.