CondensadoresRehervidores

8/4/2019 CondensadoresRehervidores

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Tipos de Rehervidores

En lo que respecta a la manera de cmo circula el fluido deproceso, se tienen dos tipos bsicos de rehervidores :

Circulacin natural que incluye a lostermosifones y rehervidores incrustado indirectos. Entre ellos tenemos Rehervidores

de Termosifon de un solo paso, rehervidoresTipos de flujo preferencial

Circulacin forzada, que incluye a los rehervidores tipo

horno. Entre ellos tenemos Rehervidores deTermosifon de un solo paso, rehervidores de flujopreferencial


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Circulacin NaturalEl movimiento del fluido se produce por una diferencia de densidadcreada en el sistema creada por la entrada de calor al sistema.

Termosifn de un solo paso (once trought): se caracterizan portomar el lquido a rehervir del plato de fondo de la columna,mediante un plato de retiro total. El lquido pasa por el termosifnuna vez y fluye hacia el sumidero fondo. El vapor y el lquido que

salen del rehervidor, se separan en el sumidero. El vapor sube parala destilacin, y el lquido sale como producto de la torre.

Termosifones de Recirculacin: el lquido del plato de fondo cae alfondo sumidero de la columna. En esta zona, se sucedecontinuamente la separacin vapor-lquido del material rehervido,mezclndose el lquido separado con el correspondiente al plato defondo. Parte de esta mezcla lquida se remueve como producto defondo, y el resto se alimenta al rehervidor.


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Circulacin Natural

Termosifn de flujo preferencial: es muy semejante a lostermosifones de recirculacin, con la diferencia que el fondo de lacolumna tiene deflectores que separan al lquido que se remuevecomo producto de fondo, del lquido que se alimenta al rehervidor.


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Circulacin Forzada

Rehervidores de Bombeo Directo: consisten en un intercambiadorconvencional alimentado por una bomba. La vaporizacin puededarse en el lado de la carcaza o en el lado de los tubos.

Se usan cuando: Se tienen fluidos sucios y es necesaria una circulacin positiva Cuando se requiere una alta velocidad de circulacin y/o un bajo

incremento en temperatura para minimizar la degradacin trmicadel producto de fondo

Cuando el tamao del rehervidor de circulacin natural serairracionalmente grande (requiriendo carcazas mltiples y tuberas

complejas) Para servicios donde el cabezal hidrosttico est limitado


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Circulacin Forzada

Rehervidores Tipo Horno: consiste en un rehervidor con llamasalimentado por una bomba. Los rehervidores con llamas son el tipode instalacin ms costosa. Estos son usados normalmente slocuando el nivel de temperatura requerido para rehervir es mayorque el obtenido por el vapor o una corriente de proceso.

Rehervidores de Marmita: (kettle reboilers) son un caso especial

de los rehervidores de un solo paso, ya que el retiro del producto defondo se hace en el rehervidor, no en el fondo de la columna. Estetipo de rehervidor es, principalmente, un termosifn. Normalmenteconsta de un haz de tubo en U (fluido limpio para calentamiento)encerrado en una carcaza suficientemente grande que provee un

espacio apropiado para la separacin del lquido y el vapor arribadel haz y un espacio para acumulamiento de lquido debajo del haz


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Clasificacin de Acuerdo a la

Orientacin de la Carcaza Horizontales. consiste en un intercambiador convencional de tubo

y carcaza. El fluido de proceso es vaporizado en la carcaza y, poresto, este tipo debe ser restringido para servicios que oscilen entrelimpios a moderadamente sucios. Vaporizacin restringida a 50%

Vertical. consiste en un intercambiador convencional de tubo y

carcaza conectado directamente a la torre. El espacio para laacumulacin del producto de fondo y para la separacin del lquidoy vapor estn incluidos en la seccin de fondo de la torre.Generalmente, la instalacin ms econmica es la del rehervidortipo termosifn vertical. Si estos estn soportados directamente dela torre, la lnea de descarga del fluido de proceso es bastantecorta, minimizando la cada de presin del vapor y el costo. El fluidodel proceso (generalmente el ms sucio) es pasado por los tubos,haciendo as la limpieza y el mantenimiento normal ms fcil.Mximo 50% de vaporizacin, comunmente 30%.


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INTERCAMBIADORES

DE

PLACAS


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Estas unidades consisten en un conjunto de planchas demetal muy delgadas y corrugadas, mantenidas juntas en

un bastidor y selladas en sus bordes, para prevenirfugas hacia afuera, por una empacadura compresible,formando as una serie de pasadizos estrechos einterconectados, a travs de los cuales son bombeadoslos fluidos. El fluido caliente y el fro siguen pasadizosalternos y el calor es transferido a travs de las planchascon una resistencia trmica relativamente baja. El

bastidor es una estructura rgida formado por una placafija en un extremo y una columna de soporte en el otro,conectados ambos en el tope por una barra desustentacin y en el fondo por un riel gua

Definicin


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Configuracin Bsica


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Componentes Bsicos


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Funcin de Componentes


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1.Alta eficiencia trmica, altos coeficientes

individuales de transferencia2. flexibilidad en el diseo

3. Facilidad para adicionar o quitar placas4.Menor tendencia al ensuciamientodebido a al alta turbulencia

5.Muy compactos, bajo peso y fcilmantenimiento

Ventajas y reas de uso potencial


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6. No existen problemas de vibracin y de

expansin trmica.7.Solo las superficies de transferencia y

conexiones para el manejo del fluido sefabrican de materiales resistentes a lacorrosin



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100

24

3

Costo/m2

Superficie de transmisin (m2)

1

200

1 Tubular todo acero inoxidable.

2 Tubular todo acero inoxidable, carcasa Acero al carbono

3 Tubular todo acero al carbono

4 Placas, Acero inoxidable


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Cuando se requiere alta efectividadtrmica,

Limitaciones de espacio y peso

Cuando se requiera limpieza fcil ysencilla



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Desventajas

Empaques pueden daarse fcilmente.

Temperatura mxima de diseo baja. Presin mxima de diseo baja.

Incompatibilidad entre el empaque y elfluido.

Presin < 20 Atm. Temperaturas < 260C

Alto DP.


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Arreglo de Flujo


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Pases en Intercambiadores


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Pases en Intercambiadores

C f S


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Configuracin para Servicio


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Patrones de Flujos utilizados

Serie

Paralelo Disposicin en U

Disposicin en Z

Flujo Complejo


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Placas Trmicas y canales de Flujo

Paralelo

Nc=Np-1

Placas que no transfieren calor

Nc= canales de flujo

Np= numero de placas de transf.


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Tipos de Placas


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Tipos de Placas


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Placas y Empacaduras


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Empacaduras

Intercambiador de Placas


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Intercambiador de Placas

Dimensiones Tpicas

Placas ancho (a), altura (l), espesor (e). Placas hasta 4,3 m de altura y 1,1 m deancho.

reas 0,01 a 3,6 m2. Equipos con 700 placas, 2500 m2 y flujos de

18000 gal/min.

Relacin l/a = 1,8. Espesor (e)= 0,5 a 1,2mm. Espaciamiento entre placas de 2 a 5mm.


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Diseo

Suposiciones

Q perdido = 0 No hay acumulacin de gases dentro del

equipo

Coeficiente de transmisin de calor es ctte.

En flujo paralelo, las corrientes son iguales.


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Diseo

Datos Wc,Wf, Te,Ts,te

Propiedades de fluidos (densidad, viscosidad,

conductividad, capacidad calorfica) Caractersticas de las placas: conductividad

trmica, longitud de la placa (l), ancho de laplaca (a), distancia entre las placas (b),espesor de la placa (e).


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Diseo

Placa:

L

b

a

k. Conductividad Trmica

De = 4rH

De= 4ab/2(a+b)

Para el Re:


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Diseo

Metodo Corto de Diseo

1. Balance de calor que involucra los fluidos. Seobtienen algunas temperaturas faltantes

2.Determinacin del numero de unidades de

transferencia trmica NUT, mediante lassiguientes expresiones:

T)ml(

Ts)-(Te

=NUT T)ml(

te)-(ts

=NUT

=

teTstsTe

Tml

ln

te)-(Ts-ts)-(Te

Di


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4. Calcular el factor de correccin F de la

diferencia media logartmica detemperatura con el valor del NUT y elnumero de pasos de los fluidos

NUT6 usar placas largas y estrechas

Diseo

Di


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Diseo

5. Determinacin del Reynolds de cada corriente.

Flujo en serie

Flujo en paralelo

n es el numero de canales de cada fluido.

GDeRe =

(G/n)DeRe =

bba

RhDe 2)(2

4ab4 =

+==

Di


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Diseo

6. Calculo de los coeficientes individuales detransferencia de calor (h)

En rgimen turbulento

C: 0,15-0,4

X: 0,65- 0,8

Y:0,3-0,45 generalmente 0,333Z: 0,05-0,2

z

ww

myNu

=

PrReC x

k

DehNu

=

Di


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Diseo

6. Calculo de los coeficientes individuales detransferencia de calor (h)

Utilizando valores promedios de Re y Pr y en rgimenturbulento

15,0

333,00,668 PrRe0,374

=

ww

mNu

65,00,65 PrRe0,2536 =Nu

Di


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Diseo

6. Calculo de los coeficientes individuales de transferencia decalor (h)

Utilizando valores promedios de Re y Pr y en rgimen turbulento

donde:

C: 1,86-4,5 dependiendo de la geometraL: longitud nominal de la placa.

4,00,65bL

PrRe)0,0505-0,383( =Nu

14,0333,0

PrReC

=

w

m

L

DeNu

Di


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Diseo

7. Calculo del coeficiente global de transferencia decalor (U).

e: espesor de la placa en m.k: conductividad termica del material, Kcal/hmCRc, Rf: factores de ensuciamiento de los fluidos caliente

y frio. Existen valores tabulados para intercambiadoresde placas.

RfRchf

keU

placa ++++=1

)/(hc

11

Diseo


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Diseo

8. Calculo del rea total de transmisin de calor

9. Numero de placas trmicas

Ap: rea de una placaAT: rea total

FTU

QA

FTQ

ml

T

ml

)(

)(UAT

=

=

p

T

A

ANpt =

Diseo


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Diseo

10. Calculo de P para cada fluido:

G: kg/hm2, densidad del flujo msico por canalg: m/h2

De: m

: kg/m3L: en m. Longitud de la placa.

El factor de friccin es 10 a 60 veces superior que los de carcaza y tubos

Se cuentan con graficas en donde se muestran los factores de friccin de acuerdoal tipo de placa

cggDe

LgG

fP

2

2=

0,3(Re)2,5=f

Diseo


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Diseo

Calculo de hi,ho Ec. (10-15) H= f( cp, ,pr,Re, Nu)

Calculo de U Ec. ( 22) U=f(hi,ho, kp, R)

rea de Transmisin A= Q/UmMLDTc

Numero de placas N = A/Aplaca

Verificar cada de Presin (Ec. 23/24/25)


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Condensadores


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Condensadores

Los condensadores son similares a losintercambiadores de tubo y coraza, con la

diferencia que el espaciado entre bafles es elmayor posible, lB=Ds.Cuatro configuraciones son posibles:

Horizontal, con condensacin en la coraza ymedio de enfriamiento en los tubos.

Horizontal, con condensacin en tubosVertical, con condensacin en la corazaVertical, con condensacin en los tubos


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Some arrangements of shell-and-tube condensers. (a) Condensate inside tubes, vertical upflow. (b) Inside tubes,vertical downflow. (c) Outside tubes, vertical downflow. (d) Condensate outside horizontal tubes

Condensadores


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Condensadores

Los condensadores por el lado de coraza y losverticales por tubos son los mas usados. Elintercambiador horizontal con condensacin porlos tubos se utiliza para arreglos de

calentadores o vaporizadores donde lacondensacin del vapor (medio de calefaccin)se lleva a cabo por los tubos.

Dos pasos por tubos es lo usual cuando se tieneebullicin o condensacin por los tubos.

Caractersticas de Condensadores


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Condensacin por tubos (flujo vertical descendente)Tubos de 12 -25 mm de dimetro.

Desventaja: para fluidos sucios por coraza lalimpieza ofrece gran dificultad

Condensacin por tubos (flujo vertical ascendente)

Comnmente usados como condensadoresparciales.Tubos no mayores a 6 -10 ft de largo con dimetrosde 10 mm o mas.Desventaja: posible inundacin con condensado enel fondo de los tubos.



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Condensacin externa a los tubosRequiere una buena distribucin del refrigerante por

los tubos, y adems de un sumidero y bomba pararetornar el refrigerante a la torre de enfriamiento.Ventaja: alto coeficiente de transferencia de calor

del lado del refrigerante y fcil limpiezaDesventaja: el drenaje del condensado es unadesventaja para mezclas con amplio rango de

ebullicin. Condensacin interna en tubos horizontalesSe emplea en los enfriadores con aire donde es la

forma mas viable o adecuada.



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Condensacin externa en tubos horizontalesLa inundacin de los tubos puede ser controlada

asegurando el subenfriamiento del condensado opor control de la presin aguas arriba regulando latasa de condensado.

Tubos aleteados son usados y ofrecen beneficios,pero con fluidos cuya tensin superficial sea mayora 50 dynas/cm no es posible debido a laacumulacin del liquido en las aletas.Facil limpieza de lado del refrigerante en caso deser corrosivo o sucio.


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Intercambiadores de calor

Aplicacin:

rea< 100 ft2 doble tuborea>100 ft2 carcaza y tubo

rea>2000 ft2 Fin Fan

Intercambiadores de Aire


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F

IN

FAN

Esquema Bsico de Enfriador


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Esquema Bsico de Enfriador

Clasificacin


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Clasificacin

Circulacin Forzada

El banco de tubos esta colocado a ladescarga del ventilador.

Circulacin inducida El banco de tubos esta colocado antes del

ventilador.

ENFRIADORES CON AIRE


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USOS


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REFINACION

GAS PETROQUIMICA

Plataformas Costa Afuera Instalaciones en Lago

REFINACION


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GAS NATURAL


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COMPRESION DE GAS


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COMPRESION DE GAS

CONSTRUCCION DE ENFRIADORES


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Esquema de Control de Flujo de


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Aire

ENFRIADOR DE TUBOSINCLINADOS


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DETALLE DECONSTRUCCIONDE ENFRIADORES


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Circulacin Inducida


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Ventajas Mejor distribucin de aire.

Baja posibilidad de recirculacin de aire caliente

Menor efecto por condiciones ambientales En caso de falla, el tiro natural mantiene flujo de aire.

Desventajas Alto Consumo de Potencia

Temperatura de salida del aire limitada a 200F.

Temperatura de fluido de procesos limitada a 350F

Problemas de mantenimiento por accesibilidad acomponentes.

Circulacin Forzada


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Ventajas Menor consumo de potencia

Mejor accesibilidad para mantenimiento

Fcil adaptacin para operar en climas fros.

Desventajas Mala distribucin de flujo de aire

Alta posibilidad de recirculacin. Bajo flujo por circulacin natural.

Afectado por condiciones climticas.

Configuracin de Enfriadores


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ENFRIADOR DE TUBOSINCLINADOS


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DIMENSIONES TIPICAS


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VENTILADOR Dimetro de Ventilador: 3-28 ft

Usualmente: 14-16 ft

Velocidad de ventilador.


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Tubos


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MATERIALES


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DISEO


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Datos Generales Fluido a enfriar, flujo, P, T1,T2

Temperatura de aire, t1

Uo= f( Fluido, T)

Suponer de los Tubos: OD, pitch,

ntubos/columnaPOR LO GENERAL 4-6 TUBOS POR COLUMNA

G

DISEO


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Datos Generales Fluido a enfriar, flujo, P, T1,T2 Temperatura de aire, t1

Uo= f( Fluido, T)

Ecuaciones Bsicas: t2-t1=0.005xFrxUox(T-t1)

T2-T1

Fr

Determina FrDetermina t2


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Graficas de Ft para enfriadores


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Diseo


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Ecuaciones Bsicas

Q=Wfxcpx(T1-T2)

Q=Waxcpx(t2-t1)

Q=UoxAxMLDTc MLDTC=FtxMLDT Ft=f(P,R)

Determinar A

Determinar Q

Determinar Wa

Diseo


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Dimensiones del Fin-Fan Unit Width

Tube lengh Fan/unit

Tube rows in depth


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Date post:	07-Apr-2018
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