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Intercambiadores Intercambiadores de Calor:de Calor:

CARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS

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Definición:Definición:

• Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir para transferir calorcalor de un fluido a otro, sea que estos de un fluido a otro, sea que estos estén separados por una barrera sólida o que se estén separados por una barrera sólida o que se encuentren en contacto. Son parte esencial de los encuentren en contacto. Son parte esencial de los dispositivos de dispositivos de refrigeraciónrefrigeración, , acondicionamiento de acondicionamiento de AireAire, producción de , producción de EnergíaEnergía y procesamiento y procesamiento QuímicoQuímico..

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Tipos de Intercambiadores de CalorTipos de Intercambiadores de Calor

• Dada la multitud de aplicaciones de estos dispositivos, Dada la multitud de aplicaciones de estos dispositivos, se puede realizar una clasificación dependiendo de su se puede realizar una clasificación dependiendo de su construcción. Para la elección del mismo se consideran construcción. Para la elección del mismo se consideran aspectos como tipo de fluido, densidad, viscosidad, aspectos como tipo de fluido, densidad, viscosidad, contenido en sólidos, límite de temperaturas, contenido en sólidos, límite de temperaturas, conductividad térmica, etcconductividad térmica, etc..

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Partes PrincipalesPartes Principales

• La satisfacción de muchas demandas industriales requiere el uso de un gran número de horquillas de doble tubo. Estas consumen considerable área superficial así como presentan un número considerable de puntos en los cuales puede haber fugas. Cuando se requieren superficies grandes de transferencia de calor, pueden ser mejor obtenidas por medio de equipo de tubo y coraza.

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Intercambiador de Doble TuboIntercambiador de Doble Tubo

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

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Deflectores SegmentadosDeflectores Segmentados

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Intercambiador de PlacasIntercambiador de Placas

• De placas: formados por un De placas: formados por un conjunto de placas de metal conjunto de placas de metal corrugadas (acero inoxidable, corrugadas (acero inoxidable, titanio, etc.) contenidas en un titanio, etc.) contenidas en un bastidor. El sellado de las bastidor. El sellado de las placas se realiza mediante placas se realiza mediante juntas o bien pueden estar juntas o bien pueden estar soldadassoldadas..

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Intercambiador de Tubos en UIntercambiador de Tubos en U

• Tubulares: formados Tubulares: formados por un haz de tubos por un haz de tubos corrugados o no, corrugados o no, realizado en diversos realizado en diversos materiales. El haz de materiales. El haz de tubos se ubica dentro de tubos se ubica dentro de una carcasa para una carcasa para permitir el intercambio permitir el intercambio con el fluido a calentar o con el fluido a calentar o enfriar.enfriar.

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Intercambiador de Tubo AleteadoIntercambiador de Tubo Aleteado

• Tubo aleteado: se Tubo aleteado: se compone de un tubo o compone de un tubo o haz de tubos a los que se haz de tubos a los que se sueldan aletas de sueldan aletas de diferentes tamaños y diferentes tamaños y grosores para permitir el grosores para permitir el intercambio entre intercambio entre fluidos y gases. P. ej., fluidos y gases. P. ej., radiador de un vehículoradiador de un vehículo

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Intercambiador de Un solo pasoIntercambiador de Un solo paso

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Intercambiador de Tubos en EspiralIntercambiador de Tubos en Espiral

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Intercambiador de Flujo TransversalIntercambiador de Flujo Transversal

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Intercambiador de Cabezal Flotante Intercambiador de Cabezal Flotante InternoInterno

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Intercambiador de Espejo FijoIntercambiador de Espejo Fijo

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Intercambiador de Cabezal Flotante con Intercambiador de Cabezal Flotante con Empaque ExteriorEmpaque Exterior

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Intercambiador de Calor de Tubos en UIntercambiador de Calor de Tubos en U

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Rehervidor de Cabezal Flotante de CalderaRehervidor de Cabezal Flotante de Caldera

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Intercambiador con Espejo empaquetado y Intercambiador con Espejo empaquetado y Anillo de Cierre HidráulicoAnillo de Cierre Hidráulico

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Aplicaciones IndustrialesAplicaciones Industriales

• Industria alimentaria: enfriamiento, terminación y pasteurización Industria alimentaria: enfriamiento, terminación y pasteurización de leche, zumos, bebidas carbonatadas, salsas, vinagres, vino, de leche, zumos, bebidas carbonatadas, salsas, vinagres, vino, jarabe de azúcar, aceite, etc. jarabe de azúcar, aceite, etc.

• Industria química y petroquímica: producción de combustibles, Industria química y petroquímica: producción de combustibles, etanol, biodiésel, disolventes, pinturas, pasta de papel, aceites etanol, biodiésel, disolventes, pinturas, pasta de papel, aceites industriales, plantas de cogeneración, etc. industriales, plantas de cogeneración, etc.

• Industria del Industria del Aire acondicionadoAire acondicionado: cualquier proceso que implique : cualquier proceso que implique enfriamiento o calentamiento de los gases. enfriamiento o calentamiento de los gases.

• Calefacción y Calefacción y Energía SolarEnergía Solar: producción de agua caliente : producción de agua caliente sanitaria, calentamiento de piscinas, producción de agua caliente sanitaria, calentamiento de piscinas, producción de agua caliente mediante paneles solares, etc. mediante paneles solares, etc.

• Industria marina: enfriamiento de motores y lubricantes mediante Industria marina: enfriamiento de motores y lubricantes mediante el empleo del agua del mar. el empleo del agua del mar.

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Efectividad de un IntercambiadorEfectividad de un Intercambiador

• La efectividad de transferencia de calor se define como la razón La efectividad de transferencia de calor se define como la razón de la transferencia de calor lograda en un intercambiador de de la transferencia de calor lograda en un intercambiador de calor a la máxima transferencia posible, si se dispusiera de calor a la máxima transferencia posible, si se dispusiera de área infinita de transferencia de calor. área infinita de transferencia de calor.

• En contra flujo, es aparente que conforme aumenta el área del En contra flujo, es aparente que conforme aumenta el área del intercambiador de calor, la temperatura de salida del fluido intercambiador de calor, la temperatura de salida del fluido mismo se aproxima a la temperatura de entrada del fluido mismo se aproxima a la temperatura de entrada del fluido máximo en el límite conforme el área se aproxima al infinito.máximo en el límite conforme el área se aproxima al infinito.

• En el caso del flujo paralelo, un área infinita solo significa que la En el caso del flujo paralelo, un área infinita solo significa que la temperatura de ambos fluidos sería la lograda si se permitiera temperatura de ambos fluidos sería la lograda si se permitiera que ambos se mezclaran libremente en un intercambiador de que ambos se mezclaran libremente en un intercambiador de tipo abierto.tipo abierto.

Inspección

• Conjunto de actividades que deben realizarse para determinar la condición de un componente.

• Estas actividades incluyen:– ensayos destructivos y no destructivos,– mediciones, etc.

• Cada componente inspeccionado, se tiene siempre un resultado de inspección, que debe analizarse y

documentarse.21

Inspección

• Las metodologías de inspección que utilizan

“análisis de riesgo” se basan en parámetros– operacionales, – materiales de construcción,– medio ambiente y – condiciones reales de los equipos (luego de

haber prestado servicio durante varios años).

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Inspección

• Este enfoque está reemplazando a los sistemas de “inspección basada en el tiempo”; los cuales consisten en la inspección periódica del 100% de los equipos.

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RBI• Implementación de estrategias de inspección

para reducir el riesgo de falla a un nivel aceptable.

• Por otro lado, a partir de un ranking de criticidades se pueden identificar los componentes de mayor riesgo de falla, que necesitan ser monitoreados con mayor detalle. De esta forma, es posible optimizar los programas de inspección y mantenimiento.

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RBI

• El enfoque principal de un estudio RBI es asegurar la integridad, es decir, la contención de todos los equipos estáticos; como así también optimizar las tareas de inspección.

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Metodología

1. Generación de Base de Datos– Datos de proceso,– Datos de diseño– Descripción y evaluación de los mecanismos de– degradación, y

– Compilación de las historias de inspección de cada equipo y cañería de la unidad.

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Metodología

2. Definición y descripción de los circuitos

• de corrosión (CC) de la unidad.

• Un CC es una sección de la unidad que tiene materiales de construcción y condiciones de proceso “similares”.

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Metodología

3.Asignar los modos de falla relevantes a cada TAG del CC. Cada TAG puede tener asignado más de un modo de falla,por lo que el estudio RBI se realiza para cada

combinación TAG-Modo de Falla posible

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Metodología

4. Evaluar las criticidades de todas las combinaciones TAGModo de Falla definidas. La evaluación de criticidades requiere de la evaluación de las probabilidades y consecuencias de falla. Ambas se presentan en una matriz, denominada matriz de criticidades.

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Metodología

5. Definición de un índice de confianza para cada combinación TAGModo de Falla. El mismo es un indicador de la confiabilidad con la que se predice la probabilidad de falla

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Metodología

6. Definir los programas de

inspección. El objetivo de un programa de

inspección es especificar y realizar las

actividades necesarias para detectar el

deterioro del equipo en servicio antes de que

ocurra la falla y de esta forma evitarla.

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Metodología

• Muchas situaciones pueden llevar a la falla del equipo,

1.errores de diseño,

2.defectos de fabricación,

3.mal funcionamiento de dispositivos de control,

4.daño progresivo,.

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Metodología

Los parámetros que definen un programa de inspección son:

1. ubicación de la inspección,

2. técnica a utilizar,

3. alcance de la inspección e

4. intervalo entre inspecciones.

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Metodología

Las tareas que surgen de un programa de

inspección dependen de los mecanismos de

corrosión que tengan asignados los componentes.

• Dependientes del tiempo,

• no dependientes del tiempo y,

• como caso especial, corrosión bajo aislación (CUI,‘Corrosion Under Isolation’).

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Metodología

7.Revisión regular del programa

Algunos eventos que sugieren realizar una revisión son:

• paradas de planta (planeadas o no),

• excursiones en la ventana operativa y

• cambios en la planta (incluyendo cambios en las condiciones de proceso).

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