Intercambiadores de calor.

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El efecto global se representa generalmente mediante un factor de suciedad o resistencia de suciedad, Rf. Que debe incluirse junto con las otras resistencias térmicas para obtener el coeficiente global de transferencia de calor.

Los factores de suciedad se tienen que obtener experimentalmente, la determinación de los valores de “U” del intercambiador de calor, tanto en condiciones de limpieza como en suciedad.

- Calculo del coeficiente total de transferencia de calor a través de las resistencias térmicas

Los intercambiadores están diseñados para realizar una función específica. Las plantas de generación a vapor usan condensadores, economizadores, calentadores de agua de alimentación, recalentadores, etc. En los intercambiadores la temperatura de uno o ambos fluidos varía en forma continua a medida que los fluidos se transportan a través del intercambiador de calor.

Para los intercambiadores de calor, la ley de Newton del enfriamiento es

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U : Coeficiente de transferencia de calor total

A : Superficie de transferencia de calor

Δ Tm : Diferencia de temperatura media

Como el coeficiente U no es constante para todas las partes del intercambiador, conviene evaluarlo con base en la media aritmética de las temperaturas de los fluidos. Por analogía con la convección, se tiene 1/UA igual a la resistencia. La diferencia de temperatura media logarítmica se expresa como

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- Calculo de la eficiencia para los intercambiadores de calor, sin incrustaciones y con incrustaciones

Los cálculos usando las ecuaciones anteriores para Δtm son convenientes cuando las temperaturas de entrada y salida se conocen en ambos fluidos. A menudo, las temperaturas de los fluidos dejando el intercambiador son desconocidas. Para eludir los cálculos de ensayo y error, NTU Effectiveness (ε) usa tres parámetros adimensionales: efectividad ε, número de unidades de transferencia (NTU), y ratio de tasa de capacidad cr; no se necesita la diferencia de temperatura media.

Efectividad del intercambiador de calor ε es el ratio entre la máxima tasa de transferencia de calor posible en un intercambiador de calor a contraflujo de área de superficie infinita con las mismas tasas de caudal másico y temperaturas de admisión. La máxima tasa de transferencia de calor posible para fluidos calientes entrando a thi y el fluido frío entrando a tci es:

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Donde Cmin es el más pequeño del fluido caliente

[pic 7]

Y las tasas de capacidad del fluido del fluido frío:

[pic 8]

W/K; Cmax es la más grande. La tasa de transferencia de calor actual es:

[pic 9]

O con un tipo de intercambiador dado, la efectividad de un intercambiador de calor puede expresarse como una función de NTU (número de unidades de transferencia) y el ratio de tasa de capacidad cr.

[pic 10]

Donde:

NTU = UA/Cmin

Cr = Cmin/Cmax

La efectividad es independiente de la temperatura de entrada del intercambiador. Para cualquier intercambiador de calor en el que cr es cero (donde un fluido sufre un cambio de fase, como en un condensador o evaporador, tiene un efectivo cp = ∞), la efectividad es:

ε = 1- exp ( - NTU)

- Procedimientos para el mantenimiento de los intercambiadores de calor

• CONDENSADORES: La limpieza interna deberá ser periódicamente (de 90 a 120 días) o anterior si lo requiere el sistema, el tiempo esta basado en la experiencia

• TUBOS: Utilizar solo cepillos especiales adecuados, estos deben ser de dureza y diámetro apropiado y son fabricados con cerda de acero inoxidable, no utilizar varillas de metal sin protección ya que pueden dañar las paredes de titanio, si es posible cúbralas y sin filos, no utilizar ácidos no conocidos, de preferencia solo agua. el titanio reacciona en ambientes hidrogenados. en caso de usarlo mantener la observancia de la reacción y no exceder las recomendaciones sin supervisión

• TOMAS DE AGUA: No instale ánodos de zinc en las tomas de agua ni las perfore, una toma alterada afecta la durabilidad y garantía de las mismas. Actualmente estas son de acero inoxidable y son para alta duración

• EMPAQUES: Revise que las empaquetaduras estén en buen estado antes de su instalación y aplique un poco de aceite a las mismas por ambos lados, son de hule neopreno común sólido de 1/8” de espesor dureza media valor aproximad #90-100 sin refuerzo interno se recomienda hacer empaques nuevos en caso de que se aprecie deformado, dañado o roto. El empaque de la tapa ciega de servicio es de cara completa y asegúrese que este bien sellada ya que esta tapa es de acero al carbón, no utiliza protección interna anticorrosiva y no deberá tener contacto con agua de mar.

• CUERPO: Es necesario revisarlos cada 4 a 6 meses por presencia de puntos de oxidación, si esto ocurre deberán limpiarse profundamente, aplicar algún removedor de oxido aquí es lo mas recomendable, algunos equipos desarrollan oxidación por la parte de las caras de los espejos.

• CHILLERS INUNDADOS: Revisión interna de los tubos es recomendada cada 90-120 días

• CHILLER DE EXPANSION DIRECTA “DX”: Estos equipos son de bajo mantenimiento

• TUBOS DE REFRIGERACION: El mantenimiento y cuidado de los tubos en este diseño es por la parte exterior que es por el lado del cuerpo y no requieren mantenimiento interno ya que aquí solo fluye refrigerante y no hay reacción

• EXTREMOS: el mantenimiento aquí es externo por algún posible problema de corrosión ya que son de acero al carbón, en caso de detectar oxidación aplicar tratamiento de limpieza con cepillo de alambre, no olvide que es tapa de refrigerante y tenga cuidado por la presión

• EMPAQUES: revisar estas por rastros de fuga de refrigerante que es marca de aceite y prosiga con