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Transferencia de calor

ventajas y desventajas de distintos arreglos, tipos de casco y flujo transversal: 1 diámetro. El corte, va de 25 a 45 % del diámetro
cabezales según se privilegie la transferencia de calor o la pérdida de carga.

a) El arreglo triangular de los tubos es el más compacto y da un alto 5) Con bajas diferencias de temperatura, como en el condensador
coeficiente laminar, pero a costa de una mayor pérdida de carga en de un evaporador, los cabezales pueden ser fijos, a menos que se
el casco y dificultad de limpieza. El cuadrangular es el que tiene requiera la inspección del mazo. Con altas diferencias usar una junta
menor pérdida y mayor facilidad de limpieza mecánica. de expansión, tubos en “U” o cabezal flotante.
b) El cabezal B es el más barato pero se requiere desarmar las 6) En los condensadores, lo óptimo es mandar el vapor al casco y
conexiones para poder inspeccionar la placa y probar o reparar los el agua a los tubos. Excepción: el condensador de un sistema de
tubos. En el cabezal A, ello es posible. vacío limpio que requiere lavar los gases.
Cuando la pérdida de carga es crucial, por ejemplo en un sistema
c) Placas fijas y casco m. Es la solución más barata, pero limitada a de vacío, donde no debe superar el 5 % de la presión del vapor,
los casos en que la diferente dilatación del casco y de los tubos es sucesivamente y en orden creciente de eficacia optar por:
pequeña, por ejemplo en condensadores de sistemas de vacío, y - Aumentar la distancia entre tubos
cuando no es necesario limpiar el mazo o reparar los baffles. - Cambiar el arreglo triangular por triangular rotado, o cuadrangular
- Adoptar un casco J y, si no alcanza, el casco X.
d) Tubos en “U”: Permite la dilatación de los tubos y el mazo es extraí- - Poner el condensador integrado al evaporador, es decir: un destila-
ble, pero sólo es posible reemplazar los tubos de la periferia y es dor molecular.
dificultosa su limpieza interna.
7) los tubos se mandrilan a la placa fija (descartar punzonado). los
e) El intercambiador de cabezal flotante es el más caro, pero permite agujeros pueden ser lisos, 0,3 mm mayores que los tubos o lisos y
que los tubos se dilaten libremente, es extraíble, se puede cambiar con 2 ranuras de 0,4 × 3 mm para presiones mayores a 20 barg o
cualquier tubo y es fácil de limpiar. según exigencia del servicio.

f) El intercambiador hair pin, de doble tubos en “U”, puede ser de 8) los apoyos pueden ser de acero al carbono, pero con cunas del
tubos fijos o extraíbles y puede trabajar a altas presiones sin material del casco. Uno de ellos debe ser deslizable.
mayor encarecimiento. Es modular y versátil y muchas veces, la
única solución posible. Cuesta más que los otros. 9) Si el mazo es extraíble, prever agujeros roscados de tiro en la
placa fija
g) los cascos J y X permiten reducir mucho la velocidad de los vapo-
res y la pérdida de carga. Son la única solución en grandes con- 10) Si los tubos y los cabezales tienen potenciales eléctricos diferen-
densadores a vacíos medios (1 a 100 Torr) tes, latón y acero, por ejemplo, poner ánodos de sacrificio de zinc o
magnesio en el cabezal fijo. Una opción es pintar interiormente los
h) El casco K se usa en evaporadores y alambiques. cabezales con pintura epoxi.

recomendaciones para el diseño de intercambiadores de calor condensadores

1) Cuando ambos caudales son bajos, en régimen laminar e inter- Cuando se trata de vapor puro que llega saturado, no hay ninguna
medio y deben circular en contracorriente, sin cruces, utilizar un confusión, y la diferencia media de temperatura es la de saturación
intercambiador hair pin (doble tubo). Es la opción que requiere del vapor menos la media del líquido refrigerante. Si contiene un
menor superficie de intercambio gas no condensable, estamos en el caso especial de un enfriador-
condensador (Ver, a manera introductoria, nuestro “manual técnico
2) En un intercambiador de casco y tubos, cuando uno de los fluidos del vacío” y el artículo en A&G 98, tomo 25, Vol 1, 2015, página 69
está en régimen laminar e intermedio, es conveniente hacerlo cir- y siguientes).
cular por el casco, donde su coeficiente laminar será mucho mayor
que dentro de los tubos. Si el vapor es sobrecalentado, no es verdad que hay que dividir el
aparato en dos partes, una para desobrecalentar y otra para conden-
3) la mínima velocidad dentro de los tubos que asegura una distribu- sar. Si se forma una película en la pared fría, las moléculas de vapor
ción uniforme en el mazo, es 1 m/s. la óptima, para conciliar alta se zambullen en ella, esté o no sobrecalentado el vapor. lo único que
transferencia térmica con una pérdida de carga aceptable: 1,5 a se necesita es que la superficie metálica se encuentre por debajo de
2 m/s y la máxima 3. Si hay peligro de erosión, bajar a: 2,5 m/s. la temperatura de saturación del vapor, t s .
la velocidad adecuada se consigue con tubos chicos (de 19 mm o
máximo 25 mm) y con un adecuado número de pasos, que, como Para el cálculo de t w , si t 1 es la temperatura del vapor y t 2 la del agua,
máximo, puede llegar a 8, normal 2 o 4. tenemos dos ecuaciones: Si el vapor, si se comportara como un gas,
entre él y la pared metálica:
4) los largos estándar del casco son 3; 4; 5 y 6 m, pero no debe supe-
rar 10 diámetros del casco y la distancia entre baffles, para un buen Q = h d (t 1 -t w ); y para el total

A&G 113 • Tomo XXVIII • Vol. 4 • (2018) 529