Enfriador de metano

Metano
P=35 bar
Flujo masico (fm)=50kg/s
Temperatura de entrada (Te)=113°C
Calor especifico= 2.11KJ
Refrigerante (agua tratada)
Temperatura verano (Tv)=27°C
Temperatura invierno (Ti)=37°C
Temperatura salida (Ts)= 50°C
Resistencia Contaminacion = 0.00018 W/m*k

SELECCION DE LOS ELEMENTOS DE CONSTRUCCION
• TIPO DE CARCAZA: 1 paso por la carcaz
• DIAMETRO DE TUBO Y LARGO : Se asume un diametro de tubo = 3/4 in (19mm) y una longitud maxima de 10 m.
• DISEÑO DEL TUBO : 30◦ y una relacion de grado de inclinacion = 1.25 (arreglo triangular)

• SEPARADORES: Espacimientos de aprox 0.3m.
3. ELECCION DE UN METODO DE ANALISIS

DETERMINACION DEL AREA DEL INTERCAMBIADOR

Se eligira el de LMTD porque los datos que tenemos asi lo ameritan.

Construccion
Longitud del tubo= 10m
Horizontalmente
0.5 aleacion de cromo
Multitubular Coraza y tubos
Diametro tubo= 0.75 in
Se usa el método MLTD
Tp= [(T1-T4)-(T2-T3)]/ln[(T1-T4)/ (T2-T3)]=(63-38)/In(63/38)=49.451°C
P=(50-22)/(113-22)=0.3 R=(113-38)/(50-22)=2.5
Por tablas F=0.87
Resistencias
Agua=0.00014
Agua tratada=0.00018
Metano=0.00064
Suma de resistencias =0.00096
U=1/0.00096=1041.66
Q=Fmµ∆TCp=50x2.11x(113-38)=7912.5
As= Q/UFTm=7912.5/1041.66x0.87x49.45=176.5 m*2
At= πdL=πx0.75*(0.0254m/1in)x10m=0.60m
Numero de tubos
N=As/At=176.5/0.6=294
MANTENIMIENTO DE INTERCAMBIADORES DE CALOR
• Los intercambiadores de calor en forma general, trabajan mediante la circulación de fluidos a través de su estructura, esto produce con el tiempo, debido a la operación del equipo, obstrucciones de las zonas de flujo por corrosión de la estructura del intercambiador, descomposición de los fluidos (aceites minerales, alimentos, etc.) ó por deposición de sólidos disueltos en los fluidos (incrustaciones de carbonatos, etc.), al presentarse estas características en el interior de los equipos, se producen incrustaciones en la superficie interior y exterior se los tubos según sea el caso, generando una resistencia extra a la transferencia de calor y al paso del fluido y con esto pérdidas en la eficiencia de los equipos.
Mantenimiento aplicado a Intercambiadores de Calor
Aun cuando la variedad de intercambiadores existentes en los múltiples procesos industriales imposibilita describir un mantenimiento especifico para todos los equipos intentaremos determinar las directrices que definen un mantenimiento efectivo en la mayoría de los casos.
La finalidad de un mantenimiento radica en la eliminación de los depósitos que obstruyen o imposibilitan la correcta transferencia en los intercambiadores, estas suelen producirse por deposición de los sólidos en las paredes externas de los tubos, en las paredes internas de los tubos, así como en la superficie interna de la coraza, esto para el caso de los intercambiadores de tubo coraza, en los intercambiadores de placa esta incrustación se presenta entre las laminas dificultando la transferencia de calor entre los fluidos, además de ofrecer restricciones a la circulación en estos equipos.
Las técnicas varían dependiendo del tipo de incrustación y de la configuración de los intercambiadores, así un intercambiador de placas fijas debe aplicarse una limpieza por intermedio de cepillos o alta presión por el interior de los tubos y por su configuración de área confinada para la carcaza una limpieza química que permita disolver por intermedio de la circulación la mayor cantidad de sólidos adheridos a la superficie.
Los químicos comúnmente utilizados para la desincrustación en áreas confinadas suelen variar de acuerdo al material de construcción del equipo, así como el fluido que maneja el intercambiador, en el caso de agua o vapor, se utilizan desincrustantes que pueden contener ácidos fuertes o débiles dependiendo del material de construcción del intercambiador, por ejemplo para intercambiadores de calor construidos en acero al carbono o acero inoxidable, pueden utilizarse productos basándose en ácido clorhídrico, fosfórico, cítrico u otra formulación que permita disolver los minerales producto de las deposiciones del agua o del vapor estén presentes en el intercambiador, es importante señalar que estos productos deben ser formulados, tomando en consideración las posibles consecuencias de la acción del químico sobre los materiales de construcción.
• El mantenimiento en estos equipos es muy sencillo, en términos generales se sugiere lo siguiente:
1.- Un intercambiador bien diseñado debe ser revisado cada año, haciendo una inspección visual del interior del equipo; antes de desarmar no debe olvidarse checar la instrumentación (una buena operación se refiere a instrumentación del equipo) para observar su caída de presión y el cambio de temperaturas, ya que esto puede indicar el estado en que se encuentra el equipo.
2.- Si se encontraran inscrustaciones de sales, pueden ser removidas con una solución ácida hasta del 3%. Haciendo circular esta solución por los tubos durante 24 horas. Si la incrustación permanece, se pueden emplear productos comerciales que existen en el mercado.

Visita empresa Radiadores Frontera

En este reporte se analizara una empresa donde se reparan intercambiadores de calor que son utilizados en los automoviles, tambien llamados radiadores, “radiadores frontera”.
Es un taller donde se realizan reparaciones de este tipo de intercambiadores de calor, también en reparar condensadores e instalación de calefacción, etc.
Que es un radiador
Se conoce como radiador, a la parte, que en los vehiculos motorizados, sirve para enfriar el agua o coolant. El radiador se encuentra ubicado en el frente del vehiculo, tiene tapon para reponerle el agua, y cuando el vehiculo esta equipado con transmision automatica; dentro de el se encuentra instalado un enfriador de aceite, que se conecta a la transmision por medio de dos mangueras,o tuberias, que llevan y traen el aceite.
Tipos de Radiadores
Cuando son de metal, en los talleres de radiadores quitan la soldadura a estas tapas; y haciendo uso de una sonda o bayoneta, limpian todos los canales del panal para luego lavarlos, y dejarlos totalmente libre de sarro o suciedad.instalando nuevamente las bandejas en su lugar, fijandolas con nueva soldadura. Cuando son de plastico.Algunos talleres, quitan las grapas que detienen la bandeja de plastico, hacen el mismo trabajo de limpieza, e instalan una nueva bandeja.[las bandejas usadas se deforman con el calor, y una vez quitadas son dificiles de acoplar con el empaque de hule nuevo, para engraparlas nuevamente]. El trabajo, que se hace a un radiador de plastico, resulta mas costoso. Por eso en la mayoria de casos, se prefiere instalar nuevo radiador.[ los precios varian dependiendo del vendedor. Hay que consultar en varios lugares, las diferencias son notables]. A esta decision, debemos agregar el hecho, de que si tenemos un vehiculo con transmision automatica; los radiadores llevan instalados dentro de una de las bandejas un enfriador de aceite. El enfriador de aceite frecuentemente de forma cilindrica, se acomoda a lo largo de la bandeja; es hueca en su estructura y por alli circula el aceite que va y viene de la transmision.
Todos los radiadores llevan instalados un abanico, ventilador, papalote,etc [ o como quiera llamar al conjunto de paletas, que dan vueltas para impulsar aire]. Algunos son movidos por electricidad, y otros los mueve la polea instalada en la bomba de agua.
La funcion del abanico, consiste en soplar aire hacia el motor.[es importante saber esto, debido a que una inversion en la coneccion de sus alambres o cables, haran que sople hacia el radiador, lo cual no es correcto]

Por lo general los abanicos electricos, empiezan a funcionar, cuando el agua dentro del motor alcanza la temperatura preestablecida,en su rango de tolerancia [cuando la aguja de control en el tablero, alcanza la mitad de su recorrido]. Algunos modelos de vehiculos, traen el abanico [ventilador], acoplados al frente del motor, acompañando las vueltas de la bomba de agua En estos casos, este tipo de abanico trae instalado, una especie de embrague termico [los embragues termicos, sirven para regular las vueltas que la bomba de agua transmite hacia el abanico, dependiendo de la temperatura].
En este tipo de abanico, con frecuencia nos encontramos, con casos en que la bomba de agua da 1000 vueltas, y el abanico 100 [esto es debido al desgaste por tiempo de uso, el embrague termico, ya no endurece el acople, dando lugar a un calentamiento excesivo del motor].
En estos casos algunos mecanicos,desarman este embrague, [cuando no son sellados], y buscan la forma de endurecerlos, sin alterar el balance. [ no trate de ponerle un tornillo o perno atravezado, porque hara mucho ruido y se aflojara con facilidad].
Los radiadores, traen un deposito de recuperacion, la funcion de este deposito consiste en recibir el agua que el radiador expulsa cuando el sistema se calienta y lo recupera cuando lo requiere, si no tuviera este deposito el agua se perderia y tendriamos que estar reponiendolo constantemente.

Es impotante ponerle cuidado, a este deposito, pues un mal funcionamiento, debido a roturas, o goteras puede originar un sobrecalentamiento del motor.
La explicacion es la siguiente: cuando el agua se calienta aumenta su volumen; este exceso de volumen se traslada hacia el deposito de recuperacion; Luego, cuando el agua se enfria se forma un vacio en el sistema de enfriamiento; este vacio chupa, absorbe, o succiona el agua que se encuentra en el deposito de recuperacion; cumpliendose asi; el recorrido constante del agua o refrigerante.
Reparacion
Este lugar se espacializa a reparar casi todo tipo de falla en un radiador en caso de que no tenga compustura tienen, la ventaja de tener los mejores proveedores para intercambiar las partes dañadas, por lo general lo mas común que suele presentarse es que la tapas de los radiadores se perforan o se quiebran esto por ser de palstico, esto ocurre casi a puros automóviles de modelos mas nuevos, ya que los autos mas antiguos las tapas son de metal (lamina).
Aunque existe mas formas de averiarse, esta es la mas común.

Exposicion Transferencia de calor

Instituto Tecnologico de Ciudad Juarez

Calderas: Clasificacion y partes principales;

Comportamiento y eficiencia de las calderas

Avila Loya Francisco Ivan

06110818

Transferencia de calor

Exposicion

Febrero 2009

CALDERAS

Una caldera es una máquina o dispositivo de ingeniería que está diseñado para generar vapor saturado. Éste vapor se genera a través de una transferencia de calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en estado liquido, se calienta y cambia de estado.

Caldera es todo aparato a presión en donde el calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en energía utilizable, a través de un medio de transporte en fase líquida o vapor.

Las calderas son un caso particular de intercambiadores de calor, en las cuales se produce un cambio de fase. Además son recipientes a presión, por lo cual son construidas en parte con acero laminado a semejanza de muchos contenedores de gas.

Debido a las amplias aplicaciones que tiene el vapor, principalmente de agua, las calderas son muy utilizadas en la industria para generarlo para aplicaciones como:

• Esterilización (tindarización), es común encontrar calderas en los hospitales, las cuales generan vapor para esterilizar los instrumentos médicos, también en los comedores con capacidad industrial se genera vapor para esterilizar los cubiertos.
• Calentar otros fluidos, por ejemplo, en la industria petrolera se calienta a los petroles pesados para mejorar su fluidez y el vapor es muy utilizado.
• Generar electricidad a través de de un ciclo Rankine. Las calderas son parte fundamental de las centrales termoeléctricas.

Es común la confusión entre caldera y generador de vapor, pero su diferencia es que el segundo genera vapor sobrecalentado.

CALDERAS PIROTUBULARES

Se denominan pirotubulares por ser los gases calientes procedentes de la combustión de un combustible, los que circulan por el interior de tubos cuyo exterior esta bañado por el agua de la caldera.

El combustible se quema en un hogar, en donde tiene lugar la transmisión de calor por

radiación, y los gases resultantes, se les hace circular a través de los tubos que constituyen el haz tubular de la caldera, y donde tiene lugar el intercambio de calor por conducción y convección. Según sea una o varias las veces que los gases pasan a través del haz tubular, se tienen las calderas de uno o de varios pasos. En el caso de calderas de varios pasos, en cada uno de ellos, los humos solo atraviesan un determinado número de tubos, cosa que se logra mediante las denominadas cámaras de humos. Una vez realizado el intercambio térmico, los humos son expulsados al exterior a través de la chimenea.

CALDERAS ACUOTUBULARES.

En estas calderas, al contrario de lo que ocurre en las pirotubulares, es el agua el que circula por el interior de tubos que conforman un circuito cerrado a través del calderín o calderines que constituye la superficie de intercambio de calor de la caldera. Adicionalmente, pueden estar dotadas de otros elementos de intercambio de calor, como pueden ser el sobrecalentador, recalentador, economizador, etc.

Estas calderas, constan de un hogar configurado por tubos de agua, tubos y refractario, o

solamente refractario, en el cual se produce la combustión del combustible y constituyendo la zona de radiación de la caldera.

Desde dicho hogar, los gases calientes resultantes de la combustión son conducidos a través del circuito de la caldera, configurado este por paneles de tubos y constituyendo la zona de convección de la caldera. Finalmente, los gases son enviados a la atmósfera a través de la chimenea.

Con objeto de obtener un mayor rendimiento en la caldera, se las suele dotar de elementos, como los ya citados, economizadores y precalentadores, que hacen que la temperatura de los gases a su salida de la caldera, sea menor, aprovechando así mejor el calor sensible de dichos gases.

CALDERAS DE VAPORIZACIÓN INSTANTÁNEA

Existe una variedad de las anteriores calderas, denominadas de vaporización instantánea, cuya representación esquemática podría ser la de un tubo calentado por una llama, en el que el agua entra por un extremo y sale en forma de vapor por el otro. Dado que el volumen posible de agua es relativamente pequeño en relación a la cantidad de calor que se inyecta, en un corto tiempo la caldera esta preparada para dar vapor en las condiciones requeridas, de ahí la denominación de calderas de vaporización instantánea.

Hay que destacar que en estas calderas el caudal de agua inyectada es prácticamente igual al caudal de vapor producido, por lo que un desajuste entre el calor aportado y el caudal de agua, daría lugar a obtener agua caliente o vapor sobrecalentado, según faltase calor o este fuese superior al requerido.

Partes principales que componen una caldera:

1.- HOGAR: Fogón o caja de fuego y corresponde a la parte en que se quema el combustible. Se divide en puerta del hogar y cenicero.

Las calderas pueden instalarse con Hogares para combustibles sólidos, líquidos o gaseosos, todo dependerá del proyecto del equipo y de la selección del combustible a utilizar.

2.- Emparrillado: tiene por objeto servir de sostén al lecho de combustible y permitir el paso del aire para la combustión.

3.- Altar: Es un muro de ladrillo refractario que descanse en una estructura metálica que va a continuación de la parrilla.

4.- Conductos de humo: es aquella parte de la caldera por donde circulan los humos o los gases calientes que se han producido en la combustión.

5.- Cajas de humo: Corresponde al espacio de la caldera que desempeña la función de caja colectora de los humos después de haber pasado por todos los conductos antes de salir por la chimenea.

6.- Chimenea: sirve para dar la salida a los gases de la combustión, los cuales deben ser evacuados a una altura suficiente para evitar perjuicios y molestias al vecindario.

También para producir el tiro necesario para que la combustión se efectuara en buenas condiciones y en modo continúo.

7.- Mampostería: Construcción de ladrillo refractarios y ladrillos comunes que tienen como objeto cubrir la caldera para evitar desprendimiento de calor al exterior.

8.- Cámara de agua: Volumen de la caldera que esta ocupada por el agua y tiene como limite inferior un cierto nivel mínimo, del que no debe descender nunca el agua durante su funcionamiento.

9.- Cámara de vapor: Es aquella parte de la caldera que queda sobre el nivel superior del agua (volumen ocupado por el vapor considerando el nivel máximo admisible de agua).

10.- Cámara de alimentación de agua: Es el espacio comprendido entre los niveles máximos y mínimos del agua.

11.- Tapas de registro de inspección o lavado: tapas que tienen por objeto permitir inspeccionar ocularmente el interior de las calderas o lavarlas si es necesario para extraer, en forma mecánica o manual, los lodos que se hayan acumulado y que no hayan salido por las purgas.

12.- Puertas de hombre: puertas cuya tamaño es suficiente para permitir el paso de un hombre para inspeccionar interiormente una caldera y limpiarla si es necesario (pueden tener una o mas puertas de hombre según su tamaño y del equipo)

CÁLCULO DE EFICIENCIA EN CALDERAS