Memoria Proyecto Integrador 3
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA CADEREYTA
Proyecto Integrador (nombre
T!CNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO
"U#$ICA %REA INDUSTRIAL
&'"AI)N
Matricula:
Generación: 40
Asesor Académico: Ing. Ramiro Alejandro Rodríguez de la Garza
Cadereyta iménez! ".#.! a$ril %0&'
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CONTENIDO
&. Introducción
%. (lanteamiento del (ro$lema
). Alcance del (royecto
4. *$jeti+os Generales
,. *$jeti+os -secí/icos
'. usti/icación
. (reguntas de In+estigación
1. (ro$lemas y Retos en/rentados
2. -taas del (royecto
&0. Metodología
&&. Marco 3eórico
&%. Resultados
&). Conclusiones
&4. Recomendaciones
&,. Alicaciones
&'. i$liogra/ía
&. Ane5os
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Introd*cc+,n
Uno de los grandes retos de las empresas es la efciencia en sus procesos
implementando sistemas y equipos diseñados para la recuperación y
aprovechamiento de las corrientes de energía presentes en el
uncionamiento de un proceso determinado, el cual estos equipos llamados
intercambiadores de calor se utilizan estratégicamente en ubicaciones en
donde se aprovechara al máimo cualquier uente de energía presente en
un sistema y!o proceso el cual estos intercambiadores dependiendo su
unción siempre tendrán el mismo ob"etivo el de ahorrar energía utilizada en
el proceso mismo#
$or esta razón es de vital importancia conocer y acumular eperiencia en la
importancia de los intercambiadores de calor en la industria petrolera,
alimenticia, armacéutica, etc#
%a base de conocimientos constituye un aporte al desarrollo óptimo de un
proceso el cual signifca un ahorro en el tiempo de operación y de
mantenimiento en las actividades relacionadas con el buen desempeño de
los intercambiadores de calor con el simple hecho de tener conocimiento de
sus venta"as y desventa"as#
$or otro lado, el hecho de tener los procesos en óptimas condiciones,
permite estimar con mayor precisión la cantidad de traba"o que representan
la cantidad de producción y por lo tanto "ustifcar los costos y las ganancias
de un proceso determinado#
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P-anteam+ento de- Prob-ema
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A-cance de- Proyecto
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Ob.et+/o0 Genera-e0
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Ob.et+/o0 E01ec23+co0
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4*0t+3+cac+,n
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Preg*nta0 de In/e0t+gac+,n
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Prob-ema0 y Reto0 en3rentado0
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Eta1a0 de- Proyecto
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$etodo-og2a
Se-ecc+,n de -o0 +ntercamb+adore0 de ca-or
#os intercam$iadores de calor son aaratos comlicados y los resultados 6ue
se o$tu+ieron con los rocedimientos simli/icados 6ue se resentaron en los
7rra/os anteriores de$en usarse con cuidado. (or ejemlo! se suuso 6ue el
coe/iciente total de trans/erencia de calor U es constante a lo largo de todo
el intercam$iador y 6ue los coe/icientes de trans/erencia de calor or
con+ección se ueden redecir alicando las correlaciones de esta 8ltima. 9in
em$argo! de$e tenerse resente 6ue la incertidum$re en el +alor redico de U
uede incluso so$reasar )0;. (or lo tanto! resulta natural dise
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?n ingeniero 6ue re+isa los cat7logos de los /a$ricantes de intercam$iadores
6uedar7 a$rumado or el tio y n8mero disoni$le de éstos. #a selección
aroiada deende de +arios /actores.
• Ra5,n de tran03erenc+a de- ca-or -s la cantidad m7s imortante en la selección de un intercam$iador. ?n
intercam$iador de$e ser caaz de trans/erir el calor a una razón
esecí/ica ara lograr el cam$io deseado en la temeratura del /luido
con el gasto masa determinado.
• Co0to#as limitaciones en el resuuesto suelen deseme
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&B) =& 0.4' DE> 6ue /unciona 1 oras diarias durante , días a
la semana consumir7 % 0'2 DE de electricidad or a
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#os materiales 6ue se usen en la construcción del intercam$iador
ueden constituir una consideración imortante en la selección de los
intercam$iadores. (or ejemlo! no es necesario considerar los efectos
de los esfuerzos térmicos y estructurales a resiones or de$ajo de &,
atm o temeraturas in/eriores a &,0FC. (ero estos e/ectos constituyen
consideraciones imortantes or arri$a de 0 atm y ,,0FC y limitan
muco los materiales aceta$les ara el intercam$iador.
?na di/erencia de temeratura de ,0FC o m7s entre los tu$os y la coraza
es osi$le 6ue lantee ro$lemas de expansión térmica diferencial 6ue
necesitan considerarse. -n el caso de /luidos corrosi+os uede ser 6ue
tengan 6ue seleccionarse materiales costosos resistentes a la corrosión!como el acero ino5ida$le o incluso el titanio! si no se desea reemlazar
con /recuencia los intercam$iadores de $ajo costo.
• Otra0 con0+derac+one0
-5isten otras consideraciones en la selección de los intercam$iadores
de calor 6ue ueden ser imortantes o no! deendiendo de la alicación.
(or ejemlo! ser herméticos es una consideración imortante cuando se
trata con /luidos tóxicos o costosos. -n el roceso de selección algunas
otras consideraciones imortantes son la /acilidad ara darles ser+icio!
un $ajo costo de mantenimiento y la seguridad y la con/ia$ilidad. -l
silencio es una de las consideraciones imortantes en la selección de los
intercam$iadores de lí6uido acia aire 6ue se usan en las instalaciones
de cale/acción y acondicionamiento del aire.
$arco Te,r+co
Intercambiador de calor
-n un intercam$iador de calor artician dos o m7s corrientes de roceso!
unas act8an como /uentes de calor y otras act8an como recetores de calor! el
cual trans/iere a tra+és de las aredes met7licas de los tu$os 6ue con/orman el
e6uio. #os e6uios utilizados ara en/riar /luidos emlean usualmente agua
como /luido de en/riamiento.
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Cuando e5iste una di/erencia de temeratura entre tu$o y el /luido
6ue circula or él! se trans/iere calor entre la ared del tu$o y el /luido.
-l /lujo de calor intercam$iado or unidad de tiemo! uede e5resarse en
/unción de un 7rea de intercam$io =A>! una di/erencia de temeratura
característica =3>! siendo la constante de roorcionalidad el coe/iciente de
trans/erencia de calor =>.
-l o$jeti+o rincial de nuestro royecto es estudiar el /enómeno de
trans/erencia de calor en intercam$iadores de calor de tu$os! así como
determinar la e/iciencia indi+idual y glo$al del arreglo de intercam$iadores de
calor de tu$os y comro$ar las correlaciones e5istentes ara el an7lisis de
intercam$iadores de tu$os ara comarar los +alores e5erimentales del
coe/iciente glo$al de trans/erencia de calor con el o$tenido teóricamente.
#os intercam$iadores de calor son e6uios 6ue ermiten el intercam$io de
energía entre /luidos 6ue se encuentran a distinta temeratura.
?no de los /luidos circula or el tu$o interior! mientras 6ue el otro lo ace or el
esacio anular entre los dos tu$os.
#a circulación de los dos /luidos uede ser en aralelo o contra corriente.
Alguno de los /actores 6ue contemlamos ara el dise
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• Aérea suer/icial de trans/erencia de calor
• 3ios de /luidos 6ue se +an a utilizar
• 3ama
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• Aceite y agua ara en/riar aceite.
• Haor y com$ustóleo ara calentar com$ustóleo en tan6ues de
almacenamiento.
• Aire y agua ara en/riar aire de comresores.
• Re/rigerante y agua ara condensar re/rigerantes.
• Intercam$iadores de calor ara rocesos 6uímicos o etro6uímicos.
-n nuestro caso usaremos un /luido =Agua> ara demostrar la trans/erencia de
calor or el intercam$iador de tu$os ya sea ara en/riamiento o calentamiento.
?no de los ro$lemas m7s comunes y al 6ue nos en/rentaremos ser7 al de
/actor de suciedad.
Resulta imosi$le redecir el coe/iciente de trans/erencia de calor glo$al de un
intercam$iador de calor al ca$o de cierto tiemo de /uncionamiento! teniendo
solo en cuenta el an7lisis térmico! durante el /uncionamiento con la mayoría de
los lí6uidos se +a roduciendo gradualmente unas elículas de suciedad so$re
la suer/icie en el 6ue se realiza la trans/erencia! 6ue uede ser de ó5idos.
#a resistencia térmica del deósito se uede determinar generalmente a artir
de ensayos reales o e5eriencia.
#os tu$os ara los intercam$iadores! seg8n los casos! uedes /a$ricarse en
di+ersos tios de materiales! como acero! co$re! aluminio! aceros ino5ida$les.
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Como /inalidad de nuestro royecto nuestra in+estigación de $asa en
comro$ar la /unción de in intercam$iador de calor ara su utilización en
rocesos industriales y comlementar los conocimientos arendidos en clase.
Re0*-tado0
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Conc-*0+one0
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Recomendac+one0
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A1-+cac+one0
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+b-+ogra32a
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Ane7o0