| TÃtulo : |
Diseño y construcción de un intercambiador de calor de tubo y coraza con recirculación y enfriamiento integrado |
| Tipo de documento: |
texto impreso |
| Autores: |
Torrez Santa Cruz, Neild Pablo, Autor |
| Editorial: |
Tarija [BO] : UAJMS |
| Fecha de publicación: |
jul. 2026 |
| Número de páginas: |
228 p. |
| Il.: |
il., cuad., graf., fots.; 28 cm. |
| Dimensiones: |
impreso |
| Nota general: |
Incluye Bibliografía
Incluye Anexos
Incluye CD-ROM |
| Idioma : |
Español (spa) |
| Palabras clave: |
INGENEIRIA QUIMICA, LABORATORIOS, OPERACIONES UNITARIAS, TRANSFERENCIA DE CALOR, EQUIPAMIENTOS |
| Resumen: |
El presente trabajo de investigación desarrolla el diseño, análisis y evaluación de un sistema de transferencia de calor compuesto por un intercambiador de calor de tubos y coraza integrado a una torre de enfriamiento, considerando criterios térmicos, hidráulicos, mecánicos y operacionales orientados a aplicaciones industriales. Inicialmente se abordan los fundamentos de transferencia de calor, explicando los mecanismos de conducción y convección, asà como los conceptos de calor sensible y calor latente, los cuales constituyen la base para comprender el comportamiento energético entre fluidos a diferentes temperaturas. Se realiza además una clasificación general de los intercambiadores de calor, describiendo equipos de placas, doble tubo y tubos y coraza, destacando que este último es el más utilizado a nivel industrial debido a su elevada capacidad de transferencia térmica, resistencia mecánica y facilidad de adaptación a diferentes condiciones de operación. El estudio profundiza en los mecanismos de flujo en paralelo y contracorriente, demostrando que la configuración en contracorriente proporciona una mayor fuerza impulsora térmica y una mejor eficiencia de intercambio de calor, razón por la cual es ampliamente utilizada en diseño industrial. A partir de ello se desarrolla el método de la Diferencia Media LogarÃtmica de Temperatura (LMTD), estableciendo las ecuaciones fundamentales para el cálculo de la fuerza impulsora térmica y el flujo de calor, considerando condiciones ideales de estado estacionario, capacidades calorÃficas constantes y ausencia de pérdidas hacia el entorno. Posteriormente se analiza el coeficiente global de transferencia de calor U, integrando las resistencias térmicas asociadas a los mecanismos de conducción a través de la pared del tubo y convección en ambos fluidos, incorporando además los efectos del ensuciamiento mediante factores de obstrucción internos y externos que permiten aproximar el comportamiento real del equipo durante su operación prolongada. El trabajo incluye el análisis de parámetros fundamentales como el número de Reynolds, Prandtl y Nusselt, los cuales permiten caracterizar el régimen de flujo y estimar los coeficientes convectivos involucrados en el proceso. Para el diseño térmico del intercambiador se emplean metodologÃas reconocidas en ingenierÃa, destacando el método de Kern para cálculos preliminares y el método Bell-Delaware para una representación más precisa del flujo en la coraza, incorporando factores de corrección asociados a fugas, bypass, flujo en ventanas de deflectores y distribución no ideal del fluido. Mediante estas metodologÃas se determinan variables geométricas y operacionales como número de tubos, longitud del haz tubular, espaciamiento entre deflectores, diámetro de coraza, velocidades de flujo y caÃda de presión admisible, buscando un equilibrio entre eficiencia térmica, costo de fabricación y estabilidad hidráulica. De igual manera se desarrolla el análisis de la fuerza impulsora corregida para intercambiadores multipaso mediante el factor de corrección F, estableciendo lÃmites operacionales adecuados para garantizar un comportamiento térmico estable y eficiente. En la parte correspondiente a la torre de enfriamiento se estudia el fenómeno de transferencia simultánea de calor y masa entre el agua caliente y el aire atmosférico, abordando conceptos psicrométricos como temperatura de bulbo húmedo, humedad absoluta, entalpÃa del aire y saturación. Se emplea el método de Merkel para el dimensionamiento térmico de la torre, calculando parámetros como range, approach, número de unidades de transferencia, altura de relleno y caudales de aire requeridos para garantizar el enfriamiento adecuado del fluido de recirculación. Asimismo, se consideran pérdidas por evaporación, arrastre y purga, además de aspectos relacionados con el relleno, distribución hidráulica y sistemas de ventilación. El documento también incorpora criterios de selección de materiales, análisis de factores de seguridad, evaluación de resistencias térmicas y consideraciones prácticas relacionadas con mantenimiento, ensuciamiento e incrustaciones, elementos fundamentales para asegurar la vida útil y eficiencia del sistema. Finalmente, la investigación integra los fundamentos teóricos con el diseño aplicado de un sistema de transferencia de calor funcional, proponiendo un equipo técnicamente viable y adaptable a condiciones industriales reales, donde el intercambiador de tubos y coraza y la torre de enfriamiento operan de manera complementaria para optimizar el aprovechamiento energético, reducir pérdidas térmicas y garantizar condiciones estables de operación, demostrando la importancia del análisis térmico e hidráulico en el desarrollo de equipos de transferencia de calor eficientes, económicos y operativamente seguros dentro del campo de la ingenierÃa quÃmica e ingenierÃa térmica. |
| Ubicación : |
TG660.28427/TOR |
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