Tablas y grficos Rev 0 Pgina 1 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa OPERACIONES UNITARIAS DE TRANSFERENCIA DE CANTIDAD Y MOVIMIENTO Y ENERGA 76.49 TABLAS Y GRFICOS FACULTAD DE INGENIERA UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES A O2 0 0 9 -SEGUNDO CUATRIMESTRE Tablas y grficos Rev 0 Pgina 2 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Pgina SECCIN 0 BIBLIOGRAFA........................................................................................... 5 SECCIN 1 UNIDADES .................................................................................................. 6 SECCIN 2 PROPIEDADES......................................................................................... 12 Agua12 Propiedades de transporte de agua y vapor saturado ....................................................................................................12 Propiedades termodinmicas de agua y vapor saturado................................................................................................13 Propiedades termodinmicas de vapor sobrecalentado.................................................................................................16 Hidrocarburos20 Conductividades trmicas de hidrocarburos lquidos ...................................................................................................20 Conductividades trmicas de hidrocarburos gaseosos ..................................................................................................22 Calores especficos de hidrocarburos lquidos..............................................................................................................25 Calores especficos de vapores de hidrocarburos .........................................................................................................26 Densidad de hidrocarburos lquidos .............................................................................................................................27 Viscosidad de hidrocarburos lquidos...........................................................................................................................32 Viscosidad de hidrocarburos gaseosos..........................................................................................................................33 Tensiones superficiales de hidrocarburos parafnicos ..................................................................................................35 Lquidos36 Conductividades trmicas.............................................................................................................................................36 Calores especficos .......................................................................................................................................................38 Densidades....................................................................................................................................................................39 Viscosidades .................................................................................................................................................................41 Tensiones superficiales.................................................................................................................................................44 Calores latentes de vaporizacin...................................................................................................................................45 Gases y Vapores46 Conductividades trmicas.............................................................................................................................................46 Calores especficos .......................................................................................................................................................47 Viscosidades .................................................................................................................................................................48 Propiedades de transporte.............................................................................................................................................50 Materiales miscelneos51 Conductividades trmicas de metales ...........................................................................................................................51 Conductividades trmicas y densidades de slidos miscelneos ..................................................................................51 Materiales alimenticios y biolgicos54 Aceite Vegetal ..............................................................................................................................................................54 Capacidades calorficas de alimentos ...........................................................................................................................55 Conductividades trmicas, densidades y viscosidades de alimentos ............................................................................57 SECCIN 3 - FLUJO DE FLUIDOS ................................................................................. 58 Estimacin de prdida de carga58 Balance de energa mecnica........................................................................................................................................58 Factor de friccin en caeras .......................................................................................................................................59 Rugosidad de caeras y canales...................................................................................................................................61 Flujo en acueductos (Hazen Williams) ......................................................................................................................63 Flujo uniforme en canales abiertos (Manning) .............................................................................................................63 Flujo de aire comprimido en caeras (Harris) .............................................................................................................63 Flujo de vapor de agua en caeras (Babcock) .............................................................................................................64 Flujo en gasoductos (Weymouth) .................................................................................................................................65 Prdida de carga en accesorios .....................................................................................................................................66 Criterios de diseo de caeras75 Diseo hidrulico..........................................................................................................................................................75 Diseo mecnico...........................................................................................................................................................78 Dimensiones estndar ...................................................................................................................................................80 Tablas y grficos Rev 0 Pgina 3 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Medicin de caudal85 Balances........................................................................................................................................................................85 Venturi ..........................................................................................................................................................................86 Placa Orificio................................................................................................................................................................86 Tobera o Boquilla .........................................................................................................................................................88 Localizacin de orificios y toberas ...............................................................................................................................89 Comparacin de prdida de carga permanente .............................................................................................................90 Bombas91 Clasificacin de bombas ...............................................................................................................................................91 Seleccin del tipo de bomba .........................................................................................................................................93 Curvas tpicas de bomba centrfuga..............................................................................................................................94 Efecto de la viscosidad en bombas centrfugas.............................................................................................................95 Bombas centrfugas Velocidad especfica ..................................................................................................................97 Flujo de fluidos compresibles99 Grficos de Levenspield ...............................................................................................................................................99 Flujo isentrpico a travs de una tobera convergente.................................................................................................101 Lneas de Fanno y de Rayleigh...................................................................................................................................102 Compresores103 Clasificacin de compresores .....................................................................................................................................103 Seleccin del tipo de compresor .................................................................................................................................103 Vlvulas de seguridad104 Dimensiones estndar .................................................................................................................................................104 SECCIN 4 INTERCAMBIO DE CALOR.................................................................... 105 Coeficientes de transferencia de calor y factores de friccin105 Tubos ..........................................................................................................................................................................105 Coraza.........................................................................................................................................................................106 Intercambiadores de calor de doble tubo107 Combinaciones comunes para intercambiadores de doble tubo .................................................................................107 Informacin adicional de las combinaciones comunes...............................................................................................107 Intercambiadores de calor de casco y tubos108 Designacin de equipos segn norma TEMA.............................................................................................................108 Comparacin de equipos.............................................................................................................................................109 Tubos de intercambiadores de casco y tubos..............................................................................................................110 Corazas .......................................................................................................................................................................114 Cantidad de tubos en intercambiadores de casco y tubos ...........................................................................................115 Criterios de diseo......................................................................................................................................................123 Coeficientes de transferencia de calor tpicos.............................................................................................................124 Resistencias de ensuciamiento tpicas ........................................................................................................................127 Factorft Correccin de fuerza impulsora ...............................................................................................................131 Grficos y expresiones analticas de la eficiencia.......................................................................................................141 Condensacin143 Esquemas de instalacin de condensadores................................................................................................................143 Condensacin en pelcula - Teora de Nusselt ............................................................................................................145 Grfico de Dukler .......................................................................................................................................................145 Evaporacin146 Esquemas de instalacin de reboilers .........................................................................................................................146 Coeficientes de pelcula para enfriadores y calderetas de marmita ............................................................................147 Aeroenfriadores148 Disposicin de aeroenfriadores...................................................................................................................................148 Caractersticas tpicas .................................................................................................................................................149 Coeficiente de transferencia de calor del aire .............................................................................................................149 Determinacin del nmero de filas.............................................................................................................................150 Valores tpicos de coeficientes globales de transferencia en aeroenfriadores.............................................................151 Factorft Correccin de fuerza impulsora ...............................................................................................................152 Tablas y grficos Rev 0 Pgina 4 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa SECCIN 5 FILTRACIN SEDIMENTACIN ......................................................... 155 Filtros prensa155 Esquema tpico de filtro de tambor rotatorio156 Coeficientes de arrastre157 Grfico........................................................................................................................................................................157 Expresiones.................................................................................................................................................................157 Arrastre158 Tanque de sedimentacin ideal158 Velocidades terminales de partculas esfricas159 SECCIN 6 AGITACIN Y MEZCLADO .................................................................... 160 Configuraciones de tanques agitados160 Nmero de potencia en tanques agitados160 Intercambio de calor161 Coeficientes globales de transferencia en serpentines sumergidos en lquidos ..........................................................161 Coeficientes globales de transferencia en recipientes enchaquetados ........................................................................161 Coeficientes globales de transferencia en paneles de serpentinessumergidos en lquidos........................................162 Tablas y grficos Rev 0 Pgina 5 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa SECCIN 0 BIBLIOGRAFA 1-Chemical Engineers Handbook 5ta Edicin Perry and Chilton McGraw Hill 2-Perrys Engineers Handbook 6ta Edicin Robert Perry, Ben Green McGraw Hill 3-Bombas, seleccin, uso y mantenimiento - Kenneth McNaughton McGraw Hill 4-Compresores, seleccin, uso y mantenimiento - Richard Greene McGraw Hill 5-Vlvulas, seleccin, uso y mantenimiento - Richard Greene McGraw Hill 6-Flujo de fluidos Crane McGraw Hill7-Bombas, teora, diseo y aplicaciones Zubicaray Limusa 8-Principios de operaciones unitarias Foust, Wenzel, etc - CECSA 9-Ingeniera Qumica Coulson y Richardson Ed. Reverte (1,2,4,5) 10- Flujo de fluidos para ing. Qumicos F. Holland Ed. Gminis 11- Pump Handbook Karassik, Krutasch, Fraser, Messina McGraw Hill 12- Operaciones unitarias de ingeniera qumica McCabe, Smith, Harriot McGraw Hill 13- Manual de clculos de ingeniera qumica Chopey, Hicks McGraw Hill 14- Elementos de ingeniera qumica Vian, Ocon Ed. Aguilar 15- Flujo de fluidos Intercambio de calor Levenspiel Ed. Reverte 16- Applied Process Design for chemical and petrochemical plants Ludwig Gulf 17- Manual tcnico del agua Degremont 18- Manual de agua, su naturaleza, tratamiento y aplicaciones Nalco McGraw Hill (1,2,3) 19- Tratamientos de aguas residuales R.S. Ramalho Ed. Reverte 20- Ingeniera de aguas residuales Metcalf & Eddy McGraw Hill 21- Bombas centrfugas, seleccin, operacin y mantenimiento Karassik Ed. Continental 22- Operaciones bsicas de la ingeniera qumica Brown Manuel Marin y cia 23- Compressors and Fans Cheremisinoff Prentice Hall 24- Pump and pumping operations - Cheremisinoff Prentice Hall 25- Solid-Liquid separation processes and technology Svarovsky Elservier 26- Mixing, principles and applications Shinji Nagat John Wiley & Sons27- Fluid Mixing technology James Oldshve Mc Graw Hill 28- Industrial Refrigeration Conan Paraninfo 29- Principios de refrigeracin Roy Dossat CEASA 30- Procesos de transferencia de calor Donald Kern CECSA 31- Intercambiadores de calor Eduardo Cao Edigen S.A. 32- Heat Transfer Equipment Cheremisinoff Prentice Hall 33- Heat Exchanger Design Fraas, Necati Ozisik 34- Heat Exchangers: design and theory source book Afgan and Schulunder 35- Compact Heat Exchangers Kays, London McGraw Hill 36- Process Heat Exchange Vicent Cavaseno McGraw Hill 37- Transferencia de calor en ingeniera de procesos Eduardo Cao Nueva Librera 38- Fundamentos de mecnica de fluidos Gerhart, Gross y Hochstein - Addison-Wesley Iberoamericana Se encuentra en la biblioteca de pabelln de Industrias. Tablas y grficos Rev 0 Pgina 6 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa SECCIN 1 UNIDADES Velocidad Energa Longitud rea Volumen Tablas y grficos Rev 0 Pgina 7 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Masa Presin Constante de gas ideal (R) Tablas y grficos Rev 0 Pgina 8 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Temperatura Densidad 60F = densidad relativa = relacin de la densidad de un fluido a 60F respecto de la densidad del agua a 60F. Grados API: 5 . 1315 . 14160 =FAPI Grados Grados Baum: -Fluidos ms livianos que el agua: 13014060 =FBaum Grados -Fluidos ms pesados que el agua: FBaum Grados =60145145 Tablas y grficos Rev 0 Pgina 9 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Viscosidad | || |3310 . 1((

= xmkgcpcStu Tablas y grficos Rev 0 Pgina 10 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Potencia Conductividad trmica Densidad de flujo de calor Tablas y grficos Rev 0 Pgina 11 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Coeficiente de transferencia de calor Calor especfico Fuerza Tablas y grficos Rev 0 Pgina 12 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa SECCIN 2 PROPIEDADES AGUA Propiedades de transporte de agua y vapor saturado Tablas y grficos Rev 0 Pgina 13 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Propiedades termodinmicas de agua y vapor saturado Tablas y grficos Rev 0 Pgina 14 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tablas y grficos Rev 0 Pgina 15 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tablas y grficos Rev 0 Pgina 16 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Propiedades termodinmicas de vapor sobrecalentadoTablas y grficos Rev 0 Pgina 17 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tablas y grficos Rev 0 Pgina 18 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tablas y grficos Rev 0 Pgina 19 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tablas y grficos Rev 0 Pgina 20 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa HIDROCARBUROS Conductividades trmicas de hidrocarburos lquidos Fracciones de petrleo Conductividad (Btu/h ft F) Temperatura (F) Fuente: Procesos de transferencia de calor Donald Kern (adaptado del Natl. Bur. Standard Misc. Pub. 97) Fuente: GPSA (Gas Processors Suppliers Association) Tablas y grficos Rev 0 Pgina 21 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Hidrocarburos parafnicos Fuente: GPSA (Gas Processors Suppliers Association) Tablas y grficos Rev 0 Pgina 22 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Conductividades trmicas de hidrocarburos gaseosos Elsiguientegrficopermiteobtenerlaconductividadtrmicadehidrocarburosgaseososygas natural a 1 atm(a) segn su peso molecular y temperatura. Tablas y grficos Rev 0 Pgina 23 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Elsiguientegrficopermiteobtenerlaconductividadtrmicadedeterminadoshidrocarburos gaseosos a 1 atm(a) segn su temperatura. Tablas y grficos Rev 0 Pgina 24 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Los grficos a continuacin permiten corregir los valores de conductividad trmica obtenidos con los grficos anteriores para otras presiones. Fuente: GPSA (Gas Processors Suppliers Association) Tablas y grficos Rev 0 Pgina 25 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Calores especficos de hidrocarburos lquidos Fuente: Procesos de transferencia de calor Donald Kern (Holcomb and Brown, Ind. Chem., 34, 595, 1942) Tablas y grficos Rev 0 Pgina 26 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Calores especficos de vapores de hidrocarburos Fuente: Procesos de transferencia de calor Donald Kern (Holcomb and Brown, Ind. Chem., 34, 595, 1942) Tablas y grficos Rev 0 Pgina 27 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Densidad de hidrocarburos lquidos Fracciones de petrleo El siguiente grfico permite obtener la densidad relativa de fracciones de petrleo en funcin de su temperatura. Las fracciones se identifican segn su densidad relativa a 15C. Fuente: GPSA (Gas Processors Suppliers Association) Tablas y grficos Rev 0 Pgina 28 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Con el siguiente grfico puede obtenerse la densidad relativa de fracciones de petrleo en funcin de su temperatura y tambin de su presin. Las fracciones de petrleo se identifican por: -su densidad en API @ 15.5 C -elfactordecaracterizacindeWatson(kw)oelvalordepuntodeebullicinmedio promedio. Fuente: GPSA (Gas Processors Suppliers Association) Tablas y grficos Rev 0 Pgina 29 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Hidrocarburos varios Fuente: GPSA (Gas Processors Suppliers Association) Tablas y grficos Rev 0 Pgina 30 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Estasdensidadespuedencorregirseconsiderandoelefectodealtaspresionesutilizandoel siguiente grfico: Fuente: GPSA (Gas Processors Suppliers Association) Tablas y grficos Rev 0 Pgina 31 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Mezclas de hidrocarburos parafnicos en el punto de burbuja Elnomogramaesvlidoparamezclasdehidrocarburosparafnicosytambinpara monocomponentes. Fuente: GPSA (Gas Processors Suppliers Association) Tablas y grficos Rev 0 Pgina 32 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Viscosidad de hidrocarburos lquidos Fuente: GPSA (Gas Processors Suppliers Association) Tablas y grficos Rev 0 Pgina 33 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Viscosidad de hidrocarburos gaseosos Hidrocarburos varios Fuente: GPSA (Gas Processors Suppliers Association) Tablas y grficos Rev 0 Pgina 34 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Hidrocarburos parafnicos Paraobtenerlaviscosidaddegasesdehidrocarburosparafnicosapresionesdiferentesala atmosfrica cuando su temperatura reducida es mayor a 1 se prefieren los siguientes grficos: Fuente: GPSA (Gas Processors Suppliers Association) Tablas y grficos Rev 0 Pgina 35 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tensiones superficiales de hidrocarburos parafnicos Fuente: GPSA (Gas Processors Suppliers Association) Tablas y grficos Rev 0 Pgina 36 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa LQUIDOS Conductividades trmicas Fuente: Chemical Engineers Handbook Perry 6th Edition Tablas y grficos Rev 0 Pgina 37 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Sepuedesuponerunavariacinlinealdelaconductividadconlatemperatura.Losvalores extremos indican los valores para los cuales se recomiendan los datos. Fuente: Heat Transmission Mc Adams Tablas y grficos Rev 0 Pgina 38 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Calores especficos Fuente: Heat Transmission Mc Adams Tablas y grficos Rev 0 Pgina 39 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Densidades Densidades relativas de varios lquidos a presin atmosfrica y 20C: Fuente: Procesos de transferencia de calor Donald Kern Tablas y grficos Rev 0 Pgina 40 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Densidades de lquidos a 1 atm(a): Fuente: Handbook for mechanical engineers - Marks Tablas y grficos Rev 0 Pgina 41 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Viscosidades Fuente: Chemical Engineers Handbook Perry 6th Edition Tablas y grficos Rev 0 Pgina 42 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Fuente: Procesos de transferencia de calor Donald Kern Tablas y grficos Rev 0 Pgina 43 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa El nomograma permite obtener viscosidad de lquidos a 1 atm(a) Fuente: Chemical Engineers Handbook Perry 6th Edition Tablas y grficos Rev 0 Pgina 44 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tensiones superficiales La siguiente tabla permite obtener tensin superficial de diferentes lquidos a 1 atm(a) y 20C. Fuente: Handbook for mechanical engineers - Marks Tablas y grficos Rev 0 Pgina 45 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Calores latentes de vaporizacin Fuente: Heat Transmission Mc Adams Tablas y grficos Rev 0 Pgina 46 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa GASES Y VAPORES Conductividades trmicas Fuente: Heat Transmission Mc Adams Tablas y grficos Rev 0 Pgina 47 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Calores especficos Fuente: Heat Transmission Mc Adams Tablas y grficos Rev 0 Pgina 48 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Viscosidades Tablas y grficos Rev 0 Pgina 49 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa El anterior nomograma es vlido para presiones cercanas a la atmosfrica. Fuente: Chemical Engineers Handbook Perry 6th Edition Tablas y grficos Rev 0 Pgina 50 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Propiedades de transporte Las siguientes propiedades corresponden a presin atmosfrica. Fuente: Chemical Engineers Handbook Perry 6th Edition Fuente: Heat Transmission Mc Adams Tablas y grficos Rev 0 Pgina 51 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa MATERIALES MISCELNEOS Conductividades trmicas de metales Fuente: Handbook for mechanical engineers - Marks Conductividades trmicas y densidades de slidos miscelneos Materiales para aislamiento de edificios Tablas y grficos Rev 0 Pgina 52 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Materiales para refrigeracin y muy bajas temperaturas Materiales para aislamiento a altas temperaturas Tablas y grficos Rev 0 Pgina 53 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Materiales varios Fuente: Handbook for mechanical engineers - Marks Tablas y grficos Rev 0 Pgina 54 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa MATERIALES ALIMENTICIOS Y BIOLGICOS Aceite Vegetal Temp.DensidadEntalpaCalor esp.Viscosidad oC.kg/dm3kcal/kgkcal/kg oCcStcp 100.9224.50.45294.8887.4806 200.9189.00.45866.460.9529 300.91313.60.46547.6443.494 400.90818.30.47134.9331.7121 500.90323.10.47826.1123.5783 600.89727.90.48419.8917.8454 700.89232.70.49015.3913.7275 800.88737.70.49612.0810.7179 900.88142.70.5029.6298.48299 1000.87547.70.5097.776.79876 1100.87052.80.5156.3365.51225 1200.86458.00.5215.2284.51712 1300.85963.30.5284.3523.73838 1400.85368.60.5353.663.12237 1500.84774.00.5423.1052.63015 1750.83387.80.5612.1261.77181 2000.818102.00.5821.521.24367 2200.807114.00.6011.1920.96175 2250.804117.00.6061.1250.9048 2350.798123.00.6171.0070.8037 2400.795126.00.6230.9540.75879 2500.789132.00.6340.860.67858 2600.784139.00.6460.7770.6094 2750.775149.00.6660.6740.52246 2900.766159.00.6870.590.45161 3000.761166.00.7020.5410.41153 Fuente: Anlisis de grasas y aceites Mehlenhecker y otros. Tablas y grficos Rev 0 Pgina 55 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Capacidades calorficas de alimentos Tablas y grficos Rev 0 Pgina 56 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Fuente: Procesos de transporte y operaciones unitarias - Geankoplis Tablas y grficos Rev 0 Pgina 57 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Conductividades trmicas, densidades y viscosidades de alimentos Fuente: Procesos de transporte y operaciones unitarias - Geankoplis Tablas y grficos Rev 0 Pgina 58 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa SECCIN 3 - FLUJO DE FLUIDOS ESTIMACIN DE PRDIDA DE CARGA Balance de energa mecnica friccin extS S VW W S d v P S d v z gvdV z gvdtd + ||.|

\|+ =||.|

\|+} } } 2 22 2 Integrando entre una posicin inicial (1) y una final (2), en estado estacionario y considerando la densidad constante (fluido incompresible). friccin extW WPz gv Pz gvw +(((

||.|

\|+ + ||.|

\|+ + =22122 20 Expresado en alturas (dividiendo por g y flujo msico: w): friccin extH HgPzgvgPzgv +(((

||.|

\|+ + ||.|

\|+ + =22122 20 Para tramos rectos de caera: 25 222 224 . 342424 QD gLfDQD gLfgvDLf Hifiifif friccion~||.|

\|= =t Para accesorios: 24 222 281 . 042 2QD gKDQgKgvK Hiifriccion~||.|

\| = =t Siendo el nmero de Reynolds: iiDQ D v t 4Re = = Tablas y grficos Rev 0 Pgina 59 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Factor de friccin en caeras Rgimen laminar- Re < 2000 -Hagen Poiseuille Re16=ff Rgimen de transicin pared lisa o rugosa - 2000 < Re < 4000 -Wilson y Azad 2 10Re 10 2 . 14 =ff Rgimen turbulento pared lisa - Re > 4000 -Prandtl von Karman Nikuradse||.|

\| =f ff f 4 Re51 . 2log 241 -Blasius 25 . 0Re079 . 0=ff Re < 105

Rgimen turbulento totalmente desarrollado pared rugosa - Re > 4000 -Nikuradse||.|

\| =D fAf7 , 3log 241 c -Colebrook White ||.|

\|+ =D f fAf f7 , 3 4 Re51 , 2log 241 c Tablas y grficos Rev 0 Pgina 60 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Grfico - factor de friccin Moody (Friction Factors for Pipe Flow, Trans. ASME, 66, 671-84, Nov. 1944)grafic f en funcin deRe,conlarugosidadabsolutaequivalenterelativacomoparmetro,usandolasfrmulasde Hagen-Poiseuille para rgimen laminar y la de Colebrook-White para rgimen turbulento. Fuente: Chemical Engineers Handbook Perry 6th Edition Tablas y grficos Rev 0 Pgina 61 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Rugosidad de caeras y canales Recopilacin de rugosidades realizada por Moody para acompaar a su grfico: MaterialRugosidad en mm acero comercial/hierro forjado0,046 acero remachado0,91-9,2 hormign0,3-3,1 madera0,18-0,92 fundicin0,26 hierro galvanizado0,153 fundicin asfaltada0,122 tubos estirados0,0015 Fuente:GPSA(GasProcessorsSuppliersAssociation)TomadodeFlowoffluidsthrough valves, fittings and pipe, Crane, 1988. Tablas y grficos Rev 0 Pgina 62 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Coeficientes de rugosidad de Manning en conductos parcialmente llenos: Tipo de canal y descripcinmnimonormalmximo Metal brass, smooth0.0090.0100.013 lockbar and welded0.0100.0120.014 steel riveted and spiral0.0130.0160.017 coated0.0100.0130.014 cast iron uncoated0.0110.0140.016 black0.0120.0140.015wrought irongalvanized0.0130.0160.017 subdrain0.0170.0190.021corrugated metalstorm drain0.0210.0240.030

Nonmetal lucite0.0080.0090.010 glass0.0090.0100.013 neat surface0.0100.0110.013 cement mortar0.0110.0130.015 culvert, straight and free from debris0.0100.0110.013 culvert with bends, connections and some debris0.0110.0130.014 finished0.0110.0120.014 sewer with manholes, inlet, etc, straight0.0130.0150.017 unfinished, steel form0.0120.0130.014 unfinished, smooth wood form0.0120.0140.016 concrete unfinished, rough wood form0.0150.0170.020 stave0.0100.0120.014 wood laminated, treated0.0150.0170.020 common drainage tile0.0110.0130.017 vitrified sewer0.0110.0140.017 vitrified sewer with manholes, inlet, etc0.0130.0150.017 clay vitrified subdrain with open joint0.0140.0160.018 glazed0.0110.0130.015 brickwood lined with cement mortar0.0120.0150.017 sanitary sewers coated with sewage slimes, with bends and connections0.0120.0130.016 paved invert, sewer, smooth bottom0.0160.0190.020 rubble masonry, cemented0.0180.0250.030 Fuente: Open Channel Hydraulics, Ven Te Chow, McGraw-Hill, Kogakusha Tablas y grficos Rev 0 Pgina 63 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Flujo en acueductos (Hazen Williams) LafrmuladeHazenWilliams(1904)esconocidacomolamspopularentreingenierosde acueductos: 54 , 063 , 0849182 , 0 |.|

\|=LHfr C vH(en unidades SI) de donde: 87 , 4852 , 167 , 10DLCQHf |.|

\|= SegnAWWA(AmericanWaterWorksAssociation),elcoeficienteCpararevestimientointerno liso en buen estado (los caos de acero suelen revestirse con mortero de cemento o con resinas epoxi para protegerlos contra corrosin y mantener la calidad del agua potable) puede estimarse como: C = 140 + 0,17 d(d = dimetro en pulgadas) Paradiseo,teniendoencuentaeldeteriorodelrevestimientointernoyacumulacinde sedimentos, recomienda: C = 130 + 0,16 d Los proveedores de caeras plsticas suelen recomendar C alrededor de 150. Los de hormign precomprimido centrifugado, 140. Flujo uniforme en canales abiertos (Manning) La ecuacin originalmente presentada por Robert Manning en 1889 es la ms utilizada para flujo uniforme en canales abiertos en su forma actual, en unidades SI: 2 / 1 3 / 21s rnvH= donde v es la velocidad media, rH el radio hidrulico, s la pendiente (altura de friccin por unidad de longitud de canal) y n el coeficiente de rugosidad de Manning. Flujo de aire comprimido en caeras (Harris) La siguiente frmula permite obtener la prdida de carga en caeras cuando fluyen por ellas aire ogasesdeviscosidadsimilarenformaincompresible(prdidadecargamenoral10%dela presin). r DQ LPi31 . 521025 . 0 = A DondeLeslalongitud(enft),Dieldimetrointerno(enpulgadas),rlarelacindecompresin respecto del aire libre en la entrada de la caera, Q caudal en ft3/s y AP prdida de carga en psi. Tablas y grficos Rev 0 Pgina 64 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Fuente: Applied Process Design, Ludwig (tomado de Walworth Co.) Flujo de vapor de agua en caeras (Babcock) La siguiente frmula permite obtener la prdida de carga en caeras cuando fluye por ellas vapor de agua en forma incompresible (prdida de carga menor al 10% de la presin). 526 . 31 000131 . 0i iDQ LDP||.|

\|+ = A DondeLeslalongitud(enft),Dieldimetrointerno(enpulgadas),esladensidadenlb/ft3,Q caudal en ft3/s y AP prdida de carga en psi. Tablas y grficos Rev 0 Pgina 65 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Fuente: Applied Process Design, Ludwig (tomado de Walworth Co.) Flujo en gasoductos (Weymouth) 212221 667 . 252028(((

|.|

\|||.|

\| =T L SgP PD Qi donde Q es el caudal estndar de gas (Sft3/h), Di es el dimetro interno (pulgadas), P1 y P2 son las presiones inicial y final (psi), T la temperatura absoluta (R), Sg la relacin del peso molecular del gas al del aire y L la longitud en millas. Tablas y grficos Rev 0 Pgina 66 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Prdida de carga en accesorios Envlvulasyaccesorioslafriccinsuperalacorrespondientealalongituddelelemento.El excesodefriccinseestimabaoriginalmenteasignandoacadaelementounalongitud equivalente: gvDLeqf Hfif accesorio242= Este procedimiento tiende a ser reemplazado por el del coeficiente de resistencia K: gvK Hfaccesorio22=Crane: Desdesuedicinde1976,CraneensupublicacinFlowoffluidsthroughvalves,fittingsand pipesugiereconsiderarconstanteelcoeficienteKcalculadoconlalongitudequivalente determinada a rgimen turbulento con Reynolds elevado y el factor de friccin de Nikuradse para flujoturbulentototalmentedesarrollado.AReynoldsbajos,lafriccinresultaentonces subestimada. Para la mayora de los casos prcticos el Reynolds es suficientemente alto para que la variacin de K con Reynolds quede dentro de la imprecisin de los datos disponibles. Tablas y grficos Rev 0 Pgina 67 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa

Tablas y grficos Rev 0 Pgina 68 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tablas y grficos Rev 0 Pgina 69 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tablas y grficos Rev 0 Pgina 70 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tablas y grficos Rev 0 Pgina 71 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Atencin: si se quiere determinar la longitud equivalente de cada accesorio a partir de los valores de ft en la tabla se debe tener en cuanta que dichos factores son de Darcy (ft = 4 * ffanning). Fuente: Flow of fluids through valves, fittings and pipe Crane US Hydraulic Institute: En el Engineering Data Book se incluyen grficos con los valores de los coeficientes de resistencia K en funcin del dimetro, propuestos para rgimen turbulento. A continuacin los grficos publicados en el Engineering Data Book del Hydraulic Institute en 1979 (primera edicin), tomados de Applied Process Design de Ludwig. Tablas y grficos Rev 0 Pgina 72 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tablas y grficos Rev 0 Pgina 73 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tablas y grficos Rev 0 Pgina 74 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Hooper: W.B.Hooper (The two-K method predicts head losses in pipe fittings, Chem. Eng. Aug. 24, 1981) propusocaracterizarcadavlvulayaccesoriomediantedoscoeficientesdeprdidaK1yK,el primero asociado a la variacin de la friccin con el Reynolds y el segundo asociado a la prdida en rgimen totalmente turbulento (que depende tambin del dimetro). ||.|

\|+ + =iDKKK11Re1 AccesorioK1 K codo 45 std (R/D=1)5000.2 codo 45 radio largo (R/D=1,5)5000.15 codo 45 de gajos, 1 soldadura5000.25 codo 45 de gajos, 2 soldaduras5000.15 codo 90 std (R/D=1) roscado8000.40 codo 90 std (R/D=1) brid./sold8000.25 codo 90 radio largo (R/D=1,5)8000.20 codo 90 de gajos 1 soldadura10001.15 codo 90 de gajos, 2 soldaduras8000.35 codo 90 de gajos, 3 soldaduras8000.30 codo 90 de gajos, 4 soldaduras8000.27 codo 90 de gajos, 5 soldaduras8000.25 codo 180 std (R/D=1) roscado10000.60 codo 180 std (R/D=1) brid./sold10000.35 codo 180 radio largo (R/D=1,5)10000.30 te (codo) std, roscada5000.70 te (codo) radio largo, roscada8000.40 te (codo) std, brid./sold8000.80 te (recta) roscada2000.10 te (recta) brid./sold1500.05 vlv. esclusa, esfera o tapn (=1)3000.10 vlv. esclusa, esfera o tapn (=0,9)5000.15 vlv. esclusa, esfera o tapn (=0,8)10000.25 vlv. globo std15004.00 vlv. globo ngulo o Y10002.00 vlv. diafragma10002.00 vlv. mariposa8000.25 vlv. retencin de pistn200010.00 vlv. retencin de clapeta15001.50 vlv. retencin disco oscilante10000.50 entrada a cao (al ras)1600.5* entrada a cao (con proy. int.)1601* salida de cao02 Laminar, 1Turbulento * Nota: los tres casos marcados con asterisco eliminan el parntesis para corregir por dimetro. La salidadecaopierde1alturadevelocidadenrgimenturbulentoy2alturasdevelocidaden rgimen laminar. Tablas y grficos Rev 0 Pgina 75 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa CRITERIOS DE DISEO DE CAERAS Diseo hidrulico Tablas con valores recomendados LquidosVelocidades (m/s) Gradiente de presin mximo(kgf/cm2/km) Agua Succin bombas 1.2 2.10.6 0.9 Descarga Bombas2.71.5 6.4 Exceso de presin disponible5.223 Alimentacin a caldera P< 50kgf/cm21.5 3.14.6 Alimentacin a caldera P> 50kgf/cm21.5 4.59.2 Lneas largas 0.6 - 1.2 Lneas cortas 0.6 4.92.3 4.6 Agua de enfriamiento1.8 3.74.6 Salida de condensador 0.9 1.5 Hidrocarburos Hidrocarburos de densidad relativa 1.61.5 2.4 Hidrocarburos de densidad relativa 0.81.8 3.1 Hidrocarburos de densidad relativa 0.33.1 4.6 Succin bombas lquido saturado< 1.81.15 Succin bombas lquido subenfriado0.9 2.42.3 Lquido a reboiler0.3 1.20.35 Salida de condensador0.9 1.81.15 Caera de refrigerante lquido0.9 1.80.9 Alimentacin a torre0.9 1.8 Lquidos especiales en caeras de acero al carbono Aguas con fenoles0.9 cido sulfrico concentrado1.2 Agua de mar, agua agria1.8 Solucin custica1.2 Soluciones acuosas de aminas1.5 2.1 Lquidos especiales en caeras de acero inoxidable Soluciones de amina rica en CO21.5 2.1 Tablas y grficos Rev 0 Pgina 76 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Vapores y Gases x v2 mximos (kg/ms2) Velocidades (m/s) Gradiente de presin mximo (kgf/cm2/km) Vapores de hidrocarburos Servicios generales30 - 500.35 3.5 P < 20 barg60000.35 - 3.5 20 barg < P < 50 barg75004.6 50 barg < P < 80 barg10000 P > 80 barg15000 Succin compresores0.25 0.7 Descargas compresores0.5 1.2 Lnea de anti-surge (P < 50 barg)10000 Lnea de anti-surge (P < 80 barg)15000 Lnea de anti-surge (P > 80 barg)25000 Caera tope torre (P>3.5 kgf/cm2g)13 151.15 Caera tope torre (atmosfrica)18 31 Caera tope torre (vaco)38 600.2 Caera tope torre (stripper)9 Retorno de reboiler0.7 Purga a la atmsfera60 Lneas compresor reciprocante Densidad: 10 lb/ft36 Densidad: 1 lb/ft313 Densidad: 0.1 lb/ft328 Densidad: 0.01 lb/ft360 Vapor de agua Vaco125 Baja presin (3.5 kgf/cm2(g))380.15 1 Media presin (3.5 18 kgf/cm2(g))380.25 - 2.3 Alta presin (>18 kgf/cm2(g))302.3 Alta P lneas largas (> 600ft)300.35 1 Alta P lneas cortas (< 600ft)381.2 2.3 Vapor a bombas y motores3.8 4.6 Aire comprimido Cabezal principal6 80.2 Derivaciones8 - 100.8 Transporte de gases varios en planta Amonaco, etileno, metano30 Acetileno, hidrgeno, 20 Cloro, cido clorhdrico20 Bromo, cloroformo10 Vapores de refrigerantes alta P5 15 Vapores de refrigerantesbaja P10 - 25 Trampas de condensado -Hacia las trampas: 0.2 psi/100 ft -Descarga de trampas de balde: disear para 2-3 veces el caudal normal, de acuerdo a la presin disponible -Descarga de trampas de drenaje continuo: disear para el caudal normal para 2 psi/100 ft Tablas y grficos Rev 0 Pgina 77 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Placas Orificio y otros caudalmetros Duranteeldiseobsicodelsistema,mientrassedesconozcaeldetalledelainstrumentacin puede adoptarse una prdida de carga de alrededor de 0.15 kgf/cm2 o 2 psi. Vlvulas de Control Paraobtenerbuencontrolsepuedenseguirlossiguientescriteriosalahoradeestablecerla prdida de carga de diseo de una vlvula de control: 1-Laprdidadecargadebeserelvalorqueresultemsgrandeentre:20%delaprdidade friccin del sistema a caudal mximo y 25% de la prdida de friccin del sistema a caudal normal. 2- Para sistemas en los cuales succin y descarga no estn unidos (o sea, que no sea reciclos o reflujos): la prdida de carga debe ser mayor o igual al 10% de la altura esttica del reservorio. 3- El dimetro nominal de la vlvula que resulte elegida a partir de la prdida de carga establecida no puede superar el de la caera. 4- Para fluidos compresibles la prdida de carga no puede superar el 50% de la presin absoluta aguas arriba. 5-Ensistemasdereflujo,recicloyalimentacinlaprdidadecargadebeser,comomnimo,1 kgf/cm2 para caudal normal y 0.7 kgf/cm2 para caudal mximo. 6- En vlvulas de control de vapor de agua para turbinas la prdida de carga debe ser el 5% de la presin absoluta aguas arriba. 7- En vlvulas de control de vapor de agua a reboilers la prdida de carga debe ser del 5% al 10% de la presin absoluta aguas arriba. La prdida de carga no debe ser menor a 0.35 kgf/cm2. Tablas y grficos Rev 0 Pgina 78 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Diseo mecnico Los cdigos americanos que fijan la presin de diseo en funcin de las dimensiones, material y tipo de unin de las caeras son: -ASME B31.1 para caeras en centrales de potencia. -ASME B31.3 para refineras y plantas petroqumicas. -ASME B31.4 para ductos de lquido y sus estaciones de bombeo, regulacin de presin. -ASME B31.8 para gasoductos. -ASME B31.11 para suspensiones. Los cdigos ASME B31.1 y B31.3 adoptan la siguiente frmula para determinar la mxima presin interna de diseo: ( )( ) c em Y Doc em E SPid =22 Pid:mxima presin interna de diseo S:tensin admisible del material a la temperatura de diseo segn las tablas del cdigo E:factor de soldadura segn cdigo (generalmente igual a 1) em:espesor mnimo del cao segn la norma de fabricacinc:suma de tolerancias por corrosin, erosin, incisiones en el cao (por ej. por roscado) Dodimetro exterior del cao Y:factor definido por los cdigos ASME B31.1 (tabla 104.1.2) y B31.3 (tabla 304.1.1) para el clculo del espesor por presin interior. Los cdigos ASME B31.4 y B31.11 fijan la mxima presin interna de diseo mediante la frmula de Barrow para la tensin en cilindros de paredes delgadas: ( )Doc enom E F SfPid= 2 Pid:mxima presin interna de diseo Sf:mnimatensindefluenciaespecificadaparaelmaterial(MSYS)segnlastablasdel cdigo. F:factor de diseo igual a 0,72 para ASME B31.4 y 0,8 para ASME B31.11. Efactor de soldadura enom:espesor nominal del cao csumadetoleranciasporcorrosin,roscado,incisioneseincrementosdeespesorcomo proteccin por condiciones externas inusuales. Dodimetro externo del cao Tablas y grficos Rev 0 Pgina 79 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Fuente: GPSA (Gas Processors Suppliers Association) Tablas y grficos Rev 0 Pgina 80 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Dimensiones estndar Losdimetrosyespesorescomercialesparacaerasdeacerosegnlasnormasamericanas estnresumidosenASMEB36.10,quecubredimetrosnominalesdesde0,125hasta80y cubrelosespesorescorrespondientesalaviejaclasificacinestndar(std),reforzado(xs)y extrarreforzado (xxs), as como la de Schedule (Sch 10, Sch 20, Sch 30, Sch 40, Sch 60, Sch80, Sch 100, Sch 120, Sch 140 y Sch 160) y los espesores incluidos en la norma de fabricacin API 5L.Paracaerasdeaceroinoxidable,laASMEB36.19cubrelamismainformacinpara espesores Sch 5S, Sch 10S, Sch 40S y Sch 80S. Tablas y grficos Rev 0 Pgina 81 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tablas y grficos Rev 0 Pgina 82 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tablas y grficos Rev 0 Pgina 83 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tablas y grficos Rev 0 Pgina 84 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Atencin: los dimetros 2 , 3 , 5 no son comunes en el mercado (no usar en diseo). Tablas y grficos Rev 0 Pgina 85 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa MEDICIN DE CAUDAL Balances Los siguientes balances se plantean entre el fluido en la caera (c) y el fluido en el orificio de la placa orificio o garganta del ventura o tobera (o) para un fluido incompresible. Balance de masa o o c cA v A v = Balance de energa mecnica 02 22 2= ||.|

\|+ + ||.|

\|+ +fr oo occ cH zgv Pzgv P ( )((

+||.|

\| = fr o co cc oH z zP Pg v v22 2 ( )((

+||.|

\| =(((

||.|

\|fr o co ccooH z zP PgAAv2 122 Definiendo:coDD= | entonces:2| =coAA ( )| |412|((

+||.|

\| =fr o co coH z zP Pgv ( )| |412) (Re,||((

+||.|

\| =o co cd oz zP PgC v Cuando zc zo : ( )| |412) (Re,| | =o cd oP P gC v Tablas y grficos Rev 0 Pgina 86 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Venturi Los valores de coeficientes de descarga para tubos venturi tipo Herschel dependen del Reynolds y del tamao del venturi.Para nmeros de Reynolds mayores a 200 000 puede utilizarse un coeficiente de 0.984. La prdida de carga permanente para venturis tipo Herschel depende de y el ngulo de cono de descarga: 2 . Vara del 10 al 15% del diferencial de presin (Pc-Po) para pequeos ngulos (5 a 7) y del 10 al 30% para ngulos grandes (15), con mayores prdidas a bajos valores de . Placa Orificio Los valores de coeficientes de descarga dependen del Reynolds y del valor de . Para valores de Reynoldssuperioresa30000loscoeficientessonprcticamenteconstantes.Paraorificios circulares concntricos de cantos vivos o a escuadra el coeficiente vara entre 0.595 y 0.620 para tomas radiales o en vena contracta para de hasta 0.8 y para tomas en brida para de hasta 0.5. Tablas y grficos Rev 0 Pgina 87 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa La siguiente figura permite obtener el coeficiente de descarga para placas circulares de bordes a escuadra con tomas en esquina. donde: 41 | =dCC Fuente: Chemical Engineers Handbook Perry 6th Edition La prdida de carga permanente para toberas se puede aproximar por la siguiente expresin: ( )( )2 124 11 P P P P = | (P1= Pc ; P2= Po y P4 es la presin ya recuperada, de 4 a 8 dimetros de caera aguas debajo del orificio) Tablas y grficos Rev 0 Pgina 88 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tobera o Boquilla Los valores de coeficientes de descarga dependen del Reynolds en la caera y del valor de . Engeneralloscoeficientesvaranentre0.95paraReynoldsde10000 a0.99paraReynoldsde 1000000. donde: 41 | =dCC Fuente: Flow of fluids through valves, fittings and pipe Crane Tablas y grficos Rev 0 Pgina 89 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa La prdida de carga permanente para toberas se puede aproximar por la siguiente expresin: ( )2 1224 111P P P P += || donde las presiones son las estticas medidas en las posiciones indicadas en la siguiente figura (P1= Pc ; P2= Po y P4 es la presin ya recuperada) Localizacin de orificios y toberasLocalizacin recomendada en relacin a otros accesorios presentes en la caera. Fuente: Chemical Engineers Handbook Perry 6th Edition Tablas y grficos Rev 0 Pgina 90 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Comparacin de prdida de carga permanente Tablas y grficos Rev 0 Pgina 91 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa BOMBAS Clasificacin de bombas Tablas y grficos Rev 0 Pgina 92 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Fuente: Pump Handbook Karassik Tercera Edicin. Tablas y grficos Rev 0 Pgina 93 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Seleccin del tipo de bomba Fuente: Pump Handbook Karassik Tercera Edicin. Tablas y grficos Rev 0 Pgina 94 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Curvas tpicas de bomba centrfuga Tablas y grficos Rev 0 Pgina 95 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Efecto de la viscosidad en bombas centrfugas Laalturadesarrolladaporunabombacentrfugaesfuncindelcaudalydelavelocidadde rotacin.Lasobservacionesexperimentalesmuestranquepuededespreciarseelefectodela viscosidad cinemtica del fluido para valores inferiores a aproximadamente 4.3 cSt. Para valores mayores,elInstitutoHidrulicodesarrollungrficoquedalosvaloresparaajustarcadaterna altura, caudal, rendimiento determinada para agua a los valores correspondientes a la viscosidad cinemtica del fluido bombeado. Se aconseja no extrapolar los grficos. AcontinuacinelgrficodecorreccindelosestndaresdelInstitutoHidrulico(tomadode Ludwig) Tablas y grficos Rev 0 Pgina 96 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tablas y grficos Rev 0 Pgina 97 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Bombas centrfugas Velocidad especfica La velocidad especfica es un nmero adimensional definido como: ( )4 / 32 / 14 / 132H gQ NNNNHQS=||.|

\|= Diseo del impulsor y correspondiente rango de velocidad especfica: Los nmeros adimensionales permiten agrupar informacin acerca de las bombas disponibles en el mercado. Estos datos generalmente provienen de EE.UU. donde, en vez de usar directamente losnmerosadimensionales,losreemplazanporlosqueresultandeeliminargyusarlas unidades gpm para caudales, ft para longitudes y rpm para velocidades de rotacin. Se dispone as de clasificaciones como: -bombas radiales: 500 < NS < 4000 -bombas mixtas: 4000 < NS < 8000 -bombas axiales: 8000 < NS Fuente: Applied Process Design - Ludwig Relacin entre rendimiento y velocidad especfica: Lavelocidadespecficaesunparmetromuyefectivoqueseusacomounindicadordel rendimiento. Lasfigurasacontinuacinmuestranunacorrelacindelrendimientoptimodelasbombasen funcin de la velocidad especfica y del caudal. Estas curvas permiten comparar distintas bombas ofrecidas por distintos fabricantes. Tablas y grficos Rev 0 Pgina 98 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa -Para la velocidad especfica calculada con N en 1/s, Q en m3/s, g en m/s2 y H en m: -Para la velocidad especfica calculada con N en rpm, Q en gpm, sin g y H en ft: Tablas y grficos Rev 0 Pgina 99 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa FLUJO DE FLUIDOS COMPRESIBLES Grficos de LevenspieldFlujo adiabtico en caeras considerando friccin: Tablas y grficos Rev 0 Pgina 100 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Fuente: Chemical Engineers Handbook Perry 6th Edition Tablas y grficos Rev 0 Pgina 101 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Flujo isentrpico a travs de una tobera convergente 1211211|.|

\|+ =kkoMakPP |.|

\|+ =211211 MakTTo 11211211|.|

\|+ =koMak ( )( ) 1 21211211 +|.|

\|+ =kkoroMakMaT RM kP G Fuente: Chemical Engineers Handbook Perry 6th Edition Tablas y grficos Rev 0 Pgina 102 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Lneas de Fanno y de Rayleigh Curvas de Fanno (diagrama i vs S) Curva de Rayleigh (diagrama i vs S) Interseccin de curvas de Fanno y Rayleigh Tablas y grficos Rev 0 Pgina 103 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa COMPRESORES Clasificacin de compresores Fuente: Compressors selection and sizing - Brown Seleccin del tipo de compresor Fuente: Compressors selection and sizing - Brown Tablas y grficos Rev 0 Pgina 104 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Curvas tpicas de compresores Fuente: Compressors selection and sizing - Brown VLVULAS DE SEGURIDAD Dimensiones estndar De acuerdo al estndar API 526 Flanged steel pressure relief valves los orificios y conexiones de entrada y salida estndar son los siguientes: Tablas y grficos Rev 0 Pgina 105 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa SECCIN 4 INTERCAMBIO DE CALOR COEFICIENTES DE TRANSFERENCIA DE CALOR Y FACTORES DE FRICCIN Siendo: kcp = Pr14 . 0||.|

\|=w|aflujowG =kD hNu =Tubos Tubo /s interno /s: Gt Dit = Re42DinNaflujot= Anulo: a eqtermicoaG D= Rea hid hidraulicoaG D= Re ( )2 24o sD D aflujo = t Rgimen laminar100 < Re < 2100 Sieder y Tate Lquidos orgnicos, soluciones acuosas y gases |31Pr Re 86 . 1((

=LDNu Desvo: 12% Rgimen turbulentoRe > 10 000 Sieder y Tate Lquidos orgnicos, soluciones acuosas y gases |318 . 0Pr Re 027 . 0 = Nu Desvo: +15% / -10% Agua ( )2 . 08 . 00146 . 0 1 1423Dvt h + = h en W/m2K t en C (vlida entre 5 y 95C) v en m/s (vlida entre 0.3 y 3 m/s) D en m (vlida entre 0.01 y 0.5 m) Zona de transicin 2100 < Re < 10 000 |66 . 066 . 066 . 0Pr 1Re125 Re116 . 0||.|

\||.|

\|+||.|

\| =LDG cpht Tablas y grficos Rev 0 Pgina 106 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Friccin Para tener en cuenta el cambio de temperatura la prdida de carga en tubos se multiplica por: nw||.|

\|=| con n= -0.14 para rgimen turbulento y n= -0.25 para rgimen laminar -Factor de friccin - Tubos lisos Re > 2100 32 . 0Re 125 . 0 0014 . 0+ = f Drew, Koo y Mc Adams ( 5%) -Factor de friccin Tubos rugosos Re > 2100 42 . 0Re 264 . 0 0035 . 0+ = f Wilson, Mc Adams y Seltzer( 10%) -Factor de friccin Re < 2100 Re16= f Hagen-Poiseuille Coraza Gs Des = Re ( )PtDs B Do Ptaflujo= Coraza con bafles segmentados al 25% - 2000 < Re < 1 000 000 - Kern Hidrocarburos, compuestos orgnicos, agua, soluciones acuosas, gases. |3155 . 0Pr Re 36 . 0 = Nu Friccin Para tener en cuenta el cambio de temperatura la prdida de carga en tubos se multiplica por: 14 . 0 ||.|

\|=w| -Factor de friccin Res > 500 188 . 0Re 728 . 1= f Tablas y grficos Rev 0 Pgina 107 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa INTERCAMBIADORES DE CALOR DE DOBLE TUBO Combinaciones comunes para intercambiadores de doble tubo DN Tuboexterno ( pulg. )DN Tubo interno ( pulg. ) Sch 40Sch 40 2 3/411 1/4------ 2 1/2 3/411 1/4------ 3 3/411 1/41 1/22-- 4 3/411 1/41 1/223 Fuente: Intercambiadores de calor Eduardo Cao Informacin adicional de las combinaciones comunes Dimetro hidrulico: Dhid = Ds Do Dimetro equivalente: Deq = (Ds2 Do2 ) / Do DN TuboDN TuboTubo interno Tubo externorea de flujoDimetro del nulo externo ( pulg. )interno ( pulg. )DiDoDsDextTubo int. AnuloHidrulico EquivalenteSch 40Sch 40mm.mm.mm.mm.mm2.mm2.mm.mm. 3/420.93 26.67 343.871605.4425.8376.68 126.64 33.40 557.301288.0419.1049.122 1 1/435.05 42.1652.5060.33 964.48768.2310.3423.21 3/420.93 26.67 343.872528.9436.04120.79 126.64 33.40 557.302211.5429.3184.352 1/2 1 1/435.05 42.1662.7173.03 964.481691.7320.5551.11 3/420.93 26.67 343.874208.6751.26201.03 126.64 33.40 557.303891.2644.53148.41 1 1/435.05 42.16 964.483371.4535.76101.86 1 1/240.89 48.26 1312.77 2938.7429.6777.57 3 252.50 60.3377.9388.90 2163.80 1910.3317.6040.34 3/420.93 26.67 343.877650.5375.59365.43 126.64 33.40 557.307333.1368.86279.68 1 1/435.05 42.16 964.486813.3260.10205.85 1 1/240.89 48.26 1312.77 6380.6154.00168.42 252.50 60.33 2163.80 5352.2041.94113.02 4 377.93 88.90102.26 114.304767.03 2004.8713.3628.73 Tablas y grficos Rev 0 Pgina 108 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa INTERCAMBIADORES DE CALOR DE CASCO Y TUBOS Designacin de equipos segn norma TEMA Fuente: Chemical Engineers Handbook Perry 6th Edition Tablas y grficos Rev 0 Pgina 109 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Comparacin de equipos Tipo de diseoTubos en U (U) Placa te tubos fija (L, M, N) Cabezal flotante de arrastre(T) Cabezal flotante anillo linterna(W) Cabezal flotante de anillo partido (S) Cabezal flotante con prensaestopa (P) Costorelativo [(A)menoscaro a (E) ms caro] ABCCDE Formadelograr expansin diferencial Tubos dilatan libremente Junta de dilatacin en carcasa Cabezal flotante Cabezal flotante Cabezal flotante Cabezal flotante Haz extrableSNoSSSS Tubos individualmente reemplazables Slo los de la fila ms externa SSSSS Limpiezainterior de tubos Difcil mecnicamente, puede ser qumicamente S, mecnica o qumicamente S, mecnica o qumicamente S, mecnica o qumicamente S, mecnica o qumicamente S, mecnica o qumicamente Limpieza exterior detubosen arreglos triangulares Slo qumicamente Slo qumicamente Slo qumicamente Slo qumicamente Slo qumicamente Slo qumicamente Limpieza exterior detubosen arreglosen cuadro S, mecnica o qumicamente Slo qumicamente S, mecnica o qumicamente S, mecnica o qumicamente S, mecnica o qumicamente S, mecnica o qumicamente Nmerode pasosenlos tubosCualquier nmero par Sin limitaciones Sin limitaciones (para un paso requiere empaquetadu-ra) Uno o dos pasos Sin limitaciones (para un paso requiere empaquetadu-ra) Sin limitaciones Eliminacinde juntas internas SSNoSNoS Fuente: Intercambiadores de calor Eduardo Cao Tablas y grficos Rev 0 Pgina 110 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tubos de intercambiadores de casco y tubos Dimensiones de tubos Superficie por m DoCalibreeDi A. FlujoPesoCaudal externainterna Pulg. (mm)BWGmmmmcm2Kg/mm3/hm2/mm2/m 220.714.930.190.0980.1030.016 1/4240.565.230.210.0800.1130.016 260.465.440.230.0670.1240.017(6,35) 270.415.540.240.0600.130 0.020 0.017 181.257.040.390.2540.2110.022 3/8200.897.750.470.1890.2540.024 220.718.100.520.1550.2810.026(9,53) 240.568.410.550.1240.297 0.030 0.026 122.777.160.400.6710.2160.023 142.118.480.570.5490.3080.027 1/2161.659.400.690.4490.3730.030 181.2510.210.820.3510.4430.032 200.8910.520.960.2590.5180.034 (12,7) 220.7111.281.000.2100.540 0.040 0.036 122.7710.340.840.8940.4540.033 132.4111.050.960.8010.5180.035 142.1111.681.090.7160.5890.037 5/8151.8312.221.170.6340.6320.038 161.6512.571.240.5790.6700.040 171.4712.931.310.5240.7070.041 181.2513.391.410.4490.7610.042 191.0713.741.480.3500.7990.043 (15,88) 200.8914.101.580.3290.853 0.050 0.044 103.4012.241.181.2430.6370.039 113.0512.951.321.2020.7130.041 122.7713.511.431.1120.7720.043 132.4114.221.590.9800.8590.045 3/4142.1114.831.730.8810.9340.047 151.8315.391.880.7771.0150.048 161.6515.751.950.7081.0530.050 171.4716.102.040.6381.1020.051 181.2516.582.150.5481.1610.052 (19,05) 200.8917.272.340.3991.264 0.060 0.054 103.4015.421.891.5801.0210.048 113.0516.132.041.4421.1020.051 122.7916.692.191.3291.1830.052 132.4117.402.381.1791.2850.055 7/8142.1118.012.551.0461.3770.057 151.8318.572.710.9201.4630.058 161.6518.922.810.8381.5170.059 171.4719.282.920.7541.5770.061 181.2519.743.060.6441.6520.062 (22,23) 200.8920.453.280.4671.771 0.070 0.064 Tablas y grficos Rev 0 Pgina 111 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Superficie por m DoCalibreeDi A. FlujoPesoCaudal externainterna Pulg. (mm)BWGmmmmcm2Kg/mm3/hm2/mm2/m 84.1917.022.272.1921.2260.054 93.7617.882.512.0001.3550.056 103.4018.592.711.8471.4630.058 113.0519.302.931.6801.5820.061 1122.7719.883.101.5451.6740.062 132.4120.573.321.3581.7930.065 142.1121.183.521.2111.9010.067 151.8321.743.711.0832.0030.067 161.6522.103.840.9672.0740.068 171.4722.453.950.8702.1330.071 181.2522.914.120.7412.2250.072 (25,4) 200.8923.624.380.5372.365 0.080 0.074 74.5722.814.013.0642.1650.071 84.1923.374.292.8482.3170.073 93.7624.234.592.6002.4790.076 103.4024.944.892.3802.6410.078 113.0525.655.172.1582.7920.081 1 1/4122.7726.215.401.9792.9160.082 132.4126.925.691.7483.0730.085 142.1127.535.951.5423.2130.087 151.8328.196.191.3493.3430.088 161.6528.456.361.2263.4340.089 171.4728.706.521.1003.5210.090 181.2529.286.720.9583.6290.092 (31,75) 200.8929.977.060.6773.812 0.099 0.094 84.1929.726.943.4993.7480.093 93.7630.487.353.1863.9690.096 103.4031.247.682.9124.1470.098 113.0532.008.062.6964.3520.101 1 1/2122.7732.518.322.4124.4930.102 132.4133.278.712.1244.7030.105 142.1133.789.031.8714.8760.106 151.8334.549.291.6345.0170.108 161.6534.809.481.4845.1190.109 171.4735.059.681.3325.2270.110 (38,10) 181.2435.569.941.1315.368 0.120 0.112 113.0544.7015.703.5898.4780.141 2122.7845.2816.093.2808.6890.142 132.4145.9716.602.8808.9640.144(50,80) 142.1146.5817.042.5319.202 0.160 0.146 2 1/2 (63,5) 93.7655.9824.615.06313.289 0.1990.176 Los pesos se basan en acero de bajo contenido de carbono con una densidad de 7841.7 kg/m3. Para otros metales, multiplicar por los siguientes factores: Aluminio: 0.35 Titanio: 0.58Ac. Inox AISI 400: 0.99Ac. Inox AISI 300: 1.02 Bronce de Aluminio: 1.04Latn de Aluminio: 1.06Nquel-Cromo-Hierro: 1.07 Latn Admiralty: 1.09Nquel: 1.13 Cupronquel: 1.12Cobre y Cupronquel: 1.14 El caudal est calculado para una velocidad media de 1.5 m/s. Para otras velocidades multiplicar el valor correspondiente por (v / 1.5) Fuente: Norma TEMA Octava Edicin Tabla D-7Tablas y grficos Rev 0 Pgina 112 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Combinaciones usuales de dimetros y espesores de tubos Acero al carbono,aluminio yDimetro Cobre y aleaciones aleaciones deexternode cobrealuminioOtras aleaciones Pulg. (mm)BWG (Espesor en mm)27 (0,41)--27 (0,41) 1/4 24 (0,56)--24 (0,56) (6,4) 22 (0,71)--22 (0,71) 22 (0,71)--22 (0,71) 3/8 20 (0,89)--20 (0,89) (9,5) 18 (1,24)--18 (1,24) 1/220 (0,89)--20 (0,89) (12,7)18 (1,24)--18 (1,24) 20 (0,89)18 (1,24)20 (0,89) 5/8 18 (1,24)16 (1,65)18 (1,24) (15,9) 16 (1,65)14 (2,11)16 (1,65) 20 (0,89)16 (1,65)18 (1,24) 3/4 18 (1,24)14 (2,11)16 (1,65) (19,1) 16 (1,65)12 (2,77)14 (2,11) 18 (1,24)14 (2,11)16 (1,65) 7/816 (1,65)12 (2,77)14 (2,11) 14 (2,11)10 (3,40)12 (2,77)(22,2) 12 (2,77)---- 18 (1,24)14 (2,11)16 (1,65) 1 16 (1,65)12 (2,77)14 (2,11) (25,4) 14 (2,11)--12 (2,77) 1 1/416 (1,65)14 (2,11)14 (2,11) (31,8)14 (2,11)12 (2,77)12 (2,77) 1 1/216 (1,65)14 (2,11)14 (2,11) (38,1)14 (2,11)12 (2,77)12 (2,77) 214 (2,11)14 (2,11)14 (2,11) (50,8)12 (2,77)12 (2,77)12 (2,77) Fuente: Norma TEMA Octava Edicin Tabla RCB 2.21 Largo de tubos Intercambiadores para Refineras: Largo de tubos PiePulg.mmm 89624382.438 1012030483.048 1214436583.658 1619248774.877 2024060966.096 Fuente: Norma TEMA Prrafo RCB 2.1 Tablas y grficos Rev 0 Pgina 113 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Intercambiadores de uso general: Largo de tubos PiePulg.mmm 4.925915001.5 6.567920002 9.8411830003 13.1215740004 19.6923660006 Mxima longitud no soportada Mxima longitud no soportada Do tubo Grupo AGrupo B Pulg.mmPulg.mmPulg.mm 1/46.426660.422558.8 3/89.535889.030762.0 1/212.7441117.638965.2 5/815.9521320.8451143.0 3/419.1601524.0521320.8 7/822.2691752.6601524.0 125.4741879.6641625.6 1 1/431.8882235.2761930.4 1 1/238.11002540.0872209.8 250.81253175.01102794.0 Grupo A: acero al carbono, acero de baja aleacin, acero inoxidable, aleaciones de cobre-nquel, nquel, aleaciones nquel- cromo-hierro. Grupo B: aluminio y aleaciones de aluminio, cobre y aleaciones de cobre, aleaciones de titanio. Fuente: Norma TEMA Tabla RCB 4.52 Barras espaciadoras DN Casco Dimetro de las barras espaciadoras(Clase R) Dimetro de las barras espaciadoras(Clase C y B) min.mx.min.mx. Pulg.mm Pulg.mmPulg.mm Nmero mnimo de barras615152.4381.0 1/46.44 1627406.4685.8 3/89.5 3/89.5 2833711.2838.2 6 3448863.61219.28 49601244.61524.0 1/212.7 1/212.7 10 611001549.42540.0 5/815.9 5/815.912 Fuente: Norma TEMA Octava Edicin Tablas R-4.71 y CB-4.71 Tablas y grficos Rev 0 Pgina 114 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tolerancias diametrales tubo - bafle Silamximalongitudnosoportadaesde36inch(914.4mm)omenos,oparatubosconun dimetro externo mayor que 1 (31.8 mm), los agujeros sern de 1/32 (0.8 mm) mayores que el dimetro externo del tubo. Silamximalongitudnosoportadaexcede36inch(914.4mm),oparatubosconundimetro externo menor o igual que 1 (31.8 mm), los agujeros sern de 1/64 (0.4 mm) mayores que el dimetro externo del tubo. Fuente: Norma TEMA, prrafo RCB-4.2 Corazas Dimetros equivalentes de arreglos usuales DimetroEsp. MsDimetro externo PasoArreglo equivalentepesado Pulg.mmPulg.mm--Pulg.mmBWG T0.369.2 5/815.9 C0.5012.6 18 T0.7418.8-- 1/212.7 3/419.1 C0.9323.7-- 25/3219.8T0.4511.515 5/815.9 13/1620.6C0.7218.314 15/1623.8T0.5413.813 C0.9624.53/419.1 125.4 T0.7218.3 12 T0.6316.1 7/822.213/3227.8 C0.8722.0 12 C0.9925.1 125.411/431.8 T0.7218.4 10 C1.2431.4 1 1/431.819/1639.7 T0.9123.0 9 T1.0827.5 1 1/238.117/847.6 C1.4637.1 8 T1.4436.7 250.821/263.5 C1.9850.3 6 En ningn caso ser el paso menor a 1.25 el dimetro externo del tubo. -Expresin arreglo cuadrado: ooeqDD PtD|.|

\| =tt2 244 -Expresin arreglo triangular: ooeqDDPtPtD||.|

\| =24 286 . 0242 2tt Tablas y grficos Rev 0 Pgina 115 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tolerancias diametrales bafle coraza Dimetro interno del casco Ds Casco menos dimetro externo bafle min.mx.min.mx. Pulg.mm Pulg.mm 617152432 1/83.2 18394579913/164.8 405410161372 1/46.4 5560139715245/167.9 6169154917535/167.9 708417782134 3/89.5 85100215925407/1611.1 Fuente: Norma TEMA Tabla CB 4.71, tabla RGP-RCB-4.3. Cantidad de tubos en intercambiadores de casco y tubosLastablasquesemuestranacontinuacinfueronextradasdelManualdeIngenieroQumico, Perry(sextaedicin).Noreflejannecesariamenteelnmeromximonilascantidaddetubos exactasqueseutilizan,pueshaydemasiadosparmetrosqueinfluyenenlacantidadfinalde tubosdeunintercambiadordecalor,porejemploelcortedelosbafles,ubicacindelos espaciadores, pistas de limpieza, bandas de sellado, etc. Tubos de 5/8 (15.9 mm) con paso cuadrado de 13/16 (20.6 mm) Dimetro internoCabezales tipo P o SCabezales tipo U del casco (Ds)Nmero de pasosNmero de pasos Pulg.mm1246246 8203.255483424524032 10254.088786256908074 12304.8140138112100140128108 13 1/4336.6178172146136180164148 15 1/4387.4245232208192246232216 17 1/4438.2320308274260330312292 19 1/4489.0405392352336420388368 21 1/4539.8502484442424510488460 23 1/4590.6610584536508626596562 25635.0700676618600728692644 27685.8843812742716856816780 29736.6970942868840998956920 31787.4112710961014984114811081060 33838.21288125011721184131812681222 35889.01479143813301308149214361388 37939.81647160415201480168416201568 39990.61840179417001664188218161754 421066.82157211220041968219621362068 451143.02511245823262288253024642402 481219.22865280826862656290828322764 541371.63656380034623404371236243556 601524.04538447243104256460845084426 Tablas y grficos Rev 0 Pgina 116 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tubos de (19.05 mm) con paso triangular de 15/16 (23.8 mm) Dimetro interno Cabezales tipo L o MCabezales tipo P o SCabezales tipo U del casco (Ds)Nmero de pasosNmero de pasosNmero de pasos Pulg.mm12461246246 8203.26448342434321618322424 10254.08572525060625244645252 12304.81221149496109987868988878 13 1/4336.6151142124112126120106100126116108 15 1/4387.4204192166168183168146136180160148 17 1/4438.2264254228220237228202192238224204 19 1/4489.0332326290280297286258248298280262 21 1/4539.8417396364348372356324316370352334 23 1/4590.6495478430420450430392376456428408 25635.0579554512488518498456444534500474 27685.8676648602584618602548532628600570 29736.6785762704688729708650624736696668 31787.4909878814792843812744732846812780 33838.210351002944920962934868840978928904 35889.0116411321062103610901064990972110010601008 37939.813041270120011681233119611321100123812001152 39990.614601422133813201365134612661244139013361290 421066.817031664157815521611158014981464163215681524 451143.019601918183018001875183417361708188218201770 481219.222422196210620602132210019981964215220922044 541371.628612804268226602730268425742536274826802628 601524.035273476336033003395334632283196342033403286 661676.44292422840884044-------------- 721828.85116504449024868-------------- 781981.26034596457865740-------------- 842133.67005693467666680-------------- 902286.08093799878327708-------------- 962438.49203911488968844-------------- 1082743.2116961161811336 11268 -------------- 1203048.0144591437814080 13984 -------------- Tablas y grficos Rev 0 Pgina 117 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tubos de (19.05 mm) con paso triangular de 1 (25.4 mm) Dimetro interno Cabezales tipo L o MCabezales tipo P o SCabezales tipo U del casco (Ds)Nmero de pasosNmero de pasosNmero de pasos Pulg.mm12461246246 8203.24240262431261612322424 10254.07366524456484240524840 12304.8109102888088786268847674 13 1/4336.6136128112102121106948811010098 15 1/4387.4183172146148159148132132152140136 17 1/4438.2237228208192208198182180206188182 19 1/4489.0295282258248258250228220226248234 21 1/4539.8361346318320320314290276330316296 23 1/4590.6438416382372400384352336400384356 25635.0507486448440450442400392472440424 27685.8592574536516543530488468554528502 29736.6692668632604645618574556648616588 31787.4796774732708741716666648744716688 33838.2909886836812843826760740852816788 35889.010231002942920950930878856974932908 37939.8115511241058103210701052992968109210561008 39990.612771254119411641209118411221096122411801146 421066.815031466140413721409137813141296143413881350 451143.017261690162215881635160815361504165216041560 481219.219641936187018281887184217681740189418441794 541371.625192466238023522399236622702244242623682326 601524.030953058295429282981294029322800300629442884 661676.43769372236183576-------------- 721828.84502444843244280-------------- 781981.25309525251265068-------------- 842133.66162610859645900-------------- 902286.07103704068986800-------------- 962438.48093802678487796-------------- 1082743.210260 1020699929940-------------- 1203048.012731 1264812450 12336 -------------- Tablas y grficos Rev 0 Pgina 118 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tubos de (19.05 mm) con paso cuadrado de 1 (25.4 mm) Dimetro internoCabezales tipo P o SCabezales tipo U del casco (Ds)Nmero de pasosNmero de pasos Pulg.mm1246246 8203.228261612282412 10254.052484424524432 12304.880766656787270 13 1/4336.6104907080969290 15 1/4387.4136128128114136132120 17 1/4438.2181174154160176176160 19 1/4489.0222220204198224224224 21 1/4539.8289272262260284280274 23 1/4590.6345332310308348336328 25635.0398386366344408392378 27685.8477456432424480468460 29736.6554532510496562548530 31787.4637624588576648636620 33838.2730712682668748728718 35889.0828812780760848820816 37939.8937918882872952932918 39990.610481028996972105610441020 421066.81224120011701140124412241212 451143.01421139413501336143614081398 481219.21626159815481536164016281602 541371.62096204820101992210820842068 601524.02585255225122476261425842558 Tablas y grficos Rev 0 Pgina 119 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tubos de 1 (25.4 mm) con paso triangular de 1 (31.8 mm) Dimetro interno Cabezales tipo L o MCabezales tipo P o SCabezales tipo U del casco (Ds)Nmero de pasosNmero de pasosNmero de pasos Pulg.mm12461246246 8203.22726812181481214126 10254.04240342433281618282424 12304.86466524451484244524040 13 1/4336.68174625673685244645652 15 1/4387.4106106889293907876908078 17 1/4438.2147134124114126122112102122112102 19 1/4489.0183176150152159152132136152140136 21 1/4539.8226220204186202192182172196180176 23 1/4590.6268262236228249238216212242224216 25635.0316302274272291278250240286264246 27685.8375360336324345330298288340320300 29736.6430416390380400388356348400380352 31787.4495482452448459450414400456436414 33838.2579554520504526514484464526504486 35889.0645622586576596584548536596572548 37939.8729712662648672668626608668636614 39990.6808792744732756736704692748728700 421066.8947918874868890878834808890856830 451143.01095106810221000103510089669481028992972 481219.212411220117611481181116211181092118011361100 541371.615771572151014801520149214361416150814681442 601524.019641940188218321884185818001764188618401794 661676.42390236222822260-------------- 721828.82861282827462708-------------- 781981.23368332432363216-------------- 842133.63920388237843736-------------- 902286.04499445643704328-------------- 962438.45144510449864936-------------- 1082743.26546649463606300-------------- 1203048.08117803878707812-------------- Tablas y grficos Rev 0 Pgina 120 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tubos de 1 (25.4 mm) con paso cuadrado de 1 (31.8 mm) Dimetro internoCabezales tipo P o SCabezales tipo U del casco (Ds)Nmero de pasosNmero de pasos Pulg.mm1246246 8203.217128121486 10254.030301618302412 12304.852484224444032 13 1/4336.661565250604844 15 1/4387.485786264807274 17 1/4438.210810810496104100100 19 1/4489.0144136130114132132120 21 1/4539.8173166154156172168148 23 1/4590.6217208194192212204198 25635.0252240230212244240230 27685.8296280270260290284274 29736.6345336310314340336328 31787.4402390366368400384372 33838.2461452432420456444440 35889.0520514494484518504502 37939.8588572562548584576566 39990.6661640624620664644640 421066.8776756738724764748750 451143.0900882862844902880862 481219.210291016984972102810081004 541371.61310129612681256132012961284 601524.01641162415981576163416161614 Tablas y grficos Rev 0 Pgina 121 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tubos de 1 con paso triangular de 19/16 (39.7 mm) Dimetro interno Cabezales tipo L o MCabezales tipo P o SCabezales tipo U del casco (Ds)Nmero de pasosNmero de pasosNmero de pasos Pulg.mm12461246246 8203.21510812131040646 10254.0272216121820812121212 12304.83836262433262618282018 13 1/4336.65544424038443424342830 15 1/4387.46664525057584844524840 17 1/4438.28882786881726268726864 19 1/4489.011710698961000948680908478 21 1/4539.8136134124108126120116102118112102 23 1/4590.6170164146148159146132132148132120 25635.0198188166168183172150148172160152 27685.8237228208192208206190180200188180 29736.6268266242236249238224220242228216 31787.4312304284276291282262256282264250 33838.2357346322324333326298296326308292 35889.0417396372364372368344336362344336 37939.8446446422408425412394384416396384 39990.6506490472464478468442432472444428 421066.8592584552544558546520512554524510 451143.0680676646632646634606596636624592 481219.2788774736732748732704696736708692 541371.61003980952928962952912892946916890 601524.012371228118811521194118211441116117611481116 661676.41520149614481424-------------- 721828.81814178617361724-------------- 781981.22141211620682044-------------- 842133.62507247023922372-------------- 902286.02861284027642744-------------- 962438.43275324631583156-------------- 1082743.24172413640464020-------------- 1203048.05164512850385000-------------- Tablas y grficos Rev 0 Pgina 122 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Tubos de 1 con paso cuadrado de 19/16 (39.7 mm) Dimetro internoCabezales tipo P o SCabezales tipo U del casco (Ds)Nmero de pasosNmero de pasos Pulg.mm1246246 8203.2121240446 10254.0211281212812 12304.829281618262012 13 1/4336.638343424362815 15 1/4387.452484448444432 17 1/4438.270665650606056 19 1/4489.085847080827679 21 1/4539.810810810096100100100 23 1/4590.6136128128114128120120 25635.0154154142136154148130 27685.8184180158172176172160 29736.6217212204198212204198 31787.4252248234236242240234 33838.2289276270264280280274 35889.0329316310304324312308 37939.8372368354340358352350 39990.6420402402392408400392 421066.8485476468464480476464 451143.0565554546544558548550 481219.2653636628620644628632 541371.6837820812804824808808 601524.01036102810121008102810161008 Tablas y grficos Rev 0 Pgina 123 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Criterios de diseo Prdidas de carga recomendadas Nivel de presin (manomtrica)AP razonable psikPapsikPa Vaco10% de la presin de operacin 0 - 100 7050% de la presin de operacin Ms de 10Ms de 70535 Velocidades recomendadas -Dentro de tubos del intercambiador de calor Velocidad (m/s) FluidoMaterial del tubo Mnima *MximaPreferida 70:30CuproNquel 0.5% Hierro 3.5 90:10CuproNquel 1.25% Hierro 3.0 1.8 2.4 Agua de mar Bronce al aluminio 0.75 - 0.9 2.51.5 1.8 Aguas salobresAcero0.751.51.2 Acero0.6 0.93.5 Agua de torre Latn almirantazgo0.75 0.93.0 Agua de ro (limpia)Acero3.5 CondensadoAcero 0.6 0.9 3.0 1.8 2.4 * No disear por debajo de esta velocidad Fuente: Applied Process Design, Ludwig -En conexiones y caeras asociadas a un intercambiador de calor Lquidos Viscosidad (cP)Velocidad mxima (m/s)Notas Ms de 15000.6Aceites muy pesados 1000 5000.75Aceites pesados 500 100 0.75Aceites medios 100 351.5Aceites livianos 35 11.8Aceites livianos Menos de 12.4 Fuente: Applied Process Design, Ludwig Tablas y grficos Rev 0 Pgina 124 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Coeficientes de transferencia de calor tpicos CascoTubosUd(W/m2K) Rf(103 m2K/W) Intercambiadores Lquido Lquido Asfalto diluidoAgua1001001.761 Agua desmineralizadaAgua170028000.176 Soluciones 10-25% MEA o DEAAgua, soluciones de MEA, DEA80011000.528 Fuel OilAgua1001001.233 Fuel OilPetrleo crudo1001001.409 GasolinaAgua3006000.528 Aceites pesadosAceites pesados1002000.704 Aceites pesadosAgua1003000.881 Corriente de reforming rica en H2 Corriente de reforming rica en H2 5007000.352 Kerosene o gas oilAgua1003000.881 Kerosene o gas oilPetrleo crudo1002000.881 Kerosene o jetTricloroetileno2003000.264 Agua (de chaqueta)Agua130017000.352 Aceite lubricante (baja viscosidad)Agua1003000.352 Aceite lubricante (alta viscosidad)Agua2005000.528 Aceite lubricantePetrleo crudo1001001.057 NaftaAgua3004000.881 NaftaPetrleo crudo1002000.881 Solventes orgnicosAgua3009000.528 Solventes orgnicosSalmuera2005000.528 Solventes orgnicosSolventes orgnicos1003000.352 Derivadosdeaceitesderesinao vegetales Agua1003000.704 AguaSolucionesdesodacastica(10-30%) 60014000.528 AguaAgua110014000.528 Destilado de ceraAgua1001000.881 Destilado de ceraPetrleo crudo1001000.881 Intercambiadores Gas Lquido Aire, N2, etc. comprimidosAgua o salmuera2005000.881 Aire, N2, etc. a presin atmosfricaAgua o salmuera1003000.881 Agua o salmueraAire, N2, etc. comprimidos1002000.881 Agua o salmueraAire, N2, etc. a presin atmosfrica01000.881 AguaMezclas de gas natural con H25007000.528 Vaporizadores Amonaco anhidroVapor (condensacin)90017000.264 CloroVapor (condensacin)90017000.264 CloroAceite ligero transferencia de calor2003000.264 Propano, butano, etc.Vapor (condensacin)110017000.264 AguaVapor (condensacin)140023000.264 Tablas y grficos Rev 0 Pgina 125 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa CascoTubosUd(W/m2K) Rf(103 m2K/W) Condensacin Vapor de alcoholAgua60011000.352 Asfalto (450F)Vapor de downtherm2003001.057 Vapor de downthermAceite de resina y derivados3005000.704 Vapor de downthermDowtherm lquido5007000.264 Alquitrn de planta de gasVapor de downtherm2003000.969 Hidrocarburos de alto punto de ebullicin, al vaco Agua1003000.528 Hidrocarburos de bajo punto de ebullicin, a presin atmosfrica Agua50011000.528 Vaporesdehidrocarburos(condensador parcial) Petrleo crudo1002000.704 Solventes orgnicos (presin atmosfrica)Agua60011000.528 Solventes orgnicos con alto contenido de no condensables (presin atmosfrica) Agua o salmuera1003000.528 Solventesorgnicosconbajocontenido de no condensables (al vaco) Agua o salmuera3007000.528 KeroseneAgua2004000.704 KerosenePetrleo crudo1002000.881 NaftaAgua3004000.881 NaftaPetrleo crudo1002000.881 Vapores de reflujo de estabilizadorAgua5007000.528 VaporAgua de alimentacin230057000.088 VaporFuel oil n 61001000.969 VaporFuel oil n23005000.440 Dixido de azufreAgua90011000.528 Derivadosdeaceitesderesinao vegetales Agua1003000.704 AguaAzetropoaromticodecorriente de vapor 2005000.881 Fuente: Chemical Engineers Handbook Perry 6th Edition Tablas y grficos Rev 0 Pgina 126 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa CascoTubosUd(W/m2K) Rf(103 m2K/W) Intercambiadores de Refineras AguaGas (0.7 bar)901100.352 AguaGas (7 bar)1402000.352 AguaGas (70 bar)2804300.352 AguaLquidos orgnicos livianos4006800.440 AguaLquidos orgnicos medios2804500.528 AguaLquidos orgnicos pesados1703700.616 AguaLquidos orgnicos muy pesados301700.881 Vapor (condensacin)Gas (0.7 bar)901100.088 Vapor (condensacin)Gas (7 bar)1402300.088 Vapor (condensacin)Gas (70 bar)3404800.088 Vapor (condensacin)Lquidos orgnicos livianos5708500.176 Vapor (condensacin)Lquidos orgnicos medios4307400.264 Vapor (condensacin)Lquidos orgnicos pesados2804800.352 Vapor (condensacin)Lquidos orgnicos muy pesados602300.616 Lquidos orgnicos livianosLquidos orgnicos livianos3405100.289 Lquidos orgnicos livianosLquidos orgnicos medios2304000.387 Lquidos orgnicos livianosLquidos orgnicos pesados1403100.475 Lquidos orgnicos livianosLquidos orgnicos muy pesados301400.740 Lquidos orgnicos mediosLquidos orgnicos pesados1102300.652 Lquidos orgnicos mediosLquidos orgnicos muy pesados301400.869 Fuente: Wolverine Tube Heat Transfer Data Book Tablas y grficos Rev 0 Pgina 127 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Resistencias de ensuciamiento tpicas Resistencias usuales para fluidos industriales, industrias qumicas, plantas de gas y refineras Factores de ensuciamiento h ft2 oF / BTU103 m2 K / W103 s m2 K / Kcal Fluidos Industriales Aceites Fuel oil # 20.00200.3521.473 Fuel oil # 60.00500.8813.686 Aceite de transformador0.00100.1760.736 Aceite lubricante de motor0.00100.1760.736 Aceite para Quench0.00400.7042.946 Gases y vapores Gas manufacturado0.01001.7617.368 Gas de escape de motor0.01001.7617.368 Vapor ( sin aceite )0.00050.0880.368 Vapor de escape ( con aceite )0.00150.2641.105 0.00200.3521.473 Vapores de refrigerante ( con aceite )0.00200.3521.473 Aire comprimido0.00100.1760.736 Vapor de amoniaco0.00100.1760.736 Vapor de CO20.00100.1760.736 Vapor de cloro0.00200.3521.473 Gas de caldera de carbn0.01001.7617.368 Gas de caldera de gas natural0.00500.8813.686 Lquidos Sales liquidas para transferencia de calor0.00050.0880.368 Refrigerantes lquidos0.00100.1760.736 Fluido hidrulico0.00100.1760.736 Aceites de transferencia de calor orgnicos0.00200.3521.473 Amoniaco liquido0.00100.1760.736 Amoniaco liquido ( con aceite )0.00300.5282.209 Soluciones de cloruro de calcio0.00300.5282.209 Soluciones de cloruro de sodio0.00300.5282.209 CO2 liquido0.00100.1760.736 Cloro liquido0.00200.3521.473 Soluciones de metanol0.00200.3521.473 Soluciones de etanol0.00200.3521.473 Soluciones de etilenglicol0.00200.3521.473 Corrientes de proceso de industrias qumicas Gases y vapores Gases cidos0.00200.3521.473 0.00300.5282.209 Vapores de solventes0.00100.1760.736 Productos de tope estables0.00100.1760.736 Lquidos Soluciones de MEA y DEA0.00200.3521.473 Soluciones de DEG y TEG0.00200.3521.473 Productos de fondo y extracciones lateralesestables0.00100.1760.736 0.00200.3521.473 Soluciones custicas0.00200.3521.473 Aceites vegetales0.00300.5282.209 Tablas y grficos Rev 0 Pgina 128 76.49 Operaciones de Transferenciade cantidad de movimiento y energa Factores de ensuciamiento h ft2 oF / BTU103 m2 K / W103 s m2 K / Kcal Corrientes de proceso de gas natural y gasolina Gases y vapores Gas natural0.00100.1760.736 0.00200.3521.473 Productos de tope0.00100.1760.736 0.00200.3521.473 Lquidos Aceite pobre ( Lean oil )0.00200.3521.473 Aceite rico0.00100.1760.736 0.00200.3521.473 Gasolina natural y LPG0.00100.1760.736 0.00200.3521.473 Corrientes de refineras de petrleo Unidades de destilacin de crudo y destilacin al vaco. Gases y vapores Vapores de tope de torre atmosfrica0.00100.1760.736 Naftas livianas0.00100.1760.736 Vapores de tope de torra al vaco0.00200.