Manual Tablas y Graficos Interc Calor

Diseño de Equipos de Transferencia de Calor Tablas y Gráficos. FIQIA - UNPRG UNPRG

MANUAL DE TABLAS Y GRAFICOS PARA DISEÑO DE INTERCAMBIADORES DE CALOR 1

MSc. Pedro Angeles Chero



Tabla 1.0 Factores de conversión y constantes. Tabla 1.1 Característica de tubos BWG para intercambiadores de calor Tabla 1.2 Características de tubos IPS Tabla 1.3 Numero de tubos en el casco (TEMA) Tabla 1.4 Coeficientes totales típicos para intercambiadores de calor de tubos Tabla 1.5Propiedades térmicas de materiales de construcción y aislantes Tabla 1.6 Conductividad térmica de aislantes Tabla 1.7 Conductividad térmica, Capacidad calorífica y gravedad especifica de metales Tabla 1.8 Conductividad térmica de líquidos Tabla 1.9 Conductividad térmica de gases y vapores Fig.1 Conductividad térmica de hidrocarburos líquidos Fig.2 Calores específicos de líquidos Fig.3 Calores específicos de gases y vapores Fig.4 y 5 Viscosidad de líquidos Fig.6 y 7 Diagrama de viscosidad de líquidos Fig.8 Capacidad calorífica de hidrocarburos líquidos Fig. 8.1 Calores específicos de vapores de hidrocarburos Tabla 1.10 Gravedades especificas y peso molecular de líquidos Fig.8.2 Gravedad especifica de hidrocarburos Fig.8.3 Constantes de equilibrio de hidrocarburos a temperaturas altas Fig.8.5 Constantes de equilibrio de hidrocarburos a temperaturas bajas Fig.9 Entalpias para hidrocarburos puros Fig.10 Entalpia para hidrocarburos ligeros Fig.11 Entalpias para fracciones de petróleo Fig.12 Calor latente de vaporización Tabla 1.11. Propiedades termodinámicas del vapor de agua saturado Tabla 1.12 Propiedades termodinámicas del vapor seco Fig.13 Grafico de corrección de viscosidades Fig.14 Viscosidades de fracciones de petróleo y aceites animales Fig.15 Viscosidad de acidos grasos Fig.16 Viscosidades de hidrocarburos líquidos Fig.17 Factor F de temperatura calórica Fig.18 MLTD factor de corrección 1 – 2 o mas pasos Fig.19 MLTD factor de corrección 2 – 4 pasos Fig.20 MLTD factor de corrección 3 – 6 pasos Fig.21 MLTD factor de corrección 4 – 8 pasos Fig.22 MLTD factor de corrección 5 – 10 pasos Fig.23 MLTD factor de corrección 6 –1 2 pasos Fig.24 Factor Jh en el lado de los tubos Fig.25 Coeficiente de película para agua en los tubos Fig.26 Factor de fricción en los tubos Fig.27 Pérdida de presión por retorno en los tubos Fig.28 Factor Jh lado de las coraza Fig.29 Factor de fricción en la coraza Tabla 1.14. Característica de los tubos IPS. Ced.40 y Ced.80 Tabla 1.15. Coeficientes de resistencia a la incrustación. Tabla 1.16 Factores de obstrucción. Fig.30 Coeficiente de película de condensación Fig 31. Coeficiente para transferencia de calor y caídas de presión



4 9 10 11 13 15 18 20 21 22 23 24 25 26 29 31 32 33 32 35 36 37 38 39 40 41 42 46 47 47 48 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 66 67

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Tabla 1.0 Factores de conversión y constantes. Tabla 1.1 Característica de tubos BWG para intercambiadores de calor Tabla 1.2 Características de tubos IPS Tabla 1.3 Numero de tubos en el casco (TEMA) Tabla 1.4 Coeficientes totales típicos para intercambiadores de calor de tubos Tabla 1.5Propiedades térmicas de materiales de construcción y aislantes Tabla 1.6 Conductividad térmica de aislantes Tabla 1.7 Conductividad térmica, Capacidad calorífica y gravedad especifica de metales Tabla 1.8 Conductividad térmica de líquidos Tabla 1.9 Conductividad térmica de gases y vapores Fig.1 Conductividad térmica de hidrocarburos líquidos Fig.2 Calores específicos de líquidos Fig.3 Calores específicos de gases y vapores Fig.4 y 5 Viscosidad de líquidos Fig.6 y 7 Diagrama de viscosidad de líquidos Fig.8 Capacidad calorífica de hidrocarburos líquidos Fig. 8.1 Calores específicos de vapores de hidrocarburos Tabla 1.10 Gravedades especificas y peso molecular de líquidos Fig.8.2 Gravedad especifica de hidrocarburos Fig.8.3 Constantes de equilibrio de hidrocarburos a temperaturas altas Fig.8.5 Constantes de equilibrio de hidrocarburos a temperaturas bajas Fig.9 Entalpias para hidrocarburos puros Fig.10 Entalpia para hidrocarburos ligeros Fig.11 Entalpias para fracciones de petróleo Fig.12 Calor latente de vaporización Tabla 1.11. Propiedades termodinámicas del vapor de agua saturado Tabla 1.12 Propiedades termodinámicas del vapor seco Fig.13 Grafico de corrección de viscosidades Fig.14 Viscosidades de fracciones de petróleo y aceites animales Fig.15 Viscosidad de acidos grasos Fig.16 Viscosidades de hidrocarburos líquidos Fig.17 Factor F de temperatura calórica Fig.18 MLTD factor de corrección 1 – 2 o mas pasos Fig.19 MLTD factor de corrección 2 – 4 pasos Fig.20 MLTD factor de corrección 3 – 6 pasos Fig.21 MLTD factor de corrección 4 – 8 pasos Fig.22 MLTD factor de corrección 5 – 10 pasos Fig.23 MLTD factor de corrección 6 –1 2 pasos Fig.24 Factor Jh en el lado de los tubos Fig.25 Coeficiente de película para agua en los tubos Fig.26 Factor de fricción en los tubos Fig.27 Pérdida de presión por retorno en los tubos Fig.28 Factor Jh lado de las coraza Fig.29 Factor de fricción en la coraza Tabla 1.14. Característica de los tubos IPS. Ced.40 y Ced.80 Tabla 1.15. Coeficientes de resistencia a la incrustación. Tabla 1.16 Factores de obstrucción. Fig.30 Coeficiente de película de condensación Fig 31. Coeficiente para transferencia de calor y caídas de presión



4 9 10 11 13 15 18 20 21 22 23 24 25 26 29 31 32 33 32 35 36 37 38 39 40 41 42 46 47 47 48 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 66 67

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Fig.32 Coeficiente de transferencia de calor para serpentín o chaqueta Tabla 1.18-19. Coeficientes totales de transferencia para calentamiento y enfriamiento Tabla 1.20 Coeficiente total de transferencia para intercambio de calor sensible para diseño rápido Tabla 1.21-1.22 Hoja de especificaciones Tabla 1.23 Tablas de Placas Alfa Laval Fig. 33 -34 Intercambiadores de calor de placas Tabla 1.24-1.25 Guia de Intercambiadores de calor de placas Tabla 1.26 Intercambiadores de calor de placas vs Casco y tubos Tabla 1.27 Coeficiente de Resistencia a la incrustación para intercambiador de placas Fig. 35 Modelos de placas API Fig. 36 Efectividad térmica vs NTU Tabla 1.28 Coeficiente total de transferencia de calor típicos y costos Tabla. 1.29 Constantes de gases Tabla. 1.30 Capacidad calorífica de gases Tabla 1.31 Propiedades físicas de compuestos orgánicos Tabla 1.32 Propiedades físicas del aire a presión atmosférica Fig. 37 Intercambiador de calor de chaqueta Fig. 38 Intercambiador de calor de serpentín



67 68 69 70 72 73 74 75 76 77 78 78 79 79 80 80 81 81

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Tabla 1.0 Factores de conversión conversión y constantes constantes Acceleration

foot/second foot/second , meter/secon meter/second d , gal, galileo, galileo, inch/second inch/second 2 2 2 2 1 m/s = 3.28084 ft/s = 100 cm/s = 39.37 inch per second squared (inch/s ) 2 2 2 1 ft/s = 0.3048 m/s = 30.48 cm/s 2 2 1 g = 9.80665 m/s = 32.17405 ft/s Angle

1 circle = 360 degrees = 400 grades = 21600 minutes = 6.28318 radians = 12 signs 1 circumference = 360 degrees = 6.28318 radians 1 radian = 0.15915 circumf erence = 57.29578 degree = 3437.747 minute = 0.63662 quadrant = 0.15915 revolution = 206265 second Area

acre, are, barn, barn, sq.ft. sq.ft.,, sq.in., sq.in., foot , hectare, hectare, inch , mile , section, section, meter , township, township, yard , hectares hectares 1 m = 1550 1550 in in = 10.76 10.764 4 ft = 1.196 1.1968 8 yd = 3.861 3.861x10 x10 mil mile 2 2 2 2 -8 2 1 ft = 0.0929 m = 144 in = 0,1111 yd = 3.587x10 mile 2 2 -4 2 -3 2 1 in = 6.452 cm = 6.452x10 m = 6.944x10 ft = 7.716x10 -4 yd2 = 2.491x10 -10 mile2 1 yd2 = 0.8361 m2 = 1,296 in2 = 9 ft2 = 0.3228x10 -6 mile2 1 mil milee = 2.5 2.590 90x1 x10 0 m = 0.4 0.401 015x 5x10 10 in = 2.7 2.788 88x1 x10 0 ft = 3.0 3.098 98x1 x10 0 yd =640 =640 Acre Acress 1 acre = 1/640 square mile = 0.404686 0.404686 ha (Hectares) = 4,046.86 m = 43,560.174 Sq.Ft. (Int) = 43,560 43,560 Sq.Ft. (US Survey) = 4840 Sq.Yds. = 40.46873 are 2 2 2 6 2 10 2 12 2 1 km = 10 ha = 10 m = 10 cm = 10 mm 4 2 8 2 10 2 1 ha (Hectare) = 10 m = 10 cm = 10 mm = 2.471 Acres 1 cm cm = 10 10- m = 0.15 0.155 5 in in 1 mm = 1.55x 1.55x10 10- in 7 2 1 township = 36 square mile = 23040 acre = 36 section = 9.323957 10 m = 9324 hectare = 93.24 square kilometer 6 2 6 1 section = 1 square mile = 2.59 10 m = 2.59 square kilometer = 259 hectar e = 3.0976 10 square yards = 640 acre = -5 1 are = 0.024711 acre (Int) = 1 sq dekameter = 1076.39 sq foot = 100 sq meter = 3.86102x10 sq mile = 119.599 sq yard -24 1 barn = 1x10 sq cm 1 centiare = 0.01 are = 10.764 sq foot = 1550 sq inch = 1 sq meter = 1.19599 sq yard 1 circular mil = 1x10- circular inch = 5.06707x10 - sq cm = 7.85398x10- sq inch = 0.000507 sq mm = 0.7854 sq mill 1 hectare = 2.471 acre 0 100 are = 1x10 1x10 sq cm = 107639.1 sq foot = 10000 sq meter = 0.00386 sq mile = 395.367 sq rod 1 Marla = 30.25 Sq. Yards = 25.2928 Sq. Metres = 272.25 Sq. Feet = 0.00625 Acre = 0.05 Kanal Capacitance

9

15

20

1 abfarad = 1x10 farad = 1x10 microfarad = 8.98755x10 statfarad 1 farad = 1x10 abfarad = 1.000 1.00049 49 farads farads (Ínt) (Ínt) = 1x10 microfarad microfarad = 8.98755 8.98755x10 x10 statfarad statfarad Conductance

1 abmho = 1000 megamho = 1x109 mho = 8.98755x1020 statmho Current

1 abampere = 10 ampere = 1.03638x10-4 faraday/sec(chem) = 2.99792x1010 statampere = 1 biot 1 ampere = 0.1 abampere = 1.00015 ampere (Int) = 1 coulomb/sec = 1.03638x10-5 faraday/sec (chem) 1x106microampere = 1000 milliampere = 2.99792x109 statampere 1 ampere (Int) = 0.99985 ampere 1 biot = 10 ampere Density

kg/cubic meter, gram/centimeter3, lmb/cubic inch, lbm/cubic foo t, slug/cubic foot, kg/cubic meter, lbm/gallon (US liq) 1 lb/ft3 = 16.018 kg/m3 = 0.016 g/cm3 = 0.00926 oz/in3 = 2.57 oz/gal (Imperial) = 2.139 oz/gal (U.S.) = 0.0005787 lb/in3 = 27 lb/yd3 = 0.161 lb/gal (Imperial) = 0.134 lb/gal (U.S) = 0.0121 ton/yd3 1 slug/ft3 = 515.379 kg/m3 1 kg/l = 62.43 lb/ft3 1 kg/m3 = 0.001 g/cm3 = 0.0005780 oz/in3 = 0.16036 oz/gal (Imperial) = 0.1335 oz/gal (U.S.) = 0.0624 lb/ft3 = 3.6127x10 lb/in3 =1.6856 lb/yd3 = 0.010022 lb/gal = 0.008345 lb/gal (U.S) = 0.0007525 ton/yd3 Energy, Unit of Heat

British Thermal Unit (Btu), calorie, joule, kilojoule, electron volt, erg, foot lbf, foot poundal, kilocalorie, kilowatt hour, watt hour, 1 J (Joule) = 0,1020 kpm = 2.778x10-7 kWh = 2.389x10-4 kcal = 0.7376 ft lbf = 1 (kg m2)/s2 = 1 watt second = 1 Nm = 9.478x10-4 Btu 1 kpm = 9.80665 J = 2.724x10-6 kWh = 2.342x10-3 kcal = 7.233 ft lbf = 9.295x10-3 Btu


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1 kWh = 3.6x106 J = 3.671x105 kpm = 859.9 kcal = 2.656x106 ft lbf = 3.412x103 Btu 1 kJ = 1 kNm = 1kWs = 103 J = 0.947813 Btu = 737.6 ft lbf = 0.23884 kcal -4 1 Btu (British thermal unit) = 1,055.06 J = 107.6 kpm = 2.92875x10 kWh = 251.996 calorie (IT - International Table 10 calorie) = 0.252 kcal = 777.649 ft lbf = 1.0544x10 erg = 0.293 watt hour = 0.999331 Btu (Int Steam Tab) = 0.998560 7 Btu (mean) = 25020.1 foot-poundal = 107.514 kg force meter = 1.0751x10 gram-force cm = 0.000393 hp-hour = 10.456 liter atm = 1054.35 wattsecond 1 cal = 4.186 J 1 kcal = 4186,8 J = 426,9 kp m = 1.163x10 -3 kWh = 3.088 ft lb f = 3.9683 Btu = 1,000 cal 1 ft lbf (foot pound force) = 1.3558 J = 0.1383 kp m = 3.766x10 - kWh = 3.238x10 - kcal = 1.285x10 - Btu 1 hp h (horse power hour) = 2.6846x10 J = 0.7457 kWh 1 erg = 1 (g cm 2)/s2 = 10-7 J = 1 dyne-centimeter -19 1 eV = 1.602x10 J 18 21 1 Q = 10 Btu = 1.055x10 J 1 Quad = 10 Btu 1 Therm = 100,000 Btu 1 kg m = 7.233 ft lb = 0.00929 Btu = 9.806 Joule Energy per unit mass

1 kJ/kg = 1 J/g = 0.4299 Btu/ lb m = 0.23884 kcal/kg 1 Btu/lbm = 2.326 kJ/kg = 0.55 kcal/kg 1 kcal/kg = 4.1868 kJ/kg = 1.8 Btu/lbm Energy per unit volume

1 Btu/US gal = 278.7 Btu/liter Flow - see Volume flow Force

dyne, kilogram force (kgf), kilopound force, kip, lbf (pound force), ounce force (avoirdupois), poundal, newton 1 N (Newton) = 0.1020 kp = 7.233 pdl = 7.233/32.174 lbf = 0.2248 lbf = 1 (kg m)/s = 10 dyne = 1/9.80665 kgf 5 1 lbf (Pound force) = 4.44822 N = 0.4536 kp = 32.17 pdl = 4.448x10 dyn 2 1 dyne = 1 (g cm)/s 1 kg has a weight of 1 kp 1 kp (Kilopond) = 9.80665 N = 2.205 lb f = 70.93 pdl 1 pdl (Poundal) = 0.13826 N = 0.01409 kp = 0.03108 lb f Frequency

1 hertz = 1 cycle/sec Heat flow rate

1 Btu/sec = 1,055.1 W 1 kW (kJ/s) = 102.0 kpm/s = 859.9 kcal/h = 3,413 Btu/h = 1.360 hk = 1.341 hp = 738 ft lb/s = 1,000 J/s = 3.6x10 6 J/h 1 kpm/s = 9.8067x10 -3 kW = 8.432 kcal/h = 32.47 Btu/h = 0.01333 hk = 0.01316 hp = 7.237 ft lb/s 1 kcal/h = 1.163x10-3 kW = 0.1186 kpm/s = 3.969 Btu/h = 1.582x10 -3 hk = 1.560x10-3 hp = 0.8583 ft lb/s 1 Btu/h = 2.931x10 - kW = 0.0299 kpm/s = 0.252 kcal/h = 3.986x10 - hk = 3.939x10- hp = 0.2163 ft lb/s 1 kcal/h = 1.16x10 kW 1 hk (metric horse power) =0.735499 kW =75.00 kpm/s =632.5 kcal/h =2,510 Btu/h =0.9863 hp =542.8 ft lb/s 1 hp = 0.74570 kW = 76.04 kpm/s = 641.2 kcal/h = 2,545 Btu/h = 1.014 hk = 550.3 ft lb/s 1 ft lb/s=1.35501 kW=0.1382 kpm/s=1.165 kcal/h = 4.625 Btu/h = 1.843x10 -3 hk = 1.817x10-3 hp 1 ton of refrigeration = 200 Btu/min Heat flux

1 Btu/ft = 2.713 kcal/m = 2.043x10 J/m K 2 2 1 Btu/ ft h = 3.1525 W/m 2o 2 4 2 1 Btu/ft F = 4.88 kcal/m K = 2.043x10 J/m K 1 kcal/m = 0.369 Btu/ft o 1 kcal/m K = 0.205 Btu/ft F Heat generation per unit volume 3

3

4

3

1 Btu/ft = 8.9 kcal/m = 3.73x10 J/m 3 3 1 Btu/ft h = 10.343 W/m 3 3 1 kcal/m = 0.112 Btu/ft Heat generation per unit mass

1 Btu/lb = 0.556 kcal/kg = 2,326 J/kg 1 kcal/kg = 1.800 Btu/lb



5


Heat transfer coefficient 2

o

2

2o

1 Btu/ft h F = 5.678 W/m K = 4.882 kcal/h m C o o 1 W/m K = 0.85984 kcal/h m C = 0.1761 Btu/ ft h F 2o 2 2 o 1 kcal/h m C = 1.163 W/m K = 0.205 Btu/ ft h F Hydraulic Gradients

1 ftH2O/100 ft = 0.44 psi/100 ft = 9.8 kPa/100 m = 1000 mmH 2O/100 m 1 psi/100 ft = 2.3 ftH 2O/100 ft = 2288 mmH2O/100 ft = 22.46 kPa/100 m Inductance

-

abhenry = 1x10 henry nery = 1x10 abhenry = 0.9995 henry (Int) = 1000 millihenry = 1.113x10 stathenry Information Storage

1 bit = 0.125 byte (computers)

1 byte = 8 bit

Length

feet, meters, centimeters, kilometers, miles, furlongs, yards, micrometers, inches,angstrom, cubit, fathom, foot, hand, league, light year, micron, mil, nautical mile, rod, 1 m (meter) = 3.2808 ft = 39.37 in = 1.0936 yd = 6.214x10 -4 mile 1 km = 0.6214 mile = 3281 ft = 1094 yds -5 1 in (inch) = 25.4 mm = 2.54 cm = 0.0254 m = 0.08333 ft = 0.02778 yd = 1.578x10 mile -4 1 ft (foot) = 0.3048 m = 12 in = 0.3333 yd = 1.894x10 mile = 30.48 cm = 304.8 mm 1 mm = 10 m 1 cm = 10 m = 0.3937 in = 0.0328 ft = 1x10 Angstrom = 0.03281 foot = 0.0984 hand (horses) = 0.3937 inch = 1x10 5 -6 kilometer = 0.0497 link (Gunter) = 0.0328 (Ramden) = 1000 micrometer = 10000 micron = 5.3996x10 mile (naut) = -6 7 6.2137x10 mile (US statute) = 10 millimeter = 1x10 millimicron = 393.7 mil = 2.371 picas (printers) 28.4528 point (printers) = 0.00199 rod (US Survey) = 0.01094 yard 1 mm = 0.03937 in = 1000 micron 1 Aangstrom = 10- m = 1x10 - cm = 3.937x10- inch = 1x10 - micrometer = 0.0001 micron = 0.1 millimicron 1 mile = 1.6093 km = 1,609.3 m = 63,346 in = 5,280 ft = 1,760 yd 1 mil (Norway and Sweden) = 10 kilometres 1 nm (nautical mile, sea mile) = 1,852 metres = 1.151 mile = 6076.1 feet = 0.016667 degree of latitude 1 yd (yard) = 0.9144 m = 36 in = 3 ft = 5.682x10 - mile 1 Furlong = 660 feet = 40 rods = 1/8 mile 1 rod = 5.5 yards 1 land league = 3 miles 1 Fathom = 6 feet = 1.828804 meters 1 astronomical unit = 1.496x10 kilometer 1 cable (UK) = 0.00167 degree latitude = 185.37 meter 1 cable length (US Survey) = 120 fathom (US Survey) = 720 foot (US Survey) = 219.456 meter 1 caliber = 0.01 inch = 0.254 mm 1 chain (Gunter or US Survey) = 2011.7 centimeter = 66.00013 foot = 66 foot (US Survey) = 0.1 Furlong (US Survey) = 792 inch (US Survey) = 100 link (Gunter) = 66.00013 link (Ramden) = 20.117 meter = 0.0125 mile (US statute) = 4 rod (US Survey) = 22 yard (US Survey) 12 12 1 light year = 63241.08 astronomical unit = 9.46073x10 kilometer = 5.8786x10 mile (US)=0.306601 parsec Luminous Emittance (Illuminance)

4

1 lumen/sq ft = 1 foot candle = 1x10 lux = 1 phot 1 lux = 0.0929 foot candle = 1 lumen /sq meter = 0.0001 phot Luminous Intensity

1 candela = 1.091 hefner candle (Germ) = 1 lumen/steradian Magnetic Flux Density

1 gamma flux = 1x10-5 gauss = 1 x10-6 gram = 1 microgram = 1x10-9 tesla 1 gauss = 0.9997 gauss (Int) = 1x10 gamma =1 gilbert/cm = 1 maxwell/sq cm = 1 line/sq cm = 6.4516 line/sq inch = 1x10-4 tesla = 1x10-8 weber/sq cm = 6.452x10-8 weber/sq inch = 1x10 -4 weber/sq meter Magnitude of Physical Quantity (Power or intensity relative to a specified or implied reference level)

1 bel = 10 decibel 1 decibel = 0.1 bel



6


Mass, Weight

pounds, kilograms, grams, ounces, grains, tons (long), tons (short), tons (metric), carat, grain, ounce mass, pound mass (lbm), slug, tonne 1 kg = 1,000 gram = 2.2046 lb = 6.8521x10 slug 1 lbm = 16 oz = 0.4536 kg = 453.6 g = 7000 gr ains = 0.03108 slug 1 slug = 14.594 kg = 32.174 lb m 1 grain = 0.000143 lb = 0.0648 g 1 g = 15.43 grains = 0.0353 oz = 0.002205 lb 1 qt = 0.9464 liters 1 metric ton (or tonne) = 1 tonne métrique = 1000 kg = 10 g = 10 mg = 1.10231131 short tons 1 short ton = 2000 lbs = 907.18474 kg 1 long ton = 2240 pounds = 1,016.0469088 kg 1 oz (ounce) = 28.35 g = 437.5 grains = 0.0625 lb = 0.0000279 long ton (UK) = 0.00003125 long ton (US) = 0.000558 long hundredweight (UK) = 0.000625 long hundredweight (US) = 0.004464 stone = 16 dram 1 troy pound = 12 troy ounces 1 troy ounce = 1/12 troy pound = 31.1034768 grams = 480 grains 1 scruple = 20 grains 1 dram = 3 scruples 1 apothecary ounce = 8 drams 1 apothecary pound = 12 apothecary ounces 1 pennyweight = 24 grains 1 Gal. H2O = 8.33 Lbs. H 2O 1 cental (US) = 45.359 kilogram = 100 pound 1 carat (metric) = 3.0865 grain = 0.2 gram = 200 milligram 1 hectogram = 100 gram = 0.26769 pound (apoth or troy) = 0.2205 pound (avdp) Mass flow rate

1 lb/h = 1.26x10 -4 kg/s 1 lb/s = 0.4536 kg/s 1 lb/min = 7.56x10 -3 kg/s = 27.216 kg/s 1 kg/s = 3,600 kg/h = 132.28 lb/min 1 kg/h = 2.778x10 - kg/s = 3.67x10 - lb/min Moment of Inertia 2

2

2

2

1 kg m = 10000 kg cm = 54675 ounce in = 3417.2 lb in = 23.73 lb ft

2

Power

horsepower, kilowatt, watt, btu/second, calorie/second, foot lbf/second, kilocalorie/second 2 3 1 W = 1 kg m /s = 1 Nm/s = 1 J/s = 10,000,000 ergs per s econd 3 1 kW = 1,000 Watts = 3,412 Btu/h = 737.6/550 British hp = 1.341 British hp = 10 /9.80665 kgf m/s = 737.6 ft lb f /s = 3 10 /(9.80665 75) metric hp 1 hp (English horse power) = 745.7 W = 0.746 kW = 550 ft lb/s = 2,545 Btu/h = 33.000 ft lb/m = 1.0139 metric horse power ~= 1.0 KVA. 1 horsepower (mech) = 2542.47 Btu (mean)/hr = 42.375 Btu (mean)/min = 0.7062 Btu (mean)/sec = 6.416x105 calorie/hr (termo) = 6.412x105 calorie (IST)/hr = 6.4069x105 calorie(mean)/hr = 10694 calorie/min (thermo) = 10686 calorie (IST)/min = 10678 calorie 9 (mean)/min = 10.686 calorie, kg/min (IST) = 7.457x10 erg/sec = 1980000 foot pound-force/hr = 33000 foot pound-force/min = 550 foot pound-force/sec = 0.076 horsepower (boiler) = 0.9996 horsepower (electric) = 1.0139 horsepower (metric) = 745.7 joule/sec = 0.7457 kilowatt = 0.7456 kilowatt (Int) = 0.212 ton of refrigeration = 745.7 watt 1 horsepower (boiler) = 33445.6 Btu (mean)/hr = 140671.6 calorie/min (thermo) = 140469.4 calorie (mean)/min = 140742.3 calorie (20oC)/min 9.8095x1010 erg/sec = 434107 foot-pound-force/min = 13.1548 horsepower (mech) = 13.1495 horsepower (electric) = 13.3372 horsepower (metric) = 13.1487 horsepower (water) = 9809.5 joule/sec = 9.8095 kilowatt

1 horsepower (electric) = 2547.16 Btu/hr (thermo) = 2545.46 Btu (IST)/hr = 2543.49 Btu (mean)/hr = 178.298 9 calorie/sec (thermo) = 641.87 calorie, kg/hr (thermo) = 7.46x10 erg/sec = 33013 foot pound-for ce/min = 550.2 foot pound-force/sec = 1.0004 horsepower (mech) = 0.07605 horsepower (boiler) = 1.01428 horsepower (metric) = 0.99994 horsepower (water) = 746 joule/sec = 0.746 kilowatt = 746 watt. Power per unit area 2

2

2

1 W/m = 0.3170 Btu/(h ft ) = 0.85984 kcal/(h m ) Pressure

atmosphere, centimeters of mercury, foot of water, bar, barye, centimeter of water, dyne/centimeter , inch of mercury, inch of water, kgf/centimeter2, kgf/meter2, lbf/foot2, lbf/inch2 (psi), millibar, millimeter of mercury, pascal, torr, newton/meter2 Standard Atmospheric Pressure 1 atm = 101.325 kN/m2 = 1.01325 bar = 101.325 kPa = 14.7 psia = 0 psig = 29.92 in Hg



7


= 760 torr = 33.95 Ft.H2O = 407.2 In.W.G (Water Gauge) = 2116.8 Lbs./Sq.Ft. 2

-4

2

-5

-3

-3

1 N/m = 1 Pa = 1.4504x10 lb/in = 1x10 bar = 4.03x10 in water = 0.336x10 ft water = 0.1024 mm water = 0.295x10-3 in mercury = 7.55x10-3 mm mercury = 0.1024 kg/m 2 = 0.993x10 -5 atm 1 Pa = 10-6 N/mm2 = 10-5 bar = 0.1020 kp/m2 = 1.02x10 -4 m H2O = 9.869x10-6 atm = 1.45x10-4 psi (lbf/in2) 1 N/mm = 10 Pa = 10 bar = 1.020x10 kp/m = 102.0 m H2O = 9.869 atm = 145.0 psi (lbf/in ) 1 mmHg = 1 torr = 0.01934 lb/in 1 atm = 101,325 Pa (N/m 2) = 1.013x10 2 kN/m2 = 1.033x10 4 kp/m2 = 1.033 kp/cm2 = 1.013 bar = 14.696 psi (lb/in 2) = 0 o 0 o 0 o 0 407.1 in H2O at 62 F (16.7 C) = 33.9 ft H 2O at 62 F (16.7 C) = 10.33 m H 2O at 62 F (16.7 C) = 29.92 in mercury at 62 F o 0 o (16.7 C) = 760 mm mercury at 62 F (16.7 C) = 760 torr 1 bar = 1x10 Pa (N/m ) = 0.1 N/mm = 10,197 kp/m = 10.20 m H2O = 0.98692 atm = 14.5038 psi (lb f /in ) = 6 6 o o 1x10 dyne/sq cm = 750 mmHg = 1x10 barye (French) = 75.0062 cm Hg (0 C) = 33.4883 ft H 2O (60 F) = 1019.72 gramo force/sq cm = 29.530 in Hg (32 F) = 1.01972 kg-force/sq cm = 1000 millibar = 2088.54 pound-force/sq foot 2 2 -6 2 -3 -4 -3 2 1 kp/m = 9.81 Pa (N/m ) = 9.807x10 N/mm = 10 m H2O = 1 mm H2O = 0.9681x10 atm = 1.422x10 psi (lb/in ) = 0.0394 in H2O = 0.0736 mm mercury o 1 psi (lb/in ) = 144 psf (lbf /ft ) = 6,894.8 Pa (N/m ) = 6.895x10 N/mm = 6.895x10 bar = 27.71 in H 2O at 62 F o o o o o o o (16.7 C) = 703.1 mm H2O at 62 F (16.7 C) = 2.0416 in mercury at 62 F (16.7 C) = 51.8 mm mercury at 62 F (16.7 C) = 2 703.6 kg/m = 0.06895 atm = 2.307 Ft. H 2O = 16 ounces 2 2 2 1 psf (lbf /ft ) = 47.88 N/m (Pa) = 0.006944 lb f /in (psi) 2 -7 2 1 dyn/cm = 145.04x10 lbf /in 1 in mercury (Hg) = 3,376.8 N/m = 0.49 lb/in = 12.8 in water 1 Ounce = 1.73 In.W.C. 1 Ft.H2O = 0.4335 psi = 62.43 Lbs./Sq.Ft. 1 in water = 248.8 N/m2= 0.0361 lb/in2 = 25.4 kg/m2 = 0.0739 in mercury 1 m H2O = 9806.7 Pa = 9.807x10-3 N/mm2 = 0.0987 bar = 1,000 kp/m2 = 0.09678 atm = 1.422 psi (lb f /in2) 1 mm water = 9.81 Pa (N/m2) = 1 kg/m2 = 0.0736 mm mercury = 0.9677x10 -4 atm 2 2 1 mm mercury = 0.0193 lb/in = 133 N/m = 12.8 mm water 1 barye (French) = 1.0 dyne/sq cm = 0.10 newton/sq meter = 0.10 Pascal Note! When using pressure units based on liquid columns (like mm Water, in Water, mm Hg ...) - be aware that densities of liquids varies with temperature. For more exact conversions consult temperature density sources for the actual liquids. Rotation, revolutions,

1 r/min (rpm) = 0.01667 r/s = 0.105 rad/s 1 rad/s = 9.55 r/min (rpm) = 0.159 r/s (rps) Specific energy, enthalpy, entropy

-4

2

3

1 Btu/lbm = 2,326.1 J/kg = 0.55556 kcal/kg = 778.2 ft lb f / lbm = 3.9 10 hp hr / lb m = 5.4 lbf /in / lbm/ft = 0.237 kp m / -4 g = 5.56 10 kcal/g = 2.326 kJ/kg 1 J/kg = 4.299x10 Btu/lbm = 2.388x10 kcal/kg 1 kcal/kg = 1.80 Btu/lbm = 4,187 J/kg Specific heat capacity

-4

o

-4

o

1 J/(kg K) = 2.389x10 kcal/(kg C) = 2.389x10 Btu/(lbm F) o o 1 kJ/(kg K) = 0.2389 kcal/(kg C) = 0.2389 Btu/(lb m F) o o 1 Btu/(lbm F) = 4,186.8 J/ (kg K) = 1 kcal/(kg C) o o 1 kcal/(kg C) = 4,186.8 J/ (kg K) = 1 Btu/(lb m F) Specific Energy



1 kJ/kg = 1 J/g = 0.4299 Btu/ lb m = 0.23884 kcal/kg 1 Btu/lbm = 2.326 kJ/kg = 0.55 kcal/kg 1 kcal/kg = 4.1868 kJ/kg = 1.8 Btu/lbm Specific Volume

1 m3/kg = 16.02 ft3/lbm = 27680 in 3/lbm = 119.8 US gal/lbm = 1000 liter/kg 1 liter/kg = 0.016 ft3/lbm = 27.7 in 3/lbm = 0.12 US gal/lb m = 0.001 m3/kg 1 ft3/lbm = 1728 in 3/lbm = 7.48 US gal/lb m = 62.43 liter/kg = 0.062 m 3/kg 1 in /lbm = 0.00058 ft /lbm = 0.0043 US gal/lb m = 0.036 liter/kg = 0.000036 m /kg 1 US gal/lbm = 0.134 ft /lbm = 231 in /lbm = 8.35 liter/kg = 0.0083 m /kg



8


Tabla 1.1 CARACTERISTICAS DE TUBOS PARA INTERCAMBIADORES (BWG) BW G

Diámetro nominal, pulg

Diametro externo, pulg

Diametro Interior, pulg

Espesor de pared, pulg

Area transversal, pulg2

Area lateral longitudinal, pie2/pie

Diametro equivalente, pulg

Diam. externo/diam. interno

10

1

1.000

0.732

0.134

0.42084

0.2618

1.25

1.36612

10

1 1/4

1.250

0.982

0.134

0.75738

0.32725

1.5625

1.27291

10

1 1/2

1.500

1.232

0.134

1.1921

0.3927

1.875

1.21753

10

3/4

0.750

0.482

0.134

0.18247

0.19635

0.9375

1.55602

11

1

1.000

0.760

0.120

0.45365

0.2618

1.25

1.31579

11

1 1/4

1.250

1.010

0.120

0.80119

0.32725

1.5625

1.23762

11

2

2.000

1.760

0.120

2.43286

0.5236

2.5

1.13636

11

3/4

0.750

0.510

0.120

0.20428

0.19635

0.9375

1.47059

12

1

1.000

0.782

0.109

0.48029

0.2618

1.25

1.27877

12

1 1/4

1.250

1.012

0.109

0.80436

0.32725

1.5625

1.23518

12

1 1/2

1.500

1.282

0.109

1.29082

0.3927

1.875

1.17005

12

3/4

0.750

0.532

0.109

0.22229

0.19635

0.9375

1.40977

12

5/8

0.625

0.407

0.109

0.1301

0.16363

0.78125

1.53563

13

1

1.000

0.810

0.095

0.5153

0.26180

1.25000

1.23457

13

1 1/4

1.250

1.060

0.095

0.88248

0.32725

1.56250

1.17925

13

2

2.000

1.810

0.095

2.57305

0.52360

2.50000

1.10497

13

3/4

0.750

0.560

0.095

0.2463

0.19635

0.93750

1.33929

13

5/8

0.625

0.435

0.095

0.14862

0.16363

0.78125

1.43678

14

1

1.000

0.834

0.083

0.54629

0.26180

1.25000

1.19904

14

1 1/4

1.250

1.064

0.083

0.88915

0.32725

1.56250

1.17481

14

1 1/2

1.500

1.334

0.083

1.39766

0.39270

1.87500

1.12444

14

3/4

1.750

0.584

0.083

0.26787

0.19635

0.93750

1.28425

14

5/8

0.625

0.459

0.083

0.16547

0.16363

0.78125

1.36166

15

1

1.000

0.856

0.072

0.57549

0.26180

1.25000

1.16822

15

3/4

0.750

0.606

0.072

0.28843

0.19635

0.93750

1.23762

15

5/8

0.625

0.481

0.072

0.18171

0.16363

0.78125

1.29938

16

1

1.000

0.870

0.065

0.59447

0.26180

1.25000

1.14943

16

1 1/4

1.250

1.120

0.065

0.98521

0.32725

1.56250

1.11607

16

1 1/2

1.500

1.370

0.065

1.47412

0.39270

1.87500

1.09489

16

3/4

0.750

0.620

0.065

0.30191

0.19635

0.93750

1.20968

16

0.625

0.495

0.065

0.19244

0.16363

0.78125

1.26263

16

5/8 1/2

17

5/8

18

1

1.000

18

1 1/4

18

3/4

18

3/8

18

5/8

18

1/2

19

5/8

20

1

20

1 1/4

1.250 0.750 0.375 0.625 0.500 0.625 1.000 1.250

0.10752 0.3157 0.20348 0.639 0.04231 0.33388 0.06026 0.21813 0.12692 0.22987 0.67929 1.09359

0.13090 0.19635 0.16363 0.26180 0.32725 0.19635 0.09818 0.16363 0.13090 0.16363 0.26180 0.32725

0.62500

3/4

0.370 0.634 0.509 0.902 1.152 0.652 0.277 0.527 0.402 0.541 0.930 1.180

0.065

17

0.500 0.750 0.625

1.35135 1.18297 1.2279 1.10865 1.08507 1.15031 1.35379 1.18596 1.24378 1.15527 1.07527 1.05932



0.058 0.058 0.049

0.049 0.049 0.049 0.049 0.049 0.042 0.035 0.035

0.93750 0.78125 1.25000

1.56250 0.93750 0.46875 0.78125 0.62500 0.78125 1.25000

1.56250

9


20

3/4

20

3/8

20

5/8

20

1/2

22

3/8

22

1/4

22

1/2

24

3/8

24

1/4

26

1/4

7

1 1/4

8

1

8

1 1/4

0.750 0.375 0.625 0.500 0.375 1.000 0.500

0.680 0.305 0.555 0.430 0.319 0.194 0.444

0.035 0.035 0.035 0.035 0.028 0.028 0.028

0.36317 0.07306 0.24192 0.14522 0.07992 0.02956 0.15483

0.19635 0.09818 0.16363 0.13090 0.09818 0.26180 0.13090

0.93750 0.46875 0.78125 0.62500 0.46875 0.31250 0.62500

1.10294 1.22951 1.12613 1.16279 1.17555 1.15464 1.12613

0.375 0.250 0.250 1.250 1.000 1.250

0.331 0.206 0.214 0.890 0.670 0.920

0.022 0.022 0.018 0.180 0.165 0.165

0.08605 0.03333 0.03597 0.62212 0.35257 0.66476

0.09818 0.06545 0.06545 0.32725 0.26180 0.32725

0.46875 0.31250 0.31250 1.58250 1.25000 1.56250

1.13293 1.21359 1.16822 1.40449 1.49254 1.3587

10

Tabla 1.2

Características de tubos IPS, para intercambiadores de calor de doble tubo, pulg Tubos, pulg

Diametro interior Cedula tubo interior

Diametro exterior tubo interior

Espesor tubo interior

Area transv. tubo interior

Diametro interior tubo exterior

Diametro exterior tubo exterior

Espesor tubo exterior

Area transv. del anillo, pulg2

Area lateral longit., pie2/pie

Diámetro equival.

Diámetro medio

2 x 1 1/4

40

1.380

1.660

0.1400

1.500

2.067

2.380

0.157

1.190

0.435

0.915

1.520

2 1/2 x 1 1/4

40

1.380

1.660

0.1400

1.500

2.469

2.880

0.206

2.630

0.435

2.020

1.520

3x2

40

2.067

2.380

0.1565

3.350

3.068

3.500

0.216

2.944

0.622

1.575

2.224

4x3

40

3.068

3.500

0.2160

7.380

4.026

4.500

0.237

3.140

0.917

1.140

3.284




39

37

35

33

31

29

27

25

23 1/4

21 1/4

19 1/4

17 1/4

15 1/4

13 1/4

12

10

8

Diámetro interior del casco, pulg

3/4" on 15/16" ∆

1426 1286

1118

993 875 763 658 565

483

387

330

254

193

134

105 69 33

1234 1109

985

875 771 674 576 491

426

350

283

229

157

117

91

51 33

3/4" on 1" ∆ P

1086

870

767 670 592 508 426

368

300

251

203

139

101

85

53 33

3/4" on 1" □

ca

972

783

695

611

565 483 422 359 304

254

208

177

143

103

73

57

33 15

1" on 1 1/4" ∆

688

614

546

486 416 373 319 263

228

186

151

124

83

65

45

33 17

1" on 1 1/4" □

la fi ja

O N E P

1351 1221

1064

942 827 719 612 522

450

358

301

229

180

144

110 XX XX

1179 1052

934

827 727 633 537 450

394

322

260

204

166

112

74

XX XX

3/4" on 1" ∆

1036

816

719 624 550 468 398

340

276

226

180

136

98

64

XX XX

3/4" on 1" □

927

A

11 SS

3/4" on 15/16" ∆ b

a

C e za l fl o

658

588

526 455 396 341 285

241

192

159

130

114

84

49

XX XX

1" on 1 1/4" ∆

652

584

518

459 390 345 296 242

216

174

136

109

69

48

35

XX XX

1" on 1 1/4" □

1396 1248

1086

964 848 740 634 544

472

370

322

236

166

124

94

58 32

3/4" on 15/16" ∆

1236 1074

960

852 746 650 562 476

406

334

272

220

154

110

90

56 28

3/4" on 1" ∆ P

1064

840

740 648 650 472 400

360

294

240

192

126

94

78

48 26

3/4" on 1" □

ca

ta

748

944

784

698

614

544 472 404 350 290

262

216

170

130

92

62

52

32 16

1" on 1 1/4" ∆

676

606

532

468 400 360 302 252

228

186

144

110

76

56

40

26 12

1" on 1 1/4" □

1328 1184

1034

918 800 698 598 502

436

346

290

216

185

140

98

XX XX

3/4" on 15/16" ∆

1172 1026

914

812 704 610 524 440

382

310

250

192

138

94

44

XX XX

3/4" on 1" ∆

1014

802

700 610 520 442 376

336

272

216

168

112

66

28

XX XX

3/4" on 1" □

744

900 664

582

512 444 382 322 272

238

196

152

118

84

48

XX

XX XX

n te

la fi ja

C

T a e

W fl

l

P n

S

b za

O A o ta

S

1" on 1 1/4" ∆

1" on 1 1/4" □

te

648

576

508

442 376 336 280 232

208

168

132

100

68

32

XX

XX XX

660

587

510

450 394 343 294 246

213

163

141

101

98

94

64

34

8

3/4" on 15/16" ∆

583

521

448

398 347 299 256 217

183

149

120

94

82

72

60

26

8

3/4" on 1" ∆

T

498

444

392

342 296 268 228 190

162

130

103

80

76

72

52

30 12

3/4" on 1" □

o

349

321

277

246 213 181 154 126

112

92

69

53

47

42

26

8

XX

1" on 1 1/4" ∆

313

276

241

208 176 158 132 108

96

78

59

49

44

38

22

12 XX

1" on 1 1/4" □

1344 1208

1044

932 808 704 608 512

448

348

300

224

154

108

84

48 XX

3/4" on 15/16" ∆

1192 1044

928

820 712 620 532 452

392

324

260

208

134

96

72

44 XX

3/4" on 1" ∆ P

1036

824

720 628 540 468 392

356

288

228

180

126

88

72

48 XX

3/4" on 1" □

ca

928

748

676

588

524 452 384 324 276

244

200

160

124

78

60

44

24 XX

1" on 1 1/4" ∆

672

592

520

452 392 348 292 240

220

176

136

104

74

48

40

24 XX

1" on 1 1/4" □

u b s e n U

la fi ja

F O U R P

1280 1144

988

880 768 656 568 472

412

324

268

200

149

90

XX

XX XX

984

876

776 676 580 492 412

364

292

228

176

112

76

XX

XX XX

3/4" on 1" ∆

992

884

784

680 592 508 432 360

423

264

204

160

98

54

XX

XX XX

3/4" on 1" □

716

632

564

484 428 364 304 252

224

184

144

112

85

41

XX

XX XX

1" on 1 1/4" ∆


S

3/4" on 15/16" ∆

1128


A a

S

te

n

ta

o

fl

l

za

e

b


636

556

492

424 368 324 276 228

204

164

124

92

64

25

XX

XX XX

1" on 1 1/4" □

640

570

494

438 382 328 280 238

202

160

130

98

91

84

56

28 XX

3/4" on 15/16" ∆

568

492

438

386 336 290 248 208

176

142

114

90

77

64

52

20 XX

3/4" on 1" ∆

498

438

390

342 298 256 214 180

160

128

104

82

74

64

44

20 XX

T

3/4" on 1" □

u b o s

310

268

238 206 174 144 120

104

86

66

50

41

36

20

XX XX

1" on 1 1/4" ∆

308

272

236

208 180 160 132 106

98

74

56

44

38

32

16

XX XX

1" on 1 1/4" □

1272 1144

1020

872 756 660 560 480

412

336

272

212

94

XX

XX

XX XX

3/4" on 15/16" ∆

1144 1016

896

768 672 600 500 420

364

300

248

184

82

XX

XX

XX XX

3/4" on 1" ∆ P

1020

776

680 584 532 456 380

324

256

220

176

XX

XX

XX

XX XX

3/4" on 1" □

ca

e

346

912

716

623

556

484 424 372 316 264

220

180

152

104

XX

XX

XX

XX XX

1" on 1 1/4" ∆

640

560

488

440 380 320 288 228

204

160

132

96

XX

XX

XX

XX XX

1" on 1 1/4" □

1220 1088

956

824 716 616 520 432

384

316

244

188

135

XX

XX

XX XX

3/4" on 15/16" ∆

1080

848

728 628 552 456 384

336

268

212

164

115

XX

XX

XX XX

3/4" on 1" ∆

968 672

952 868 600

736 520

648 556 492 420 344 456 396 348 292 240

304 212

228 168

204 132

148 96

102 75

XX XX

XX XX

XX XX XX XX

92

64

XX

XX

XX XX

1" on 1 1/4" □

606

542

484

408 356 308 260 216

190

152

120

92

80

68

XX

XX XX

3/4" on 15/16" ∆

542

484

428

360 314 280 228 192

162

132

110

80

65

52

XX

XX XX

3/4" on 1" ∆

76

62

48

XX

XX XX

290

254

220 190 168 138 114

96

76

62

44

34

24

XX

XX XX

1" on 1 1/4" ∆

294

260

224

202 170 146 126 106

88

66

52

44

33

XX

XX

XX XX

1" on 1 1/4" □

NOTA: El numero de tubos que muestra la tabla es el numero optimo que pueden ser instalados en el tamaño y tipo de intercambiador de calor listado.



l

T

H za ta

A S

u

T

te

3/4" on 1" □

326

El recuento de tubos se basa en el diseño de deflectores y requerimientos de área de transferencia de los modelos TEMA.

e

IG

E b

S

104

100

a

n

132

114

C

P

188

146

ja

1" on 1 1/4" ∆

420 356 300 256 216

322 278 246 212 172

fi

o

468

368

12 la

fl

532

432

U

3/4" on 1" □

600

484

n

U

n

e

s

o

b


Tabla 1.4 Coeficientes totales típicos para diseño en intercambiadores de calor de tubos Fluido caliente

Intercambiadores de calor sensible Agua Solución acuosa Sustancia orgánica ligera Sustancia orgánica media Sustancia orgánica pesada Sustancia orgánica pesada Sustancia orgánica ligera Enfriadores Solventes orgánicos Aceites ligeros Agua Metanol Amoniaco Solución acuosa Sustancia orgánica ligera Sustancia orgánica media Sustancia orgánica pesada Gases Agua Sustancia orgánica ligera Aceites pesados Solventes orgánicos Gases Fondos de vacio Gasóleo pesado DEA regenerada Calentadores Vapor de agua Vapor de agua Vapor de agua Vapor de agua Vapor de agua Vapor de agua Vapor de agua Vapor de agua Vapor de agua Vapor de agua Vapor de agua Vapor de agua Dowtherm Dowtherm Gases de combustión Caldero Condensadores

Vapores acuosos Vapores orgánicos



Fluido frío

Agua Solución acuosa Sustancia orgánica ligera Sustancia orgánica media Sustancia orgánica pesada Sustancia orgánica ligera Sustancia orgánica pesada

2

(W/m . C)

BTU/hr.pie2.°F

1420 – 2840 1420 – 2840 225 - 450 150 - 400 20 - 250 150 - 300 100 – 400

250 - 500 250 - 500 40 - 80 26 – 70 4 - 44 26 - 53 18 - 70

13 Agua Agua Agua Agua Agua Agua Agua Agua Agua Agua Salmuera Salmuera Agua Salmuera Salmuera Agua Agua agua

250 – 750 350 – 900 1420 – 2840 1420 – 2840 1420 – 2840 1420 – 2840 426 - 851 283 - 710 28 - 426 20 – 300 600 – 1200 220 - 600 60 – 300 150 – 300 15 – 250 110 - 140 230 630

44 - 132 62 - 159 250 - 500 250 - 500 250 - 500 250 - 500 75 – 150 50 – 125 12 - 75 10 - 50 100 - 200 40 - 100 - 50 25 - 50 5 - 40 20 - 25 40 110

Agua Solventes orgánicos Metanol Amoniaco Solución acuosa < 2 cp Solución acuosa > 2 cp Aceites ligeros Aceites pesados Gases Sustancia orgánica ligera Sustancia orgánica mediana Sustancia orgánica pesada Aceites pesados Gases Vapor Vapores de hidrocarburos

1200 – 4000 500 – 1000 1200 – 4000 1200 – 4000 1200 – 4000 700 - 3000 300 – 900 60 – 450 30 – 300 290 - 570 570 - 1200 35 – 350 50 – 300 20 – 200 30 – 100 30 – 100

210 - 700 90 - 180 210 – 700 210 – 700 210 - 700 125 - 300 55 - 160 10 - 80 5 - 50 50 - 100 100 - 200 6 - 60 10 - 55 4 - 35 5 - 20 5 - 20

Agua Agua

100 – 1500 700 – 1000

20 - 265 125- 180


Orgánicos (con no condens.) Condensación al vacío Vaporizadores Vapor Vapor Vapor

Agua Agua

500 – 700 200 – 500

90 - 125 35 - 90

Soluciones acuosas Orgánicos ligeros Orgánicos pesados

100 – 1500 900 – 1200 600 - 900

20 - 260 160 - 210 105 - 160

aire Aire aire Aire Aire aire

300 – 450 300 – 700 50 – 150 50 – 100 100 – 300 300 – 600

55 - 80 55 - 125 10 - 26 10 – 18 18 - 55 55 - 105

Soluciones acuosas diluidas Aceites ligeros Aceites pesados Agua Agua

500 – 1000 200 – 300 70 – 150 200 – 500 100 – 150

90 – 176 35 – 55 12 - 26 35 - 90 18 - 26

Soluciones acuosas diluidas Aceites ligeros Aceites pesados Agua Agua

800 – 1500 300 – 500 200 – 400 400 – 700 200 – 300

140 – 165 53- 88 35 - 70 70 - 123 35 - 53

500 – 700 250 – 500 200 – 500 200 - 300

88 – 123 44 - 88 35 - 88 35 - 53

Enfriadores de aire

Agua Orgánicos ligeros Orgánicos pesados Gases, 5 – 10 bar Gases, 10 – 30 bar Hidrocarburos condensando

Enfriadores sumergidos Espiral

Tanque

Circulación natural Vapor Vapor Vapor Soluciones acuosas Aceites ligeros Con agitación

Vapor Vapor Vapor Soluciones acuosas Aceites ligeros

Tanques enchaquetados Chaqueta

Vapor Vapor Agua Agua

Tanque

Soluciones acuosas diluidas Orgánicos ligeros Soluciones acuosas diluidas Orgánicos ligeros

Sustancia orgánica ligera: Fluido con viscosidad menor de 0.5 cp, e incluye benceno, tolueno, acetona, etanol. Metiletilcetona, gasolina, kerosene, y nafta. Sustancia orgánica media: Fluido con viscosidad de 0.5 a 1.0 cp, e incluye kerosene, gasoil caliente, aceite de absorbedor y crudos. Sustancia orgánica pesada: Fluido con viscosidad > 1.0 cp, e incluyegasoil frio, aceites lubricantes, petróleo combustible, petróleo crudo, brea y asfaltos.



14


Tabla1.5.Propiedadestérmicasdematerialesdeconstrucciónyaislantes Valores que toman las p ropiedades térmicas de materiales empleados en construcción, algunos de los cuales se utilizan como aislantes, y la de algunos elementos o sustancias de referencia.

Densidad 3 (kg/m )

Calor específico (J/(kg·K))

Conductividad térmica (W/(m·K))

Difusividad térmica 2 -6 (m /s) (x10 )

Acero

7850

460

47-58

13,01-16,06

Agua

1000

4186

0,58

0,139

Aire

1,2

1000

0,026

21,67

Alpaca

8,72

398

29,1

8384,8

Aluminio

2700

909

209-232

85,16-94,53

Amianto

383-400

816

0,078-0,113

0,250-0,346

Arcilla refractaria

2000

879

0,46

0,261

Arena húmeda

1640

-

1,13

-

Arena seca

1400

795

0,33-0,58

0,296-0,521

Asfalto

2120

1700

0,74-0,76

0,205-0,211

Baldosas cerámicas

1750

-

0,81

-

Baquelita

1270

900

0,233

0,201

Bitumen asfáltico

1000

-

0,198

-

Bloques cerámicos

730

-

0,37

-

Bronce

8000

360

116-186

40,28-64,58

Carbón (antracita)

1370

1260

0,238

0,139

Cartón

-

-

0,14-0,35

-

Cemento (duro)

-

-

1,047

-

Cinc

7140

389

106-140

38,16-50,41

Cobre

8900

389

372-385

107,45-111,20

Corcho (expandido)

120

-

0,036

-

Corcho (tableros)

120

1880

0,042

0,186

Espuma de poliuretano

40

1674

0,029

0,433

Espuma de vidrio

100

-

0,047

-

Estaño

7400

251

64

34,46

Fibra de vidrio

220

795

0,035

0,200

Fundición

7500

-

55,8

-

Glicerina

1270

2430

0,29

0,094

Goma dura

1150

2009

0,163

0,070

Goma esponjosa

224

-

0,055

-

Granito

2750

837

3

1,303

Material



15


Hierro

7870

473

72

19,34

Hormigón

2200

837

1,4

0,761

1600-1800

-

0,75-0,93

-

Láminas de fibra de madera

200

-

0,047

-

Ladrillo al cromo

3000

840

2,32

0,921

Ladrillo común

1800

840

0,8

0,529

Ladrillo de circonio

3600

-

2,44

-

Ladrillo de magnesita

2000

1130

2,68

1,186

Ladrillo de mampostería

1700

837

0,658

0,462

Ladrillo de sílice

1900

-

1,070

-

100-200

670

0,036-0,040

0,537-0,299

Latón

8550

394

81-116

24,04-34,43

Linóleo

535

-

0,081

-

Litio

530

360

301,2

1578,61

Madera

840

1381

0,13

0,112

Madera de abedul

650

1884

0,142

0,116

Madera de alerce

650

1298

0,116

0,137

Madera de arce

750

1591

0,349

0,292

Madera de chopo

650

1340

0,152

0,175

Madera de fresno

750

1591

0,349

0,292

Madera de haya

800

1340

0,143

0,133

Madera de haya blanca

700

1340

0,143

0,152

Madera de pino

650

1298

0,163

0,193

Madera de pino blanco

550

1465

0,116

0,144

Madera de roble

850

2386

0,209

0,103

Mármol

2400

879

2,09

0,991

Mica

2900

-

0,523

-

Mortero de cal y cemento

1900

-

0,7

-

Mortero de cemento

2100

-

1,4

-

300-650

-

0,14-0,26

-

1000

-

0,76

-

1800-2000

-

1,16

-

Níquel

8800

460

52,3

12,92

Oro

19330

130

308,2

122,65

Pizarra

2650

758

0,42

0,209

600-1200

-

0,29-0,58

-

Hormigón de cascote

Lana de vidrio

Mortero de vermiculita Mortero de yeso Mortero para revoques

Placas de yeso



16


Plata

10500

234

418

170,13

Plexiglás

1180

-

0,195

-

Plomo

11340

130

35

23,74

Poliestireno

1050

1200

0,157

0,125

Porcelana

2350

921

0,81

0,374

Serrín

215

-

0,071

-

Tierra de diatomeas

466

879

0,126

0,308

Tejas cerámicas

1650

-

0,76

-

Vermiculita expandida

100

837

0,07

0,836

Vermiculita suelta

150

837

0,08

0,637

Vidrio

2700

833

0,81

0,360

Yeso

1800

837

0,81

0,538

Donde: 3

 Densidad (ρ) : masa de material por unidad de volumen: ρ = m / V (kg/m ).  Calor específico (C ): cantidad de energía necesaria para aumentar en 1 ºC la temperatura de 1 kg de material. Indica la mayor o menor dificultad que presenta una sustancia para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Los materiales que presenten un elevado calor específico serán buenos aislantes. Sus unidades del Sistema Internacional son J/(kg·K), aunque también se suele presentar como kcal/(kg·ºC); siendo 1 cal = 4,184 J. Por otra parte, el producto de la densidad de un material por su calor específico (ρ · C) caracteriza la inercia térmica de esa sustancia, siendo esta la capacidad de almacenamiento de energía.  Conductividad térmica (k ): capacidad de un material para transferir calor. La conducción térmica es el fenómeno por el cual el calor se transporta de regiones de alta temperatura a regiones de baja temperatura dentro de un mismo material o entre diferentes cuerpos. Las unidades de conductividad térmica en el Sistema Internacional son W/(m·K), aunque también se expresa como kcal/(h·m·ºC), siendo la equivalencia: 1 W/(m·K) = 0,86 kcal/(h·m·ºC).  Difusividad térmica (α) : caracteriza la rapidez con la que varía la temperatura del material ante una solicitud térmica, por ejemplo, ante una variación brusca de temperatura en la superficie. Se puede calcular mediante la siguiente expresión: α = k / (ρ · C)



2

(m /s

17


TABLA 1.6 CONDUCTIVIDADES TERMICAS DE AISLANTES Y ALGUNOS MATERIALES DE CONSTRUCCION Material Aerogel, silica opacificada Algodón en rama Aluminio, hojas, 7 cavidades por 2.5 pulg Asbesto – cemento, láminas Asbesto hojas Asbesto pizarra Asbesto

Asfalto Aserrin Aserrín Arena seca Azufre monoclínico Azufre Rómbico Bauxita barnizada Calcio, carbonato natural Marmol blanco Yeso Calcio sulfato (4H20) Yeso artificial construcción Caliza (15% vol H2O) Carbón, gas Carbón vegetal escamas Cartón corrugado Celuloide Cemento Portland Ceniza de madera Clinker granulado Coque de petróleo Coque pulverizado Concreto, cinder 1:4 seco Piedra Corcho, placa Corcho, molido begranulado Cuero, suela Diatomácea, tierra, polvo, gruesa Fina Aislante de tubería 4 partes calcin, 1 p. cemento vaciada y calc. Dolomita Ebonita

.



Densidad aparente, ρ lb/pie3 , (Temp.ambiente) 8.5 5 0.2 120 55.5 112 112 29.8 29.8 36 36 36 36 43.5 43.5 132 12 ……

94.6 ….. …… …..

162 ……

96 84.6 132 17.9 103 …….

11.9 15 …….

87.3 ….. …… …… ……. ……. ……. …… …….

10 9.4 8.1 62.4 20 20 17.2 17.2 26 61.8 167 …..

°F 248 86 100 68 124 32 140 328 32 32 212 392 752 328 32 68 70 ……. 68 212 76 100 86 …… ….. 104 167 77 75 32 – 212 176 176 ……. 86 194 32 – 212 32 – 1292 212 932 32 – 212 ……. ……. ……. 86 86 86 ……. 100 1600 399 1600 399 399 122 …..

K 2

Btu/hr.pie .(°F/pie)

0.013 0.024 0.025 0.48 0.096 0.087 0.114 0.043 0.090 0.087 0.111 0.120 0.129 0.090 0.135 0.43 0.03 0.033 – 0.05 0.19 0.09 – 0.097 0.16 0.09 1.3 1.7 0.4 0.22 0.43 0.25 0.54 210 0.1043 0.1051 0.037 0.12 0.17 0.041 0.27 3.4 2.9 0.11 0.20 0.44 0.54 0.025 0.025 0.025 0.092 0.036 0.082 0.040 0..074 0.051 0.16 1.0 0.10

18


Esmalte, silicato Escoria, alto horno Escoria, lana Fibra aislante, placa Fibra, roja Con adhesivos, horneada Fieltro, lana Fieltro, pelo perpendicular a las fibras Gas, carbón Grafito, denso, comercial Pulverizado a través de malla 100 Granito Grava Hielo Hule, duro Duro Blando Infusorios, tierra (Tierra diatomea) Incrustaciones Kapok Lana animal Lana mineral Lava Lino Ladrillos Alumina (92.99% Al2O3 peso fundida) Alumina (64.65% Al2O3 peso) refractario Ladrillo arcilla refractario

“38” …….

……. 75 – 261

12 14.8 80.5

30

86 70 68 68 – 207 88 86 32-212 32 104

…….

…….

140 573.5 74.8 ……. …….

104 32 32 70 70

0.88 6.9 9.4

68 86 86

……. …….

…….

86

0.020 0.021 0.0225 0.49 0.05

……. …….

Ladrillo para construcción Ladrillo al cromo (32% Cr 2O3 por peso)

…….

1.8 2.7 0.62 0.63 0.4 0.67 0.85 1.0 0.051 0.077 0.081 0.106 0.14 0.18 0.14 0.19 0.13 0.34 0.38 0.85 0.95 1.02 0.15 0.26 0.050 0.113 2.2 1.6 1.1 10.7 9.2 8.0 7.0 6.3 0.35 0.04 0.32 0.025 – 0.03 0.12 0.11

…….

20.6 17 …….. ……..

Arcilla refractaria, Missouri

…..

Ladrillo aislante, caolín

27 27 19 19 138 138 138 129 129 129 129 129 49.7 19 49.9

801 2 399 1472 2 012 68 392 1202 2399 399 1600 399 1600 399 1600 399 1600 392 1832 392 1112 1832 2552 932 2102 392 1400 399 1202 2192 1112 1472 1832 2192 2552 117 70 68

7.8 51.5 44.7

86 59 122

Tierra diatomea, natural, perpendic.al estrato Diatomácea natural, p aralelo al estrato Tierra diatomácea, moldeado y calcinado Tierra diatomácea y arcilla moldeada y calcinada Tierra diatomácea, alto quemado, poroso

Ladrillo refractario aislante, caolin Magnesita (86.8%, MgO, 6.3% Fe2O3, 3% CaO, 2.6% SiO 2 /peso)

Ladrillo de carburo de silicio, recristalizado

Magnesia pulverizada Magnesia, carbonato ligero Magnesio, oxido comprimido Madera, fibra cruzada Balsa Olmo Maple



115 115 200 200 200 27.7 27.7 27.7 27.7 38 38 42.3 42.3 37 37

0.5 – 0.75 0.064 0,022 0.028 0.27 0.097 0.03 0.021 2.0 86.7 0.104 1.0 – 2.3 1.06 1.3 0.087 0.109 0.075 – 0.092

19


Pino, blanco Teca Abeto Madera, paralelo a la fibra Pino Marmol Negro de humo Nieve Piedra pómez Pizarra Papel Papel tapiz tipo aislante Papel tapiz, cartoncillo Parafinas Plásticos piroxilina Porcelana Vidrio Tipo boro silicato Vidrio a la soda Vidrio de ventana Viruta de madera Yeso, moldeado y seco

34.0 40.0 28.1

59 59 140

0.087 0.010 0.062

34.4

70

…….

…….

10 34.7

104 32 70 - 151 201

0.20 1.2 – 1.7 0.038 0.27 0.14 0.86 0.075 0.028 0.04 0.14 0.075 0.096 0.0 – 0.73 0.63 0.3 – 0.44 0.3 – 0.61 0.034 0.25

……. ……. …….

14.8 43 ……. ……. ……. …….

…….

70 86 32 ……

100

……. …….

……. 86 – 167 ……. …….

8.8 78

86 68

139

20

Tabla 1.7. Conductividades térmicas, Calores específicos, Gravedades especificas de metales y aleaciones Sustancia Acero Acero Acero Aluminio Aluminio Aluminio Antimonio Antimonio Bismuto Bismuto Cadmio Cadmio Cinc Cinc Cinc Cobre Cobre Cobre Hierro vaciado Hierro vaciado Hierro vaciado Hierro forjado Hierro forjado Latón (70 – 30) Latón Latón Magnesio Mercurio Niquel Niquel Niquel Oro Oro Plata Plata Plomo Plomo Plomo Tántalo

Temperatura, F

k, Btu/(hr.pie2.°F)(°F/pie)

Calor especifico, Btu/ (lb.°F)

Gravedad especifica

32 212 1112 32 212 932 32 212 64 212 64 212 32 212 752 32 212 932 32 212 752 64 212 32 212 752 32 – 212 32 32 212 572 64 212 32 212 32 212 572 64

26 26 21 117 119 155 10.6 9.7 4.7 3.9 53.7 52.2 65 64 64 224 218 207 32 30 25 34.6 27.6 56 60 67 92 4.8 36 34 32 169 170.8 242 238 20 19 18 32

Ver hierro Ver hierro Ver hierro 0.183 0.1824 0.1872 0.0493 0.0508 0.0294 0.0304 0.0550 0.0567 0.0917 0.0958 0.1082 0.1487 0.1712 0.2634 0.1064 0.1178 0.1519 Ver hierro Ver hierro 0.1315 0.1488 0.2015 0.255 0.0329 0.1050 0.1170 0.1408 0.030 0.031 0.0557 0.0571 0.0306 0.0315 0.0335 0.0342

7.83 7.83 7.83 2.55 – 7.8



9.8 8.65 6.9 – 7.2

8.8 – 8.95

7.03 – 7.13

7.6 – 7.9 8.4 – 8.7

1.74 13.6 8.9

19.25 – 19.35 10.4 – 10.6 11.34

16.6


Tabla 1.8 Conductividades térmicas de líquidos, ( k = BTU/hr.pie.°F)-1 Puede suponerse una variación lineal con la temperatura. Los valores extremos constituyen límites de temperatura en los que se recomiendan los datos.

LIQUIDO Aceites Ricino Oliva Acetato de etilo Alcohol 100% 80% 60% 40% 20% 100% Benceno Bromuro Eter Yoduro Acetato de amilo Alcohol - n iso Acetato butílico –n Alcohol -n -iso Acetona Acido acético 100% 50% Acido esteárico Acido laúrico Acido oleico Acido palmítico Acido sulfúrico 90% 60% 30% Agua

Alcohol oleico Alcohol heptílico (n) Alcohol hexílico Alcohol metílico, 100% 80% 60% 40% 20% 100% Cloruro Alcohol propílico (n) (iso) Amoniaco Amoniaco acuoso , 26% Anilina Benceno

°F

k

68 212 68 212 68 68 68 68 68 68 122 68 140 68 68 167 104 167 60 86 212 68 167 77 – 80 86 167 66 68 167 68 68 212 212 212 212 86 86 86 32 86 140 176 77 – 86 86 167 86 167 68 68 68 68 68 122 5 86 86 167 86 68 140 32 – 610 86

0.104 0.100 0.097 0.095 0.101 0.105 0.137 0.176 0.224 0.281 0.087 0.086 0.082 0.070 0.080 0.078 0.064 0.063 0.083 0.094 0.089 0.088 0.087| 0.085 0.097 0.095 0.091 0.102 0.095 0.099 0.20 0.786 0.102 0.0825 0.0835 0.21 0.25 0.30 0.336 0.356 0.381 0.398 0.104 0.094 0.091 0.092 0.092 0.124 0.154 0.190 0.234 0.234 0.114 0.121 0.090 0.099 0.096 0.091 0.090 0.29 0.100 0.092



LIQUIDO Bromobenceno Dióxido de azufre Bisulfuro de carbono Tetracloruro Cloruro de Calcio, Salmuera 30% 15% Cloruro de sodio, Salmuera 25% 12.5% Clorobenceno Cloroformo Cymene (para) Decano ( n ) Diclorodifluormetano

Dicloroetano Diclorometano Eter de petróleo Etilenglicol Gasolina Glicerina 100% 80% 60% 40% 20% 100% Heptano (n) Hexano (n) Kerosene Mercurio Nitrobenceno Nitrometano Nonano (n) Octano (n) Formaldehido Pentano (n) Sodio Tolueno Tricloro etileno Trementina Vaselina Xileno (orto), (meta)

°F 86 212 8 86 86 167 32 154 86 86 86 86 60 86 86 140 86 140 20 80 100 140 180 122 5 86 86 167 32 86 68 68 68 68 68 212 86 140 86 140 68 167 82 86 212 86 140 86 140 86 140 86 212 86 167 212 410 86 167 122 59 59 68

k 0.074 0.070 0.104 0.111 0.093 0.088 0.107 0.094 0.32 0.34 0.33 0.34 0.083 0.080 0.078 0.079 0.085 0.083 0.067 0.053 0.048 0.052 0.038 0.082 0.111 0.096 0.07 0.073 0.153 0.078 0.164 0.189 0.220 0.259 0.278 0.164 0.081 0.079 0.080 0.078 0.086 0.081 4.83 0.095 0.088 0.125 0.120 0.084 0.082 0.083 0.081 0.084 0.078 0.078 0.074 49 46 0.086 0.084 0.080 0.074 0.106 0.090

21

Diseño de Equipos de Transferencia de Calor Tablas y Gráficos. FIQIA - UNPRG Tabla1.9.Conductividadestérmicasdegasesyvapores,(k=BTU/hr.pie.°F)

-1

Los valores extremos de temperatura constituyen el rango experimental. Para extrapolar otras temperaturas se sugiere graficar los datos como log k vs log T. SUSTANCIA

Acetato de etilo

Alcohol Cloruro

Eter

Acetona

Acetileno

Aire

Alcohol metílico Acetato Amoniaco

Benceno

Bioxido de azufre Bioxido de carbono

Bisulfuro Monoxido

Tetracloruro

Butano (n) Butano (iso) Ciclohexano Cloro Cloroformo

Cloruro de metileno

Cloruro de metilo

°F

k

115 212 363 68 212 32 212 363 413 32 115 212 363 413 32 115 212 363 103 32 122 212 148 32 212 392 572 32 212 32 68 76 32 122 212 32 115 212 363 413 65 212 -58 32 212 392 572 32 45 -312 -294 32 115 212 363 32 212 32 212 216 32 32 115 212 363 32 100 212 412 32 212 413

0.0072 0.0096 0.0141 0.0059 0.0124 0.0099 0.0095 0.0135 0.0152 0.0077 0.0099 0.0131 0.0189 0.0209 0.0053 0.0074 0.0099 0.0147 0.0068 0.0123 0.0140 0.0172 0.0096 0.0140 0.0183 0.0226 0.0265 0.0083 0.0128 0.0069 0.0068 0.0095 0.0126 0.0157 0.0185 0.0052 0.0073 0.0103 0.0152 0.0176 0.0052 0.0069 0.0068 0.0085 0.0133 0.0182 0.0228 0.0040 0.0042 0.0041 0.0046 0.0135 0.0041 0.0052 0.0065 0.0076 0.0131 0.0086 0.0138 0.0025 0.0043 0.0038 0.0046 0.0058 0.0077 0.0039 0.0049 0.0083 0.0095 0.0053 0.0094 0.0148



SUSTANCIA

Diclorodifluormetano

Etano

Etileno

Heptano (n) Hexano (n) Hexeno Hidrógeno

Hidrógeno y bióxido de carbono 0 % H2 20% 40% 60% 80% 100% Hidrógeno y nitrógeno 0 % H2 20% 40% 60% 80% Hidrógeno y oxido nitroso 0 % H2 20% 40% 60% 80% Mercurio Metano

Nitrógeno

Oxido nítrico Oxido nitroso

Oxigeno

Pentano (n) (iso) Propano Sulfuro de hidrógeno Vapor de agua

°F

k

32 212 302 -94 -29 32 212 -96 32 122 212 392 212 32 68 32 212 -148 -58 32 122 212 572 32

0.0048 0.0080 0.0097 0.0066 0.0086 0.0108 0.0175 0.0064 0.0101 0.0131 0.0161 0.0112 0.0103 0.0072 0.0080 0.0061 0.0109 0.065 0.083 0.100 0.115 0.129 0.173

….. ….. ….. ….. ….. …..

0.0083 0.0165 0.0270 0.0410 0.0620 0.10

32 ….. ….. ….. ….. …..

0.0133 0.0212 0.0313 0.0438 0.0635

32 ….. …. ….. ….. …..

292 -148 -58 32 122 -248 32 212 -94 32 -96 32 212 -248 -58 32 122 212 32 68 32 212 32 212 32 115 212 392 672 752

0.0112 0.0170 0.0270 0.0410 0.0550 0.0197 0.0100 0.0145 0.0175 0.0215 0.0095 0.0140 0.0180 0.0103 0.0138 0.0087 0.0087 0.0128 0.0095 0.0119 0.0142 0.0164 0.0185 0.0074 0.0083 0.0072 0.0127 0.0087 0.0181 0.0078 0.0120 0.0137 0.0187 0.0248 0.0315

22


Fig.1 Conductividad de hidrocarburos líquidos

  

23




Figura 2. Calores específicos de líquidos

24




Figura 3. Calores específicos de gases y vapores

25




Figura 4. Viscosidad de líquidos (Usar con figura 5)

26




… continua Figura 4. Viscosidad de líquidos (Usar con figura 5)

27




Figura 5. Diagrama de viscosidad de líquidos (Usar con datos de figura 4)

28




Figura 6. Viscosidad de gases y vapores (Usar con figura 7)

N°

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

GAS

Acido acético Acetona Acetileno Aire Amoniaco Argón Benceno Bromo Buteno Butileno Dióxido de carbono Disulfuro de carbono Monóxido de carbono Cloro Cloroformo Cianógeno Ciclobenceno Etano Acetato de etilo Alcohol etílico Cloruro de etilo Eter etílico Etileno Fluor Freón 11 Freón 12 Freón 21 Freón 22

X

7.7 8.9 9.8 11.0 8.4 10.5 8.5 8.9 9.2 8.9 9.5 8.0 11.0 9.0 8.9 9.2 9.2 9.1 8.5 9.2 8.5 8.9 9.5 7.3 10.6 11.1 10.8 10.1



Y

14.3 13.0 14.9 20.0 16.0 22.4 13.2 19.2 13.7 13.0 18.7 16.0 20.0 18.4 15.2 15.2 12.0 14.5 13.2 14.2 15.6 13.0 15.1 23.8 15.1 16.0 15.3 17.0

N°

29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56

GAS

Freón 113 Helio Hexano Hidrógeno 3 H2 + 1 N2 Bromuro de hidrógeno Cloruro de hidrogeno Cianuro de hidrógeno Ioduro de hidrógeno Sulfuro de Hidrógeno Iodo Mercurio Metano Alcohol metílico Oxido nítrico Nitrógeno Cloruro de nitrosilo Oxido nitroso Oxígeno Pentano Propano Alcohol propílico Propileno Dióxido de azufre Tolueno 2,3,3 trimetilbutano Agua Xenón

X

11.3 10.9 8.6 11.2 11.2 8.8 8.8 9.8 9.0 8.6 9.0 5.3 9.9 8.5 10.9 10.6 8.0 8.8 11.0 7.0 9.7 8.4 9.0 9.6 8.6 9.5 8.0 9.3

Y

14.0 20.5 11.8 12.4 17.2 20.9 18.7 14.9 21.3 18.0 18.4 22.9 15.5 15.6 20.5 20.0 17.6 19.0 21.3 12.8 12.9 13.4 13.8 17.0 12.4 10.5 16.0 23.0

29


Figura 7. Diagrama de viscosidad de gases y vapores (Usar con datos de Figura 6)

30




Figura 8. Calores específicos de hidrocarburos líquidos

31




32

Figura 8.1. Calores específicos de vapores de hidrocarburos a 1 atm.




Tabla 1.10

Gravedades especificas y Peso molecular de líquidos

Compuesto

Mol

s

Compuesto

Mol

s

Acetaldheido Acetato de amilo Acetato de etilo Acetato de metilo Acetona Acetato de butilo Acetato de vinilo Agua Acido acético, 100% Acido acético, 70% Acido n-butírico Acido i-butírico Acido clorosulfónico Acido fórmico Acido nítrico, 95% Acido nítrico, 60% Acido propiónico Acido sulfúrico 100% Acido sulfúrico 98% Acido sulfúrico 60% Alcohol alilico Alcohol amílico Alcohol n-butílico Alcohol i-butílico Alcohol etílico 100% Alcohol etílico 95% Alcohol etílico 40% Alcohol isopropílico Alcohol octílico Alcohol n-propílico Amoniaco 100% Amoniaco, 26% Anhidrido acético Anilina Anisol Benceno Bioxido de asufre Bioxido de carbono Bisulfuro de carbono Bromotolueno , orto Bromotolueno , meta Bromotolueno , para Bromuro de etilo Bromuro de n-propilo n-Butano

44.1 130.2 88.1 74.9 58.1 116.2 86.1 18.0 60.1

102.1 93.1 108.1 78.1 64.1 44.0 76.1 171.0 171.0 171.0 108.9 123.0 58.1

0.78 0.88 0.90 0.93 0.79 0.88 0.93 1.0 1.05 1.07 0.96 0.96 1.77 1.22 1.50 1.38 0.99 1.83 1.84 1.05 0.86 0.81 0.81 0.82 0.79 0.82 0.94 0.79 0.82 0.80 0.61 0.91 1.08 1.02 0.99 0.88 1.38 1.25 1.26 1.42 1.41 1.39 1.43 1.35 0.60

Cloruro de etilo Cloruro de metilo Cloruro de n-propilo Cloruro de sulfuriclo Dibromoetano Dicloroetano Diclorometano Difenilo Eter etílico Etilbenceno Etilglicol Fenol Formiato de etilo Glicerina, 100% Glicerina, 50% n-heptano n-hexano Hidróxido de sodio 50% Ioduro de etilo Yoduro de n-propilo Mercurio Metacresol Metanol 100% Metanol 90% Metanol 40% Metiletilcetona Naftaleno Nitrobenceno Nitrotolueno, orto Nitrotolueno, meta Nitrotolueno, para n-Octano Oxalato de dietilo Oxalato de dimetilo Oxalato de dipropilo Pentacloroetano n-pentano Propano Salmuera, CaCl 25% Salmuera, cloruro d sodio, 25% Sodio Tetracloroetano Tetracloroetileno Tetracloruro de carbono Tetracloruro de titanio

64.5 50.5 78.5 135 187.9 99.0 88.9 154.2 74.1 106.1 88.1 94.1 74.1 92.1 …. 100.2 86.1 ….. 155.9 170.0 200.6 108.1 32.5 …… …… 72.1 128.1 123.1 137.1 137.1 137.1 114.2 146.1 118.1 174.1 202.3 72.1 44.1 ……. ……. 23 167.9 165.9 153.8 189.7

0.92 0.92 0.89 1.67 2.09 1.17 1.34 0.99 0.71 0.87 1.05 1.07 0.92 1.92 1.26 1.13 0.68 1.53 1.93 1.76 3.65 1.03 0.79 0.82 0.94 0.81 1.14 1.20 1.16 1.16 1.29 0.70 1.08 1.19 1.02 1.67 0.63 0.59 1.23 1.19 0.97 1.60 1.63 1.60 1,73

i-butano

58.1

0.60

Tribromuro de fósforo

270.8

2.85

……

88.1 88.1 116.5 46.0 ….. …..

74.1 98.1 ------58.1 88.2 74.1 74.1 46.1 …. ….

60.1 30.23 60.1 17.0 …….



33


Ciclohexanol

100.2

0.96

Tricloruro de arsénico

181.3

2.16

Clorobenceno

112.6

1.11

Tricloruro de fósforo

137.4

1.57

Cloroformo

119.4

1.42

Tricloroetileno

131.4

1.46

Clorotolueno, orto

126.6

1.08

Tolueno

92.1

0.87

Clorotolueno, meta

126.6

1.05

Xileno, orto

106.1

0.86

Clorotolueno, para

126.6

1.07

Xileno, meta

…….

0.86

Cloruro estánico

160.5

2.23

Xileno, para

…….

0.86

34

Figura8.2.Gravedadesespecíficasdehidrocarburos




35

Figura8.3.K-valuesforsystemsofligthhydrocarbons,high-temperaturerange(AIChEfromD.B.Dadyburjor, ChemicalEngineeringProgress,vol74,N°4,p.86.1978)




.

36

Figura8.4.Constantesdeequilibrio(valoresk)parahidrocarburosligeros,aintervalodebajatemperatura




37

Fig.9 Entalpías de hidrocarburos puros.




38

Fig. 10

Entalpías de hidrocarburos ligeros.




39

Fig.11 Entalpías de fracciones de petróleo.




40

Figura 12. Calor latente de vaporización ( Chilton, & Colburn)




TABLA 1.11 Propiedades termodinámicas del vapor de agua saturado seco: según temperatura

41




Tabla 1.12 Propiedades termodinámicas del vapor de agua saturado seco: según presión

42




Tabla 1.13 Propiedades termodinámicas del vapor de agua sobrecalentado

43




44




45




46




Figura14.Viscosidadesdefraccionesdepetróleoyaceitesdeanimales

47

Figura15.Viscosidadesdeácidosgrasoscomerciales,250a400°F




Figura 16. Factor F de temperatura calórica

48



Figura 18

49


Figura 18

49



Figura 19

50


Figura 19

50



Figura 20

51


Figura 20

51



Figura 21

52


Figura 21

52



53


53



54


54



55

Fig.24 Tube-side heat transfer factor

JH = Jh*Nre


55

Fig.24 Tube-side heat transfer factor

JH = Jh*Nre



56


56




57

Fig. 26. Tube-side fraction factors

Factor de fricción = j f * 0.06



58


58



59


59



60


60



Tabla 1.14 Característica de tuberías normalizadas IPS de acero, cedula 40 y 80 Diâmetro Nominal pulg.

Diâmetro exterior pulg.

1/8

0,405

1/4

0,540

3/8

0,675

1/2

0,840

3/4

1,050

1

1,315

1¼

1,660

1½

1,900

2

2,375

Cédula N 40 80 40 80 40 80 40 80 40 80 40 80 40 80 40 80 40

Diâmetro interior pulg. 0,269 0,215 0,364 0,302 0,493 0,423 0,622 0,546 0,824 0,742 1,049 0,957 1,380 1,278 1,610 1,500 2,067

Área transversal Metal pulg2 Hueca pulg2 0,072 0,093 0,125 0,157 0,167 0,217 0,250 0,320 0,333 0,433 0,494 0,639 0,660 0,881 0,799 1,068 1,075

0,072 0,093 0,125 0,157 0,167 0,217 0,250 0,320 0,333 0,433 4,94 0,639 0,669 0,881 0,799 1,068 1,075

Área lateral: pie2/pie de longitud Exterior 0,106 0,106 0,141 0,141 0,177 0,177 0,220 0,220 0,275 0,275 0,344 0,344 0,435 0,435 0,498 0,498 0,622

Interior 0,0705 0,0563 0,0954 0,0792 0,1293 0,1110 0,1630 0,1430 0,2158 0,1942 0,2745 0,2505 0,3620 0,3350 0,4220 0,3930 0,5420

61


Tabla 1.14 Característica de tuberías normalizadas IPS de acero, cedula 40 y 80 Diâmetro Nominal pulg.

Diâmetro exterior pulg.

1/8

0,405

1/4

0,540

3/8

0,675

1/2

0,840

3/4

1,050

1

1,315

1¼

1,660

1½

1,900

2

2,375

2½

2,875

3

3,500

3½

4,000

4

4,500

5

5,563

6

6,625

8

8,625

10

10,75

12

12,75

Cédula N 40 80 40 80 40 80 40 80 40 80 40 80 40 80 40 80 40 80 40 80 40 80 40 80 40 80 40 80 40 80 40 80 40 80 40 80



Diâmetro interior pulg. 0,269 0,215 0,364 0,302 0,493 0,423 0,622 0,546 0,824 0,742 1,049 0,957 1,380 1,278 1,610 1,500 2,067 1,939 2,469 2,323 3,068 2,900 3,548 3,364 4,026 3,826 5,047 4,813 6,065 5,761 7,981 7,625 10,020 9,564 11,938 11,376

Área transversal Metal pulg2 Hueca pulg2 0,072 0,093 0,125 0,157 0,167 0,217 0,250 0,320 0,333 0,433 0,494 0,639 0,660 0,881 0,799 1,068 1,075 1,477 1,704 2,254 2,228 3,016 2,680 3,678 3,173 4,407 4,304 6,112 5,584 8,405 8,395 12,76 11,90 18,92 15,77 26,03

0,072 0,093 0,125 0,157 0,167 0,217 0,250 0,320 0,333 0,433 4,94 0,639 0,669 0,881 0,799 1,068 1,075 1,477 1,704 2,254 2,228 3.016 2,680 2,678 3,173 4,407 4,304 6,112 5,584 8,405 8,396 12,76 11,90 18,92 15,77 26,03

Área lateral: pie2/pie de longitud Exterior 0,106 0,106 0,141 0,141 0,177 0,177 0,220 0,220 0,275 0,275 0,344 0,344 0,435 0,435 0,498 0,498 0,622 0,622 0,753 0,753 0,917 0,917 1,047 1,047 1,178 1,178 1,456 1,456 1,734 1,734 2,258 2,258 2,814 2,814 3,338 3,338

Interior 0,0705 0,0563 0,0954 0,0792 0,1293 0,1110 0,1630 0,1430 0,2158 0,1942 0,2745 0,2505 0,3620 0,3350 0,4220 0,3930 0,5420 0,5080 0,6470 0,6090 0,8040 0,7600 0,9300 0,8820 1,0550 1,0020 1,3220 1,2630 1,5900 1,5100 2,0900 2,0000 2,6200 2,5030 3,1300 2,9800

61


Tabla 1.15 Resistencias a la incrustación, valores típicos Fluido

2

-1

Resistencia, r = (W/m . C)

v>1,2 m/s

v<1,2 m/s

Agua de río

0,00008 ---- 0,00033

Agua de mar

0,00033 -----0,00100

Agua de enfriamiento (torres)

0,00020 ---- 0,00033

Agua potable (blanda)

0,0002 ---- 0,00033

Agua potable (dura)

0,0005 ---- 0,00100

Condensado

0,0002 --- 0, 00067

Vapor (libre de aceite)

0,0001 ---- 0,00025

Vapor (con trazas de aceite)

0,0002 ---- 0,00050

Salmuera

0,0002 ---- 0,00033

Aire y gases industriales

0,00067 ----0,00020

Gases de chimenea

0,0002 ---- 0,00050

Vapores orgánicos

0,00020

Líquidos orgánicos

0,00020

Hidrocarburos ligeros

0,00020

Hidrocarburos pesados

0,00050

Orgánicos en ebullición

0,00040

Orgánicos condensando

0,00020

Fluidos de transferencia de calor

0,00020

Soluciones acuosas de sales

0,00020 -- 0,00033

62

Nota: Las valores más bajos de las resistencias a la incrustación para agua y soluciones acuosas son para altas velocidades (> 1,2 m/s) y bajas temperaturas(<40 oC). Los valores más altos son para bajas velocidades (<1,2 m/s) y temperaturas altas (>40 oC).


Tablas y Gráficos d para Transferencia de calor Diseño de Plantas Industriales – FIQIA - UNPRG

MSc.Pedro Angeles Ch.



Tabla 1.16 Factores de obstrucción

63



Tabla 1.16 Factores de obstrucción (continua)

64



Tabla 1.16 Factores de obstrucción (continua) Aceite refinado …………………

Aceite refinado enfriado por agua Vapores de la torre de burbujeo Resíduo Unidades de Absorción Gas

0.01 0.003 0.002 0.010 0.02

Unidades para eliminar ceras: Aceite lubricante Solvente Calentamiento de mezcla aceite – cera Enfriamiento de mezcla aceite – cera

0.001 0.001 0.001 0.03

Tabla 1.17 Corrientes de aceite crudo 0 – 199 °F

Seco Sal %

<2 pies 0.003 0.003

2 – 4 pies 0.002 0.002

4 pies o mas 0.002 0.002

200 – 299 °F Velocidad, pps <2 2 – 4 4 pies pies pies o mas 0.003 0.002 0.002 0.005 0.004 0.004

300 – 499 °F <2 pies 0.005 0.005

2 – 4 pies 0.004 0.006

4 pies o mas 0.003 0.005

<2 pies 0.005 0.007

2 – 4 pies 0.004 0.006

4 pies o mas 0.003 0.005

65



Fig.30 Coeficiente de condensación

66





Fig.31 Transferencia de calor y caída de presión para aleta longitudinal

Fig.32 Coeficiente de transferencia de calor para chaqueta y serpentin

67



Tabla 1.18 Coeficientes aproximados para diseño rápido en enfriamiento

Tabla 1.19 Coeficientes totales aproximados para diseño rapido en calentamiento

68



Tabla 1.20 Coeficientes totales aproximados para diseño rápido en intercambio de calor sensible

69



Tabla 1.21. Hoja de Especificaciones de Intercambiador de calor de casco y tubos

Acoplamientos: Entrada de tubo interior:

………. pulg

Salida de interior: ……… pulg

Entrada al anulo.

………. Pulg.

Salida del anulo:

.…….. pulg.

70



Tabla 1.22 Hoja de especificaciones de intercambiador de calor de doble tubo

Acoplamientos: Entrada de tubo interior:

………. pulg

Salida de interior: ……… pulg

Entrada al anulo.

………. Pul .

Salida del anulo:

.……..

ul .

71

Tablas y Gráficos d para Transferencia de calor Diseño de Plantas Industriales Indu striales – FIQIA – FIQIA - UNPRG


Tabla 1.23 Placas de intercambiadores de calor alfa laval

Ancho de las las placas: mm

280

180

320

350

800

1000

Area de intercambio/placa: intercambio/placa: m2

0,031

0,032

0,12

0,14

0,55

0,61

Número máximo de placas

175

75

250

200

350

600

Area de intercambio intercambio máx.:m2

5,4

2,4

30

28

193

366

Espesor de las placas : mm

0,5

0,6

0,6

0,8

0,6

1,0

Espacio entre placas: mm

1,6 – 1,8

2,5

3,0

2,8 – 3,0

4,9

4,9 – 5,2

- Elastómeros

140

140

140

140

140

140

- Asbesto

280

280

280

-----

-----

-----

Flujo/canal: m 3/h

0,05 – 0,15

0,14 – 0,25

0,45 – 0,7

0,36 – 0,9

3 – 5

4 – 10

Flujo total máximo: m 3/h

2,5

11

50

16

125

450

Presión máx. de diseño: atm

10

16

16

10

12

12

Temperatura máxima C

TIPO

P4

P 16

P 13

P 14

P3

P 15

Ancho de las placas: mm

844

1080

630

670

500

800

0,75

0.81

0,18

0,32

0,32

0,53

Número máximo de placas

500

300

318

275

400

320

Area de intercambio máx.:m 2

375

243

57

88

128

170

Espesor de las placas : mm

0,6

1,1

0,9

0,7

0,6

1,0

Espacio entre placas: mm

2,7

4,7 – 5,3

3,0 – 3,2

5,0

3,0

5,0 – 5,3

- Elastómeros

140

140

140 140

140

140

140

- Asbesto

280

-----

-----

-----

280

-----

Flujo/canal: m3/h

1,1 – 2,5

5 – 12,5

0,9 – 2,2

1,8 – 2,9

0,7 – 1,25

1,45 – 4,0

Flujo total máximo: m /h

260

400

30

140

140

65

Presión máx. de diseño: atm

12

6

11

16

16

11

kPa/HTU

Cp = KJ/m3. C

Area de intercambio/placa: m

2

Temperatura máxima C

3

 = cst.

U = W/m 2. C

k = KJ/m.h. C

P =

72



Fig. 33 Intercambiador de calor de placas.

Fig.34 Modelos de placas (Alto y bajo NTU) NTU)

73



Tabla 1.24 Guía de selección de intercambiador de placas

Tabla 1.25 Guía de selección de intercambiador de placas

Standard FlowPHE Flex PHE

Wide gap PHE

Doblewall PHE

TwinDiabon F Plate PHE Grafito PHE

Soldado PHE

Condiciones de utilización Presiones: Desde vacío hasta MPa (psi), 2.5 (355)

2.0(285)

0.9 (130)

2.5(355)

2.5 (355)

0.6 (85)

3.0 (427)

Temperaturas °C °F

<-30 -20

Liquido/liquido Gas/liquido Gas/gas Condensación Evaporación

1 1-3* 1-3* 1-3* 1-3*

a a

> +200 +355

-30 a +200 -20 a +390

0 a +140 -195 a +225 +32 a +285 -320 a + 437

SERVICIO 1 1-3* 1-3* 1-3* 1-3*

1 1-3* 1-3* 1-3* 1-3*

1 1-3* 1-3* 1-3* 1-3*

1 1-3* 1-3* 1-3* 1-3*

1 1-3* 1-3* 1-3* 1-3*

1 1 1-3* 1 1

Naturaleza del fluido Corrosivo Agresivo Viscoso Sensible al calor Reacción peligrosa Fibras Pastas y suspensiones Sucios

1 3 1 1 3 4 3 3

1 3 1 1 3 3 2 2

1 3 1 1 3 1 2 2

1 3 1 1 1 4 3 3

1 1 1 1 2 4 3 3

1 1 1 1 3 4 3 3

3 4 3 1 4 4 4 3

Inspección Corrosión Fugas Ensuciamiento

A A A

A A A

A A A

A A A

B A B

A A A

C C

A A A

A A A

A A A

A A A

C

Mantenimiento Limpieza mecánica Modificaciones Reparaciones

1. Generalmente Generalmente la mejor opción 2. A menudo la mejor elección 3. A veces la mejor elección

A Ambos lados B Un lado C Ningún lado

B A B

A A A

C C C

*Dependiendo de la presión de la presión de operación, gas, vapor, densidad, etc

74



Tabla 1.26 Intercambiador de Placas Placas vs Intercambiador de casco y tubos

75



Tabla 1.27 Resistencias a la incrustación, valores típicos (Intercambiadores de placas) Fluido

2

v>1,2 m/s

v<1,2 m/s

Agua de río

0,00008 ---- 0,00033

Agua de mar

0,00033 -----0,00100

Agua de enfriamiento (torres)

0,00020 ---- 0,00033

Agua potable (blanda)

0,0002 ---- 0,00033

Agua potable (dura)

0,0005 ---- 0,00100

Condensado

0,0002 --- 0, 00067

Vapor (libre de aceite)

0,0001 ---- 0,00025

Vapor (con trazas de aceite)

0,0002 ---- 0,00050

Salmuera

0,0002 ---- 0,00033

Aire y gases industriales

0,00067 ----0,00020

Gases de chimenea

0,0002 ---- 0,00050

Vapores orgánicos

0,00020

Líquidos orgánicos

0,00020

Hidrocarburos ligeros

0,00020

Hidrocarburos pesados

0,00050

Orgánicos en ebullición

0,00040

Orgánicos condensando

0,00020

Fluidos de transferencia de calor

0,00020

Soluciones acuosas de sales

-1

Resistencia, r = (W/m . C)

0,00020 -- 0,00033

Nota: Las valores más bajos de las resistencias a la incrustación para agua y soluciones acuosas o son para altas velocidades (> 1,2 m/s) y bajas temperaturas(<40 C). Los valores más altos son para o bajas velocidades (<1,2 m/s) y temperaturas altas (>40 C).

76



Fig. 35 Modelos de placas API

77



Fig. 36 Efectividad térmica vs Numero de Unidades de Transferencia (NTU)

Tabla 1.28 Typical heat transfer coefficient (U) and cost factor (C ) data for a shell-and-tube exchanger whit Q/DT = 5000 W/°K.

78



Tabla 1.29 Constantes de gases

Tabla 1.30 Calor especifico medio de algunos gases, (kj/kg.°c)

79



Tabla 1.31 Propiedades físicas de compuestos orgánicos a 20°C

Tabla 1.32 Propiedades físicas del aire a presión atmosférica

80

Manual Tablas y Graficos Interc Calor

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