COEFICIENTE DE ENSUCIAMIENTO

Coeficiente de ensuciamiento

Ensuciamiento y consecuencias en el diseño:

Si se prevé que ocurra ensuciamiento, es conveniente sobrediseñar el intercambiador para que este opere de manera conveniente durante el mayor tiempo posible. En general, se procura que la limpieza del intercambiador coincida con la parada de planta programada. Existen tres formas de estimar el sobrediseño adecuado: i) mediante el factor de ensuciamiento requerido, ii) el factor de limpieza y iii) el porcentaje de sobrediseño del área. Cabe señalar que para que estos métodos sean efectivos, debe tenerse un buen conocimiento del funcionamiento del sistema; ese conocimiento es de origen empírico y ha sido adquirido por el cúmulo de experiencias en plantas industriales. En las Tablas 10 y 11 se presenta una lista de factores de ensuciamiento para varias situaciones (Tabla 10: fluidos varios; Tabla 11: agua).

• Método del factor de ensuciamiento

El uso de este método presupone que se conocen los factores de ensuciamiento esperados para el sistema en estudio, lo cual es, para la mayor parte de los casos, muy difícil de predecir. Sin embargo, si se tienen buenos estimados de los factores de ensuciamiento, en los casos en que ambas superficies se ensucien, se puede calcular un coeficiente global de transferencia de calor, Uos, que tome en cuenta este efecto. Entonces, el factor de ensuciamiento total Rst sería, de presentarse en las dos superficies,

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donde Rsi y Rso se refieren a los factores de ensuciamiento de la superficie interna y la externa, respectivamente. El coeficiente calculado en la Ec. 15 está referido al área externa de transferencia de calor. A partir de este coeficiente, se puede calcular entonces el Uso requerido como

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El Uos calculado mediante las ecuaciones anteriores está referido al área externa. A partir de este valor para el coeficiente global de transferencia de calor puede calcularse el área de transferencia requerida, ya sea por el método del LMTD o del -NTU. En la Tabla 4 se encuentran algunos valores del factor de ensuciamiento para varias aplicaciones industriales.

• Método del coeficiente de limpieza

El coeficiente de limpieza CF da una idea del máximo grado de ensuciamiento permitido en el intercambiador y se define como

(17)

El valor típico para diseño del CF es de 0,85. Con este valor puede estimarse el factor de ensuciamiento total Rst a partir de la siguiente ecuación:

(18)

Dado el Rst, puede determinarse el Uos y a partir de este el Aos (ver Ecs. 19 y 20).

• Método del sobrediseño del área

En este método se establece a priori el porcentaje en exceso requerido para el área de transferencia SDA, de modo que

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El SDA puede expresarse como

(20)

Cabe señalar que es necesario conocer a priori el porcentaje de sobrediseño adecuado para cada aplicación; el valor típico es de 25 % de sobrediseño.

NOTA: En muchas situaciones no es posible cumplir con cada uno de estos criterios en forma simultánea ya que algunos son conflictivos. Debe escogerse entonces el criterio más adecuado según el caso.

Tabla 10: Coeficientes de ensuciamiento varios para intercambiadores.

Fluido industrial Rs (m2 K/W)

Gases y vapores

Gas manufacturado 0,001761

Gases de escapes de motor 0,001761

Vapor libre de aceite 0,000088

Vapores de refrigerantes con aceite 0,000352

Aire comprimido 0,000176

Vapores de

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