taller operaciones de transferencia de calor

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Taller 2 
Operaciones de Transferencia de Calor 
Castillo Monterrosa Laura, Guayazan Sánchez Ana maría, William Suarez Galindo 
laura.castillom@utadeo.edu.co. anamaria.guazans@utadeo.edu.co. 
William.suarezg@utadeo.edu.co. 
Grupo 11 
 
Se debe enfriar la mezcla que se muestra a continuación. El líquido de enfriamiento es agua a una 
temperatura de 50°F. Diseñe un intercambiador de coraza y tubos por el método simplificado y 
Delaware, que cumpla con el proceso y que no tenga pérdidas de presión superiores a 10 psi por 
cada corriente. Se debe hacer corrección de temperatura de pared. Los planos en 2D son requeridos. 
 
Tabla 1. Datos iniciales. 
 Heptano-Butanol Agua 
Ti (°F) 128 50 
To (°F) 84 82,94 
Flujo másico (lb/h) 120000 96000 
 
Las propiedades de la mezcla se determinaron mediante correlaciones que modelan la mezcla a la 
temperatura, estado y composición establecida. Se usaron las correlaciones para el cálculo, 
adicionalmente estas fueron comparadas con datos arrojados por Aspen Plus, lo cual se desarrolló 
en el primer taller. 
 
Tabla 2. Propiedades de los fluidos. 
Propiedades 
Agua 
(interno) 
mezcla Unidades 
Viscosidad 1,027 0,46 cP 
Capacidad calorífica 1,0 0,5989 Btu/lbmºF 
Conductividad 0,345 0,0715 Btu/hftºF 
mailto:laura.castillom@utadeo.edu.co
mailto:laura.castillom@utadeo.edu.co
mailto:laura.castillom@utadeo.edu.co
mailto:.anamaria.guazans@utadeo.edu.co
mailto:.anamaria.guazans@utadeo.edu.co
mailto:.anamaria.guazans@utadeo.edu.co
mailto:.anamaria.guazans@utadeo.edu.co
mailto:.anamaria.guazans@utadeo.edu.co
Densidad 62,32 45,6 Lb/ft^3 
Gravedad especifica 0,998 0,73 - 
 
 
Memoria de cálculo 
 
El material del intercambiador de calor es acero al carbono y las perdidas por ensuciamientos son 
de 0,002 ℎ𝑓𝑡2°𝐹/𝐵𝑡𝑢. Para este diseño se tomó la siguiente configuración, a su vez la posición de 
los fluidos es que el agua fluye por el interior del tubo y la mezcla (butanol- heptano) por el anulo, 
la mezcla es 20% butanol y 80%heptano. 
• Balance de calor. 
𝑞 = 𝑚 ∗ 𝑐𝑝 ∗ 𝛥𝑇 (1) 
 
𝑞 = 120000
𝑙𝑏
ℎ
 ∗ 0,5989
𝐵𝑡𝑢
𝑙𝑏𝑚°𝐹
 ∗ (128 − 84)°𝐹 = 3162192
𝐵𝑡𝑢
ℎ
 
 
• Asignación de valores iniciales para la distribución de tubos, pitch, longitud, 
diámetro del tubo y coeficiente global supuesto. 
 
Tabla 2. Suposiciones para el proceso de cálculo. 
Tipo BWG # 
D tubo (in) 
Distribución Cuadrada, triangular 
Pt (in) 
Pasos por tubo 1,2,4 
L (ft) 20 
U supues
𝐵𝑡𝑢
ℎ𝑓𝑡2°𝐹 
 
 
 
 
• Temperatura media logarítmica y factor de corrección. 
 
𝛥𝑇𝑖 = 𝑇𝑜 − 𝑇𝑖 (2) 
 
𝛥𝑇1 = 84°𝐹 − 50°𝐹 = 34°𝐹 
 
𝛥𝑇2 = 128°𝐹 − 82,94°𝐹 = 45,06°𝐹 
 
𝛥𝑇𝑚𝑙 =
(𝛥𝑇2−𝛥𝑇1)
𝑙𝑛(
𝛥𝑇2
𝛥𝑇1
)
 (3) 
𝛥𝑇𝑚𝑙 =
45,06 °𝐹 − 34 °𝐹
𝑙𝑛 (
45,06 °𝐹
34 °𝐹 )
= 39,27°𝐹 
 
Donde: 
𝛥𝑇 = 𝐷𝑒𝑙𝑡𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 
𝛥𝑇𝑚𝑙 = 𝐷𝑒𝑙𝑡𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑙𝑜𝑔𝑎𝑟í𝑡𝑚𝑖𝑐𝑎 
 
𝑅 =
𝑇𝑎−𝑇𝑏
𝑡𝑏−𝑡𝑎
 (4) 
 
𝑅 =
 128 °𝐹 − 84 °𝐹
82,94 °𝐹 − 50 °𝐹
= 1,34 
 
 
 𝑃 =
𝑡𝑏−𝑡𝑎
𝑇𝑎−𝑡𝑎
 (5) 
 
𝑃 =
82,94 °𝐹 − 50 °𝐹
 128 °𝐹 − 50 °𝐹
= 0,42 
 
Donde: 
𝑇𝑎 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑎𝑧𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 
𝑇𝑏 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑎𝑧𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 
𝑡𝑎 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑜 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 
𝑡𝑏 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑜 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 
 
Debido a que R es diferente de 1 se usaron las siguientes ecuaciones para calcular el factor de 
corrección. 
 
𝛼 = (
1−𝑅∗𝑃
1−𝑃
)
1
𝑁
 (6) 
 
𝛼 = (
1 − 1,34 ∗ 0,42
1 − 0,42
)
1
𝑁
= # 
 
𝑠 =
𝛼 − 1
𝛼 − 𝑅
 (7) 
 
𝑠 =
𝛼 − 1
𝛼 − 1,34
 = # 
 
𝐹 =
√𝑅2+1 ∗ln(
1− s
1 − R∗s
)
(R−1)∗ln(
2 − 𝑠 ∗ (𝑅+1− √𝑅2+1)
2 − 𝑠 ∗ (𝑅+1 + √𝑅2+1)
 )
 (8) 
 
𝐹 =
√1,342 + 1 ∗ ln (
1 − s
1 − 1,34 ∗ s)
(R − 1) ∗ ln (
2 − 𝑠 ∗ (1,34 + 1 − √1,342 + 1)
2 − 𝑠 ∗ (1,34 + 1 + √1,342 + 1)
 )
= # 
 
Donde: 
𝛼 𝑦 𝑠 ∶ 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑎𝑟 𝐹. 
𝐹 = 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎. 
 
• Área 
 
𝐴𝑡 =
𝑞
𝑈𝑠𝑢𝑝.∗ 𝐹 ∗ 𝛥𝑇𝑚𝑙
 (9) 
 
𝐴𝑡 =
3162192
𝐵𝑡𝑢
ℎ
𝑈𝑠𝑢𝑝.𝐵𝑡𝑢
ℎ𝑓𝑡
2 °𝐹 ∗ 𝐹 ∗ 39,27°𝐹
 = #𝑓𝑡2 
Donde: 
𝑞 = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟. 
𝑈𝑠𝑢𝑝. = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑔𝑙𝑜𝑏𝑎𝑙 𝑠𝑢𝑝𝑢𝑒𝑠𝑡𝑜. 
𝐴𝑡 = 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟. 
 
• Número de tubos, Reynolds y velocidad en función del número de pasos y el número de 
pasos. 
 
𝑛𝑡 =
At
π∗ Do∗ L
 (10) 
 
𝑛𝑡 =
At
π ∗ Do ∗ L
= #𝑡𝑢𝑏𝑜𝑠 
 
Re =
4∗ m∗
𝑛𝑝
𝑛𝑡
𝜋∗𝐷𝑖∗𝜇
 (11) 
 
𝑅𝑒𝑖 =
4 ∗
120000𝑙𝑏
ℎ
∗
𝑛𝑝
𝑛𝑡
𝜋 ∗ 𝐷𝑖 ∗ 0,46 𝑐𝑃 ∗
2,419𝑙𝑏𝑚
𝑓𝑡ℎ
1𝑐𝑃
 = #𝑛𝑝 
 
𝑣 =
 m∗
𝑛𝑝
𝑛𝑡
𝜌 ∗ 𝜋 ∗
𝐷𝑖
2
4
 (12) 
 
𝑣 =
120000𝑙𝑏
ℎ
∗
𝑛𝑝
𝑛𝑡
45,6𝑙𝑏
𝑓𝑡3
∗ 𝜋 ∗
𝐷𝑖
2
4
 = #𝑛𝑝 
Donde: 
𝑛𝑡 = 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑢𝑏𝑜𝑠. 
Do = 𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜. 
L = Longitud. 
Re = Reynolds. 
m = Flujo Masico. 
𝑛𝑝 = 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑠𝑜𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑡𝑢𝑏𝑜. 
𝐷𝑖 = 𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜. 
𝜇 = 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜. 
𝑣 = 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑. 
𝜌 = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜. 
Estos dos valores de la ecuación 11 y 12 tienen que cumplir los siguientes parámetros: 
𝑅𝑒 > 10000 ; 3 < 𝑣 (𝑓𝑡/𝑠) < 8 
 
Teniendo en cuenta estos parámetros se calculó el número de pasos por tubo (𝑛𝑝) 
 
𝑛𝑝 = # 
 
• Valor real del número de tubos y diámetro de la coraza según la tabla. 
Ahora según los valores encontrados de𝑛𝑝 y 𝑛𝑡 y los valores iniciales se revisó la tabla C del libro 
## y se buscaron los valores que más se adecuen al sistema. 
 
Tabla 3. Valores adquiridos de la tabla C del libro de Serth. 
𝒏𝒕 
𝑛𝑝 
𝑑𝑠 (in) 
 
• Reynolds, Prandt interno y externo y coeficiente de transferencia de calor interno. 
 
Re𝑖 =
4∗ 𝒎𝒊∗
𝒏𝒑
𝒏𝒕
𝝅∗𝐷𝑖∗𝜇
 (13) 
 
𝑅𝑒𝑖 =
4 ∗ 96000
𝑙𝑏
ℎ
∗
𝑛𝑝
𝑛𝑡
𝜋 ∗ 𝐷𝑖 ∗ 1,027𝑐𝑃 ∗
2,419𝑙𝑏𝑚
𝑓𝑡ℎ
1𝑐𝑃
 = #𝑎𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 
 
El Reynolds fue de flujo turbulento a partir de esto se calculó el coeficiente de transferencia de calor, 
pero, se calculó primero el Prandtl para el flujo interno de acuerdo con las propiedades de cada 
fluido. 
 
𝑃𝑟𝑖 =
𝑐𝑝∗𝜇
𝑘
 (14) 
 
𝑃𝑟𝑖 =
1
𝐵𝑡𝑢
𝑙𝑏𝑚°𝐹
∗ 1,027𝑐𝑃 ∗
2,419𝑙𝑏𝑚
𝑓𝑡ℎ
1𝑐𝑃
0,345𝐵𝑡𝑢
ℎ𝑓𝑡°𝐹
 = 7,201 𝑎𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 
 
 
𝑃𝑟𝑜 =
0,5989
𝐵𝑡𝑢
𝑙𝑏𝑚°𝐹
∗ 0,46𝑐𝑃 ∗
2,419𝑙𝑏𝑚
𝑓𝑡ℎ
1𝑐𝑃
0,0715𝐵𝑡𝑢
ℎ𝑓𝑡°𝐹
 = 9,321 𝑎𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 
 
Donde: 
𝑃𝑟 = 𝑃𝑟𝑎𝑛𝑑𝑡 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜. 
𝑐𝑝 = 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜. 
𝑘 = 𝐶𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜. 
 
se asume que (
𝜇
𝜇𝑤
)
0,14
 es igual a 1. 
 
ℎ𝑖 =
𝑘
𝐷𝑖
∗ 0,023 ∗ (𝑅𝑒𝑖)
0,8(𝑃𝑟𝑖)
1
3 ∗ (
𝜇
𝜇𝑤
)
0,14
 (15) 
 
ℎ𝑖 =
0,345
𝐵𝑡𝑢
ℎ𝑓𝑡
°𝐹
 𝑓𝑡
∗ 0,023 ∗ ( 𝑎𝑑𝑖)0,8 ∗ (7,201 𝑎𝑑𝑖)
1
3 = #
𝐵𝑡𝑢
ℎ𝑓𝑡2
°𝐹 
 
Donde: 
ℎ𝑖 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 
 
• Coeficiente globalrequerido. 
𝑈𝑟𝑒𝑞 =
𝑞
𝐿 ∗ 𝐷𝑜∗ 𝜋 ∗ 𝑛𝑡∗ 𝐹 ∗∆𝑡𝑚𝑙
 
 
𝑈𝑟𝑒𝑞 =
3162192
𝐵𝑡𝑢
ℎ
𝐿 ∗ 𝐷𝑜 ∗ 𝜋 ∗ 𝑛𝑡 ∗ 𝐹 ∗ 39,27°𝐹
= #
𝐵𝑡𝑢
ℎ𝑓𝑡2°𝐹
 
 
 
• Coeficiente de transferencia de calor externo por el método SIMPLIFICADO. 
 
𝐷𝑒 =
4 ∗(1−𝑃𝑇
2−𝜋 
 𝐷𝑜
2
4
)
𝜋 ∗ 𝐷𝑜
 (17) 
 
 
𝐷𝑒 =
4 ∗ 1 − 𝑃𝑇
2 − 𝜋 
 𝐷𝑜
2
4
𝜋 ∗ 𝑖𝑛
 = # 𝑖𝑛 
 
𝐴𝑠 =
𝑑𝑠∗ 𝐶
′∗ 𝐵
144 ∗ 𝑃𝑇
 (18) 
 
𝐴𝑠 =
 𝑖𝑛 ∗ 𝑖𝑛 ∗ 𝐵 𝑖𝑛
144 (
𝑖𝑛2
𝑓𝑡2
) ∗ 𝑖𝑛
= 𝑓𝑡2 
 
𝐺𝑜 =
𝒎𝒐
𝐴𝑠
 (19) 
 
𝐺𝑜 =
120000𝑙𝑏
ℎ
0,0236 𝑓𝑡2
 = #
𝑙𝑏
𝑓𝑡2ℎ
 
𝑅𝑒𝑜 =
𝐺𝑜∗𝐷𝑒
𝜇
 (20) 
 
𝑅𝑒𝑜 =
𝑙𝑏
𝑓𝑡2ℎ
∗ 𝑖𝑛 ∗ (
1𝑓𝑡
12𝑖𝑛)
0,46 𝑐𝑃 ∗
2,419𝑙𝑏𝑚
𝑓𝑡ℎ
1𝑐𝑃
= # 𝑎𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 
 
 
Donde: 
𝑃𝑇 = 𝑃𝑖𝑡𝑐ℎ (𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑢𝑏𝑜 𝑦 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑢𝑏𝑜). 
𝑑𝑠 = 𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑎𝑧𝑎. 
𝐶′ = 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑 𝑦 𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑 𝑑𝑒 𝑡𝑢𝑏𝑜. 
𝐵 = 𝐵𝑎𝑓𝑙𝑒. 
𝐴𝑠 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜. 
𝐷𝑜 = 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜. 
𝐷𝑒 = 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒. 
𝐺 = 𝐹𝑙𝑢𝑥 𝑚𝑎𝑠𝑖𝑐𝑜. 
𝑅𝑒𝑜 = 𝑅𝑒𝑦𝑛𝑜𝑙𝑑𝑠 𝑒𝑥𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜. 
 
se asume que (
𝜇
𝜇𝑤
)
0,14
 es igual a 1. 
 
𝑗𝐻 = 0,5 ∗ (1 +
𝐵
𝑑𝑠
) ∗ (0,08 ∗ 𝑅𝑒𝑜
0,6821 + 0,7 ∗ 𝑅𝑒𝑜
0,1772) (21) 
 
 
𝑗𝐻 = 0,5 ∗ (1 +
𝐵
𝑑𝑠
) ∗ (0,08 ∗ 𝑅𝑒𝑜
0,6821 + 0,7 ∗ 𝑅𝑒𝑜
0,1772) = #𝑎𝑑𝑖𝑚. 
 
 
ℎ𝑜 = 𝑗𝐻 ∗ 
𝑘
𝐷𝑒
∗ (𝑃𝑟𝑜)
1
3 ∗ (
𝜇
𝜇𝑤
)
0,14
 (22) 
 
ℎ𝑜 = 𝑗𝐻 ∗ 
0,345
𝐵𝑡𝑢
ℎ𝑓𝑡
°𝐹
𝑖𝑛 ∗
1𝑓𝑡
12𝑖𝑛
(7,201 𝑎𝑑𝑖)
1
3 = #
𝐵𝑡𝑢
ℎ𝑓𝑡2
°𝐹 
 
Donde: 
𝑗𝐻 = 𝑃𝑎𝑟𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜. 
 
 
• Coeficiente global limpio y de ensuciamiento. 
 
𝑈𝑐 = [
𝐷𝑜
ℎ𝑖∗𝐷𝑖
+
𝐷𝑜∗𝑙𝑛(
𝐷𝑜
𝐷𝑖
)
2∗𝑘
+
1
ℎ𝑜
]
−1
 (23) 
 
𝑈𝑐 = [
 𝑖𝑛
𝐵𝑡𝑢
ℎ𝑓𝑡2°𝐹
∗ 𝑖𝑛 𝑓𝑡
+
0,2396 𝑓𝑡 ∗ 𝑙𝑛 (
𝑖𝑛
𝑖𝑛
)
2 ∗ 26
𝐵𝑡𝑢
ℎ𝑓𝑡°𝐹
+
1
𝐵𝑡𝑢
ℎ𝑓𝑡2°𝐹
]
−1
 
 
𝑈𝑐 = 58,3571
𝐵𝑡𝑢
ℎ𝑓𝑡2°𝐹
 
 
𝑈𝐷 = [(𝑈𝑐)
−1 + 𝑅𝐷𝑖 ∗
𝐷𝑂
𝐷𝑖
+ 𝑅𝐷𝑜]
−1
 (24) 
 
𝑈𝐷 = [(
𝐵𝑡𝑢
ℎ𝑓𝑡2°𝐹
)
−1
+ 0,002 
ℎ𝑓𝑡2°𝐹
𝐵𝑡𝑢
∗
𝑖𝑛
𝑖𝑛
+ 0,002 
 ℎ𝑓𝑡2°𝐹
𝐵𝑡𝑢
]
−1
 
 
𝑈𝐷 = 46,588
𝐵𝑡𝑢
ℎ𝑓𝑡2°𝐹
 
 
 
Donde: 
𝑈𝑐 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑔𝑙𝑜𝑏𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑙𝑖𝑚𝑝𝑖𝑜 
𝑈𝐷 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑔𝑙𝑜𝑏𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑐𝑜𝑛 𝑒𝑛𝑠𝑢𝑐𝑖𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 
𝑅𝐷 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑠𝑢𝑐𝑖𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 
𝑘 = 𝐶𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 
 
Después, se compara el 𝑈_𝐷 con el 𝑈_𝑟𝑒𝑞 para mirar si el 𝑈_𝑠𝑢𝑝 es viable o no, de no cumplir con 
el parámetro el 𝑈_𝐷 pasa a ser el nuevo 𝑈_𝑠𝑢𝑝 y se repiten todos los cálculos hasta que el 
siguiente parámetro se cumpla. 
 
𝑈𝑟𝑒𝑞 ≤ 𝑈𝐷 
 
• Coeficiente de transferencia de calor externo por el método DELAWARE. 
 
Este método se utilizó para hallar el coeficiente externo de transferencia de calor con más precisión, 
por ende, para el cálculo del coeficiente interno de transferencia de calor se utilizará el cálculo 
realizado por el método simplificado, así pudiendo realizar el cálculo del coeficiente global de 
transferencia de calor para realizar el diseño térmico del intercambiador de calor de coraza y tubos. 
𝐷_𝑆 − 𝐷𝑂𝑇𝐿 = 
𝐷𝑂𝑇𝐿 = 𝐷𝑆 − 
𝐵 = 
𝑆𝑚 = 𝐵 [(𝐷𝑆 − 𝐷𝑂𝑇𝐿) +
𝐷𝑂𝑇𝐿 − 𝐷𝑂
𝑃𝑡𝐸𝐹𝐹
(𝑃𝑡 − 𝐷𝑂)] 
𝐺 =
𝑚𝑂
𝑆𝑚
 
 
𝑅𝑒𝑂 =
𝐷𝑂𝐺
𝜇
 
𝑎1 = 0.321 
𝑎2 = −0.388 
𝑎3 = 1.450 
𝑎4 = 0.519 
𝑎 =
𝑎3
1 + 0.14𝑅𝑒𝑎4
 
𝑎 = 0.008408347 
𝐽 = 𝑎1 (
1.33
𝑃𝑡/𝐷𝑜
)
𝑎
 𝑅𝑒𝑎2 
𝐽 = 0.321 (
1.33
1.25/1
)
0.008408347
(11657.7509)−0.388 
ℎ𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 = 𝐽𝐶𝑝𝑃𝑟
−
2
3𝜃 
Factor 𝐽𝑐 
𝐷𝐶𝑇𝐿 = 𝐷𝑂𝑇𝐿 − 𝐷𝑂 
𝜃𝐶𝑇𝐿 = 2 cos
−1 (
𝐷𝑆(1 − 2𝐵𝐶)
𝐷𝐶𝑇𝐿
) 
𝐹𝐶 = 1 +
1
𝜋
(sin(𝜃𝐶𝑇𝐿) − 𝜃𝐶𝑇𝐿) 
𝐽𝐶 = 0.55 + 0.72𝐹𝐶 
Factor 𝐽_𝐿 
𝛿𝑠𝑏 = 0.8 + 0.002𝐷𝑆(𝑚𝑚) + 0.75 
𝛿𝑇𝑏 = 
𝜃𝑑𝑠 = 2 cos
−1(1 − 2𝐵𝐶) 
𝑆𝑆𝑏 = 𝐷𝑆𝛿𝑆𝑏(𝜋 − 0.5𝜃𝑑𝑠) 
 
𝑆𝑡𝑏 = 0.5𝜋𝐷𝑂𝛿𝑡𝑏𝑛𝑡(1 + 𝐹𝐶) 
𝑟𝑆 =
𝑆𝑆𝑏
𝑆𝑆𝑏 + 𝑆𝑡𝑏
 
𝑟𝐿 =
𝑆𝑆𝑏 + 𝑆𝑡𝑏
𝑆𝑚
 
𝐽𝐿 = 0.44(1 − 𝑟𝑆) + [1 − 0.44(1 − 𝑟𝑆)]𝑒𝑥𝑝(−2.2𝑟𝐿) 
Factor 𝐽_𝐵 
𝑛𝑡 
𝑛𝐹 = √𝑛𝑡 
𝑁𝑆𝑆 = 
𝑁𝐶 =
𝐷𝑆(1 − 2𝐵𝐶)
𝑃𝑡
′ 
𝑟𝑆𝑆 =
𝑁𝑆𝑆
𝑁𝐶
 
𝑆𝑏 = 𝐵(𝐷𝑆 − 𝐷𝑂𝑇𝐿) 
𝐶𝐽 = 
𝐽𝐵 = 𝑒𝑥𝑝 [−𝐶𝐽 (
𝑆𝑏
𝑆𝑚
) (1 − √2𝑟𝑆𝑆
3 )] 
Factor 𝐽_𝑆 
𝑛𝑏𝑡𝑙 =
𝐿
𝐵
 
𝐵𝑖𝑛 = 
𝐵𝑜𝑢𝑡 = 
𝑛_𝑏 = 
𝑛1 = 
𝑛2 = 
𝐽𝑆 =
(𝑛𝑏 − 1) + (
𝐵𝑖𝑛
𝐵 )
(1−𝑛1 )
+ (
𝐵𝑜𝑢𝑡
𝐵 )
(1−𝑛1 )
(𝑛𝑏 − 1) +
𝐵𝑖𝑛
𝐵 +
𝐵𝑜𝑢𝑡
𝐵
 
ℎ𝑜 = ℎ𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝐽𝐶 𝐽𝐿 𝐽𝐵 𝐽𝑅 𝐽𝑆 
𝑈𝐷 = [
𝐷𝑜
ℎ𝑖 ∗ 𝐷𝑖 
 +
𝐷𝑜 ∗ ln (
𝐷𝑜
𝐷𝑖
)
2 ∗ 𝑘
+
1
ℎ𝑜
+ 𝑅𝐷𝑜
𝐷𝑜
𝐷𝑖
+ 𝑅𝐷𝑖]
−1
 
𝑂𝐷 = 
Cálculos hidráulicos 
𝑏1 
𝑏2 
𝑏3 
𝑏4 
𝑏 =
𝑏3
1 + 0.14𝑅𝑒𝑏4 
 
𝐹 = 0.391 (
1.33
𝑃𝑡
𝐷𝑂
)
𝑏
𝑅𝑒𝑏2 
∆𝑃𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 =
2𝐹𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙𝑁𝐶𝐺
2
𝑔𝐶𝜌∅
 
𝑁𝐶𝑊 =
0.8𝐵𝐶𝐷𝑆
𝑃𝑡
′ 
𝑓𝑤 = 0.5(1 − 𝐹𝐶) 
𝑆𝑊 =
1
8
𝐷𝑆(𝜃𝑑𝑠 − 𝑠𝑖𝑛(𝜃𝑑𝑠)) −
1
4
𝑛𝑡𝑓𝑤𝜋𝐷𝑂
2 
∆𝑃𝑊𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 =
(2 + 0.6𝑁𝐶𝑊)𝑚𝑂̇
2𝑔𝐶𝜌𝑆𝑚𝑆𝑤
 
𝑅𝐵 = 𝑒𝑥𝑝 [−𝐶𝑅 (
𝑆𝑏
𝑆𝑚
) (1 − √2𝑟𝑆𝑆
3 )] 
𝑃 = 0.8 − 0.15(1 + 𝑟𝑆) 
𝑅𝐿 = 𝑒𝑥𝑝[−3.7(1 + 𝑟𝑆)(𝑟𝐿)
𝑃] 
𝑛_2 = 
𝑅𝑆 = 0.5 [(
𝐵
𝐵𝑖𝑛
)
2−𝑛2
+ (
𝐵
𝐵𝑜𝑢𝑡
)
2−𝑛2
] 
∆𝑃𝐹 = [(𝑛𝑏 − 1)∆𝑃𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙𝑅𝐵 + 𝑛𝑡∆𝑃𝑤𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙]𝑅𝐿 + 2∆𝑃𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 (1 +
𝑁𝐶𝑊
𝑁𝐶
) 𝑅𝐵𝑅𝑆 
∆𝑃𝑛 = 2.0 ∗
10−13𝐺2
𝑆
 
 
 
Ecuación tubos en U 
 
 
Ecuación cabeza flotante 
 
 
 
 
• cálculos térmicos 
 
0. 𝑆 = (
𝑈𝑐
𝑈𝐷
− 1) ∗ 100 (#) 
 
𝑂. 𝑆 = (
𝐵𝑡𝑢
ℎ𝑓𝑡2
°𝐹
𝐵𝑡𝑢
ℎ𝑓𝑡2
°𝐹
) − 1 ∗ 100 = #% 
 
𝑂. 𝐷 = (
𝑈𝐷
𝑈𝑟𝑒𝑞
− 1) ∗ 100 (#) 
 
 
𝑂. 𝐷 = (
𝐵𝑡𝑢
ℎ𝑓𝑡2
°𝐹
𝐵𝑡𝑢
ℎ𝑓𝑡2
°𝐹
) − 1 ∗ 100 = #% 
 
Donde: 
𝑂. 𝑆 = 𝑂𝑣𝑒𝑟 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 
𝑂. 𝐷 = 𝑂𝑣𝑒𝑟 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑔𝑛 
 
 
 
• Perdidas hidráulicas. 
 
 
𝑓𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑖 = 𝑏1 ∗ (
1,33
𝑃𝑇
𝐷𝑜
⁄
)
𝑏
𝑅𝑒𝑖
𝑏2 (#) 
 
𝑓𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑖 = 𝑏1 ∗ (
1,33
𝑃𝑇
𝐷𝑜
⁄
)
𝑏
𝑅𝑒𝑖
𝑏2 = # 
 
𝑓𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑜 = 𝑏1 ∗ (
1,33
𝑃𝑇
𝐷𝑜
⁄
)
𝑏
𝑅𝑒𝑜
𝑏2 (#) 
 
𝑓𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑜 = 𝑏1 ∗ (
1,33
𝑃𝑇
𝐷𝑜
⁄
)
𝑏
𝑅𝑒𝑜
𝑏2 = # 
 
 
∆𝑝𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑖 =
2 ∗ 𝑓𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑖∗ 𝑁𝑐 ∗𝐺
2
𝑔𝑐 ∗ 𝜌 ∗ Φ
 (#) 
 
∆𝑝𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑖 =
(2 ∗ 𝑓𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑖 ∗ 𝑁𝑐 ∗ (𝐺
𝑙𝑏
𝑓𝑡2ℎ
)
2
)
4,17 ∗ 108
𝑙𝑏 𝑓𝑡
𝑙𝑏𝑓ℎ2
 ∗ 𝜌
𝑙𝑏
𝑓𝑡
3
 ∗ Φ) = # 
 
∆𝑝𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑜 =
2 ∗ 𝑓𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑜∗ 𝑁𝑐 ∗𝐺
2
𝑔𝑐 ∗ 𝜌 ∗ Φ
 (#) 
 
 
∆𝑝𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑜 =
2 ∗ 𝑓𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑜 ∗ 𝑁𝑐 ∗ (𝐺
𝑙𝑏
𝑓𝑡2ℎ
)
2
4,17 ∗ 108
𝑙𝑏 𝑓𝑡
𝑙𝑏𝑓ℎ2
 ∗ 𝜌
𝑙𝑏
𝑓𝑡3
 ∗ Φ
 = # (
𝑙𝑏𝑓
𝑓𝑡2
) 
Donde: 
𝑏1 = 
𝑏 = 
𝑏2 = 
f(𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑖) = 
∆𝑝𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑖 = 
𝑓𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑜 = 
∆𝑝𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑜 = 
 
𝑁𝑐𝑤 = 0,8 ∗ 𝐵𝑐 ∗ 𝑑𝑠𝑃
′
𝑇 (#) 
 
𝑁𝑐𝑤 = 0,8 ∗ 𝐵𝑐 ∗ 𝑑𝑠𝑃
′
𝑇 = # 
 
𝐹𝑤 = 0,5 ∗ (1 − 𝐹𝑐) (#) 
 
𝐹𝑤 = 0,5 ∗ (1 − 𝐹𝑐) = # 
 
𝑠𝑤 =
1
8
∗ 𝑑𝑠
2 ∗ (𝜃 ∗ 𝑑𝑠 − sin 𝜃 ∗ 𝑑𝑠) −
1
4
∗ 𝑛𝑡 ∗ 𝐹𝑤 ∗ 𝜋 ∗ 𝐷𝑜
2 (#) 
 
𝑠𝑤 =
1
8
∗ 𝑑𝑠
2 ∗ (𝜃 ∗ 𝑑𝑠 − sin 𝜃 ∗𝑑𝑠) −
1
4
∗ 𝑛𝑡 ∗ 𝐹𝑤 ∗ 𝜋 ∗ 𝐷𝑜
2 = 𝑓𝑡2 
 
∆𝑝𝑤 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑖 =
(2+0,6∗𝑁𝑐𝑤)∗𝑚𝑖
2
2∗𝑔𝑐∗𝜌∗𝑠𝑚∗𝑠𝑤
 (#) 
 
∆𝑝𝑤 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑖 =
(2 + 0,6 ∗ 𝑁𝑐𝑤) ∗ 𝑚𝑖
2
2 ∗ 4,17 ∗ 108
𝑙𝑏 𝑓𝑡
𝑙𝑏𝑓ℎ
2 ∗ 𝜌
𝑙𝑏
𝑓𝑡3
∗ 𝑠𝑚 𝑓𝑡2 ∗ 𝑠𝑤 𝑓𝑡2
= #
𝑙𝑏𝑓
𝑓𝑡2
 
 
∆𝑝𝑤 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑜 =
(2+0,6∗𝑁𝑐𝑤)∗𝑚𝑜
2
2∗𝑔𝑐∗𝜌∗𝑠𝑚∗𝑠𝑤
 (#) 
 
∆𝑝𝑤 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑜 =
(2 + 0,6 ∗ 𝑁𝑐𝑤) ∗ 𝑚𝑜
2
2 ∗ 4,17 ∗ 108
𝑙𝑏 𝑓𝑡
𝑙𝑏𝑓)ℎ
2 ∗ 𝜌
𝑙𝑏
𝑓𝑡
3 ∗ 𝑠𝑚 𝑓𝑡
2 ∗ 𝑠𝑤 𝑓𝑡2
= #
𝑙𝑏𝑓
𝑓𝑡2
 
 
 
Donde: 
𝑁𝑐𝑤 = 
𝑃′ 𝑇 = 𝑃𝑖𝑡𝑐ℎ 𝑒𝑛 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠. 
𝐹𝑤 = 
𝑠𝑤 = 𝑒𝑛𝑓𝑡
2 
𝑠𝑚 = 𝑒𝑛𝑓𝑡
2 
∆𝑝𝑤 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑖 = 
∆𝑝𝑤 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑜 = 
 
 
𝑅𝐵 = 𝑒𝑥𝑝 (−𝐶𝑅 ∗ (
𝑠𝑏
𝑠𝑚⁄ ) ∗ (1 − √2 ∗ 𝑟𝑠𝑠
3
)) (#) 
 
𝐶𝑅 = 4,5 𝑅𝑒 < 100 ; 3,7 𝑅𝑒 ≥ 100 (#) 
 
𝑅𝐵 = 𝑒𝑥𝑝 (−𝐶𝑅 ∗ (
𝑠𝑏
𝑠𝑚⁄ ) ∗ (1 − √2 ∗ 𝑟𝑠𝑠
3
)) = # 
 
𝑝 = 0,8 − 0,15 ∗ (1 + 𝑟𝑠) (#) 
 
𝑝 = 0,8 − 0,15 ∗ (1 + 𝑟𝑠) = # 
 
𝑅𝐿 = 𝑒𝑥𝑝(−1,33 ∗ (1 + 𝑟𝑠) ∗ 𝑟𝑙
𝑝) (#) 
 
𝑅𝐿 = 𝑒𝑥𝑝(−1,33 ∗ (1 + 𝑟𝑠) ∗ 𝑟𝑙
𝑝) = # 
 
𝑛2 = 
𝑅𝑠 = 0,5 [(
𝐵
𝐵𝑖𝑛
⁄ )
(2−𝑛2)
+ (𝐵 𝐵𝑜𝑢𝑡
⁄ )
(2−𝑛2)
] (#) 
 
𝑅𝑠 = 0,5 [(
𝐵
𝐵𝑖𝑛
⁄ )
(2−𝑛2)
+ (𝐵 𝐵𝑜𝑢𝑡
⁄ )
(2−𝑛2)
] = # 
 
 
∆𝑝𝑒 𝑖 = (2 ∗ ∆𝑝𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 ) ∗ (1 +
𝑁𝑐𝑤
𝑁𝑐
) ∗ 𝑅𝐵 ∗ 𝑅𝑠 (#) 
 
 
∆𝑝𝑒 𝑖 = 2 ∗ ∆𝑝𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑖 ∗ (1 +
𝑁𝑐𝑤
𝑁𝑐
) ∗ 𝑅𝐵 ∗ 𝑅𝑠 = #
𝑙𝑏𝑓
𝑓𝑡2
 
 
 
∆𝑝𝑒 𝑜 = 2 ∗ ∆𝑝𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑜 ∗ (1 +
𝑁𝑐𝑤
𝑁𝑐
) ∗ 𝑅𝐵 ∗ 𝑅𝑠 (#) 
 
∆𝑝𝑒 𝑜 = 2 ∗ ∆𝑝𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑜 ∗ (1 +
𝑁𝑐𝑤
𝑁𝑐
) ∗ 𝑅𝐵 ∗ 𝑅𝑠 = #
𝑙𝑏𝑓
𝑓𝑡2
 
 
∆𝑝𝑓 𝑖 = [(𝑛𝑏 − 1) ∗ ∆𝑝𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑖 ∗ 𝑅𝐵 + 𝑛𝑏 ∗ ∆𝑝𝑤 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑖] ∗ 𝑅𝐿 + ∆𝑝𝑒 𝑖 (#) 
 
 
∆𝑝𝑓 𝑖 = [(𝑛𝑏 − 1) ∗ ∆𝑝𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑖 ∗ 𝑅𝐵 + 𝑛𝑏 ∗ ∆𝑝𝑤 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑖] ∗ 𝑅𝐿 + ∆𝑝𝑒 𝑖 = #
𝑙𝑏𝑓
𝑓𝑡2
 
 
∆𝑝𝑓 𝑖 = #
𝑙𝑏𝑓
𝑓𝑡
2
∗ (
1𝑓𝑡
12𝑖𝑛
)
2
= #
𝑙𝑏𝑓
𝑖𝑛2
 
 
∆𝑝𝑓 𝑜 = [(𝑛𝑏 − 1) ∗ ∆𝑝𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑜 ∗ 𝑅𝐵 + 𝑛𝑏 ∗ ∆𝑝𝑤 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑜] ∗ 𝑅𝐿 + ∆𝑝𝑒 𝑜 (#) 
 
∆𝑝𝑓 𝑜 = [(𝑛𝑏 − 1) ∗ ∆𝑝𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑜 ∗ 𝑅𝐵 + 𝑛𝑏 ∗ ∆𝑝𝑤 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑜] ∗ 𝑅𝐿 + ∆𝑝𝑒 𝑜 = #
𝑙𝑏𝑓
𝑓𝑡2
 
 
∆𝑝𝑓 𝑜 = #
𝑙𝑏𝑓
𝑓𝑡2
∗ (
1𝑓𝑡
12𝑖𝑛
)
2
= #
𝑙𝑏𝑓
𝑖𝑛2
 
𝐺𝑛 =
𝑚𝑜
𝜋/4∗𝐷𝑛
2 (#) 
 
𝐺𝑛 =
 𝑙𝑏/ℎ
𝜋/4 ∗ ( 𝑓𝑡)2
= 𝑙𝑏/𝑓𝑡2ℎ 
 
𝛥𝑝𝑛 = 2 ∗ 10
−13 ∗ 𝐺𝑛
2/𝑠 (#) 
 
𝛥𝑝𝑛 = 2 ∗ 10
−13 ∗ ( 𝑙𝑏/𝑓𝑡2ℎ) 2/ = # 𝑝𝑠𝑖 
 
∆𝑝𝑓 𝑖 = #
𝑙𝑏𝑓
𝑖𝑛2
 + ∆𝑝𝑛 (#) 
 
∆𝑝𝑓 𝑖 = #
𝑙𝑏𝑓
𝑖𝑛2
 + ∆𝑝𝑛 = #𝑝𝑠𝑖 
 
∆𝑝𝑓 𝑜 = #
𝑙𝑏𝑓
𝑖𝑛2
 + ∆𝑝𝑛 (#) 
 
∆𝑝𝑓 𝑜 = #
𝑙𝑏𝑓
𝑖𝑛2
 + ∆𝑝𝑛 = #𝑝𝑠𝑖 
 
Donde: 
𝑅𝐵 = 
𝐶𝑅 = 
𝑟𝑠𝑠 = 
𝑝 = 
𝑅𝑠 = 
𝑅𝐿 = 
∆𝑝𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑖 = 
∆𝑝𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑜 = 
∆𝑝𝑤 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑖 = 
∆𝑝𝑤 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑜 = 
∆𝑝𝑒 𝑖 = 
∆𝑝𝑒 𝑜 = 
𝛥𝑝𝑛 = 𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑏𝑜𝑞𝑢𝑖𝑙𝑙𝑎 
∆𝑝𝑓 𝑖 = 
∆𝑝𝑓 𝑜 = 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabla #. Sumatoria de las perdidas hidráulicas. 
Delta P interno externo 
𝑓𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 
 
 
∆𝑝𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 
 
 
∆𝑝𝑤 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 
 
 
∆𝑝𝑒 
 
∆𝑝𝑓 
 
 
∆𝑝𝑛 
 
 
Total 
 
 
 
 
 
Conclusiones 
 
 
 
Referencias 
 
[1] D. R. Lide, HANDBOOK of CHEMISTRY and PHYSICS, Boca Raton, Florida: CRC Press LLC 2004, 
2003. 
 
[2] J. Kendall, K. P. Monroe. J. Am. Chem. Soc. 39(9) (1917) 1787 
 
[3] 
 
[4] 
 
[5] L. Antuna Herrera, Modelo experimental de fluidos de alta viscosidad con reologías no-
newtonianas, Mexico: Universidad Nacional Autónoma de México, 2018, pp. 29-30. 
 
 
 
 
 
 
 
 
________________________________________________________________________________ 
Mezcla heptano butanol 20% 
Método simplificado 
Elección de la coraza 
 
Diseño por método simplificado 
Distribución 
Longitud del tubo: 
Diámetros tubos 
Pitch 
Balance de calor 
Usupuesto 
∆𝑡𝑚 =
∆𝑡2 − ∆𝑡1
𝑙𝑛 (
∆𝑡2
∆𝑡1
)
 
Corrección de temperatura media logarítmica 
 
𝑅 =
𝑇𝑎 − 𝑇𝑏
𝑡𝑏 − 𝑡𝑎
 
𝑃 =
𝑡𝑏 − 𝑡𝑎
𝑇𝑎 − 𝑡𝑎
 
𝑁 = 1 
𝛼 = (
1 − 𝑅𝑃
1 − 𝑃
)
1
𝑁
 
𝑆 =
𝛼 − 1
𝛼 − 𝑅
 
𝐹 =
√𝑅2 + 1 𝑙𝑛 |
1 − 𝑆
𝑠 − 𝑅𝑆|
(𝑅 − 1)𝑙𝑛 |
2 − 𝑆(𝑅 + 1 − √𝑅2 + 1)
2 − 𝑆(𝑅 + 1 + √𝑅2 + 1)
|
 
𝐴 =
�̇�
𝑈𝑠𝑢𝑝 ∗ 𝐹 ∗ ∆𝑡𝑚
 
𝑛𝑡 =
𝐴
𝐿𝜋𝐷𝑜
 
𝑅𝑒𝑖 =
4𝑚𝑖(𝑛𝑝/𝑛𝑡)
̇
𝜋𝐷𝑖𝜇
 
𝑉𝑖 =
�̇�(𝑛𝑝/𝑛𝑡)
𝜋𝐷𝑖
2/4 𝜌
 
𝑛𝑝 = 
𝑛𝑡 = 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 3 
𝑑𝑠 = 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 
𝑅𝑒𝑖 =
4𝑚𝑖(𝑛𝑝/𝑛𝑡)
̇
𝜋𝐷𝑖𝜇
 
𝑉𝑖 =
�̇�(𝑛𝑝/𝑛𝑡)
𝜋𝐷𝑖
2/4 𝜌
 
𝑁𝑖 = 𝐷𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑦𝑛𝑜𝑙𝑑𝑠 
ℎ𝑖 =
𝑘
𝐷𝑖
𝑁𝑖 
Por si toca hacer corrección de temperatura de pared 
 
𝑈𝑟𝑒𝑞 =
𝑄
𝐿𝐷𝑜𝜋 𝑛𝑡𝐹∆𝑡𝑚
 
Coeficiente externo de transferencia de calor 
𝐽𝐻 = 0.5 (1 +
𝐵
𝑑𝑠
) (0.08𝑅𝑒0.6821 + 0.7𝑅𝑒0.1772) 
ℎ𝑜 = 𝐽𝐻 (
𝐾
𝐷𝑒
) 𝑃𝑟
1
3 (
𝜇
𝜇𝑤
)
0.14
 
𝑈𝐷 = [
𝐷𝑜
ℎ𝑖 ∗ 𝐷𝑖
+
𝐷𝑜 ∗ ln (
𝐷𝑜
𝐷𝑖
)
2 ∗ 𝑘
+
1
ℎ𝑜
+ 𝑅𝐷𝑜
𝐷𝑜
𝐷𝑖
+ 𝑅𝐷𝑖]
−1
 
Cálculos hidráulicos 
 
 
 
 
Método Delaware 
Este método lo utilizamos para hallar el coeficiente externo de transferencia de calor con más 
precisión, por ende, para el calculo del coeficiente interno de transferencia de calor se utilizará el 
cálculo realizado por el método simplificado, así pudiendo realizar el calculo del coeficiente global 
de transferencia de calor para realizar el diseño térmico del intercambiador de calor de coraza y 
tubos. 
𝐷𝑆 − 𝐷𝑂𝑇𝐿 = 
𝐷𝑂𝑇𝐿 = 𝐷𝑆 − 
𝐵 = 
𝑆𝑚 = 𝐵 [(𝐷𝑆 − 𝐷𝑂𝑇𝐿) +
𝐷𝑂𝑇𝐿 − 𝐷𝑂
𝑃𝑡𝐸𝐹𝐹
(𝑃𝑡 − 𝐷𝑂)] 
𝐺 =
𝑚𝑂
𝑆𝑚
 
𝑅𝑒𝑂 =
𝐷𝑂𝐺
𝜇
 
𝑎1 
𝑎2 
𝑎3 
𝑎4 
𝑎 =
𝑎3
1 + 0.14𝑅𝑒𝑎4
 
𝐽 = 𝑎1 (
1.33
𝑃𝑡/𝐷𝑂
)
𝑎
 𝑅𝑒𝑎2 
ℎ𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 = 𝐽𝐶𝑝𝑃𝑟
−
2
3𝜃 
Factor 𝐽𝑐 
𝐷𝐶𝑇𝐿 = 𝐷𝑂𝑇𝐿 − 𝐷𝑂 
𝜃𝐶𝑇𝐿 = 2 cos
−1 (
𝐷𝑆(1 − 2𝐵𝐶)
𝐷𝐶𝑇𝐿
) 
𝐹𝐶 = 1 +
1
𝜋
(sin(𝜃𝐶𝑇𝐿) − 𝜃𝐶𝑇𝐿) 
𝐽𝐶 = 0.55 + 0.72𝐹𝐶 
Factor 𝐽𝐿 
𝛿𝑠𝑏 = 0.8 + 0.002𝐷𝑆(𝑚𝑚) + 0.75 
𝛿𝑇𝑏 = 
𝜃𝑑𝑠 = 2 cos
−1(1 − 2𝐵𝐶) 
𝑆𝑆𝑏 = 𝐷𝑆𝛿𝑆𝑏(𝜋 − 0.5𝜃𝑑𝑠) 
 
𝑆𝑡𝑏 = 0.5𝜋𝐷𝑂𝛿𝑡𝑏𝑛𝑡(1 + 𝐹𝐶) 
𝑟𝑆 =
𝑆𝑆𝑏
𝑆𝑆𝑏 + 𝑆𝑡𝑏
 
𝑟𝐿 =
𝑆𝑆𝑏 + 𝑆𝑡𝑏
𝑆𝑚
 
𝐽𝐿 = 0.44(1 − 𝑟𝑆) + [1 − 0.44(1 − 𝑟𝑆)]𝑒𝑥𝑝(−2.2𝑟𝐿) 
Factor 𝐽𝐵 
𝑛𝑡 
𝑛𝐹 = √𝑛𝑡 
𝑁𝑆𝑆 = 
𝑁𝐶 =
𝐷𝑆(1 − 2𝐵𝐶)
𝑃𝑡′
 
𝑟𝑆𝑆 =
𝑁𝑆𝑆
𝑁𝐶
 
𝑆𝑏 = 𝐵(𝐷𝑆 − 𝐷𝑂𝑇𝐿) 
𝐶𝐽 = 
𝐽𝐵 = 𝑒𝑥𝑝[−𝐶𝐽(𝑆𝑏/𝑆𝑚)(1 − √2𝑟𝑆𝑆
3 )] 
Factor 𝐽𝑆 
𝑛𝑏𝑡𝑙 =
𝐿
𝐵
 
𝐵𝑖𝑛 = 
𝐵𝑜𝑢𝑡 = 
𝑛𝑏 = 
𝑛1 = 
𝐽𝑆 =
(𝑛𝑏 − 1) + (
𝐵𝑖𝑛
𝐵 )
(1−𝑛1)
+ (
𝐵𝑜𝑢𝑡
𝐵 )
(1−𝑛1)
(𝑛𝑏 − 1) +
𝐵𝑖𝑛
𝐵 +
𝐵𝑜𝑢𝑡
𝐵
 
ℎ𝑜 = ℎ𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝐽𝐶 𝐽𝐿 𝐽𝐵 𝐽𝑅 𝐽𝑆 
𝑈𝐷 = [
𝐷𝑜
ℎ𝑖 ∗ 𝐷𝑖
+
𝐷𝑜 ∗ ln (
𝐷𝑜
𝐷𝑖
)
2 ∗ 𝑘
+
1
ℎ𝑜
+ 𝑅𝐷𝑜
𝐷𝑜
𝐷𝑖
+ 𝑅𝐷𝑖]
−1
 
𝑂𝐷 = 
Cálculos hidráulicos 
𝑏1 
𝑏2 
𝑏3 
𝑏4 
𝑏 =
𝑏3
1 + 0.14𝑅𝑒𝑏4 
 
𝐹 = 0.391 (
1.33
𝑃𝑡/𝐷𝑂
)
𝑏
𝑅𝑒𝑏2 
∆𝑃𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 =
2𝐹𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙𝑁𝐶𝐺
2
𝑔𝐶𝜌∅
 
𝑁𝐶𝑊 =
0.8𝐵𝐶𝐷𝑆
𝑃𝑡′
 
𝑓𝑤 = 0.5(1 − 𝐹𝐶) 
𝑆𝑊 =
1
8
𝐷𝑆(𝜃𝑑𝑠 − 𝑠𝑖𝑛(𝜃𝑑𝑠)) −
1
4
𝑛𝑡𝑓𝑤𝜋𝐷𝑂
2 
∆𝑃𝑊𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 =
(2 + 0.6𝑁𝐶𝑊)𝑚𝑂̇
2𝑔𝐶𝜌𝑆𝑚𝑆𝑤
 
𝑅𝐵 = 𝑒𝑥𝑝[−𝐶𝑅(𝑆𝑏/𝑆𝑚)(1 − √2𝑟𝑆𝑆
3 )] 
𝑃 = 0.8 − 0.15(1 + 𝑟𝑆) 
𝑅𝐿 = 𝑒𝑥𝑝[−3.7(1 + 𝑟𝑆)(𝑟𝐿)
𝑃] 
𝑛2 = 
𝑅𝑆 = 0.5 [(
𝐵
𝐵𝑖𝑛
)
2−𝑛2
+ (
𝐵
𝐵𝑜𝑢𝑡
)
2−𝑛2
] 
∆𝑃𝐹 = [(𝑛𝑏 − 1)∆𝑃𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙𝑅𝐵 + 𝑛𝑡∆𝑃𝑤𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙]𝑅𝐿 + 2∆𝑃𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙(1 + 𝑁𝐶𝑊/𝑁𝐶)𝑅𝐵𝑅𝑆 
∆𝑃𝑛 = 2.0 ∗ 10
−13𝐺2/𝑆Ecuación tubos en U 
 
 
Ecuación cabeza flotante