Introducción, clasificación y diseño de intercambiadores de calor tipo TEMA

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heat exchangers design diseño de intercambiadores de calor

TEMA es el conjunto de normas y estándares más habitual empleado por diseñadores, fabricantes y usuarios para la fabricación y el diseño de intercambiadores de calor.  Estos estándares son utilizados en un amplio rango de industrias en cualquier parte del mundo: refino, pertroquímica, energía, etc.

El acrónimo TEMA corresponde a las siglas en inglés de la Asociación de Fabricantes de Intercambiadores Tubulares, formada por los principales fabricantes de intercambiadores de calor, de carcasa y tubos ,  cuya sede se encuentra en Tarrytwon (Nueva York). La asociación se fundó en 1939 y se reúne regularmente para actualizar los estándares publicados, responder a algunas preguntas y discutir temas relacionados con la industria. 

Las normas y estándares TEMA definen los tipos de intercambiadores de calor y las tolerancias de mecanizado y montaje. Existen tres clasificaciones TEMA, según su funcionalidad, propósito y características principales:

  • TEMA C – Servicio General
  • TEMA B – Servicio Químico
  • TEMA R – Servicio de Refinería

TEMA C es la menos restrictiva. TEMA B y TEMA R son similares en cuanto a requisitos y normalmente requieren características como uniones con juntas confinadas y espesores mínimos mayores en algunas partes.

Las designaciones de TEMA se refieren a las partes que conforman el intercambiador de calor. Por ejemplo, TEMA Tipo BEM tendría la «B» que representa el cabezal delantero, la «E» de la sección central y la M que representa los diseños del cabezal trasero.

Tubo recto y placa tubular fija: tipo BEM, AEM, NEN, etc.

Este diseño es el más simple y más económico en la mayoría de los casos. La placa tubular está soldada a la carcasa y los cabezales están atornillados a la placa tubular.

Ventajas:

  • Menos costoso que los diseños de paquetes extraíbles.
  • Permite diseños con múltiples pasos.


Limitaciones:

  • El lado de la carcasa solo se puede limpiar con una solución química.
  • Sin capacidad de absorber la expansión térmica que se produce entre la carcasa y el haz de tubos.
TEMA heat exchangers design classification - Intercambiadores de calor TEMA

Haz tubular extraíble, cabezal flotante con anillo partido: tipo AES, BES, etc.

Este tipo de diseño se recomienda cuando la aplicación requiere la extracción frecuente del haz de tubos. Más favorable al choque térmico que los diseños AEW o BEW. Adecuado para fluidos volátiles o tóxicos.

Ventajas:

  • El diseño del cabezal flotante permite la expansión térmica.
  • Mayor área de superficie para el diámetro de carcasa especificado que en diseños como AET o BET.
  • Permite múltiples pasos en el lado tubos.

Limitaciones:

  • Todos los componentes del cabezal flotante se deben desmontar para poder extraer el haz de tubos.

Aplicaciones:

  • Aplicaciones de procesamiento químico para fluidos tóxicos.

Haz tubular extraíble, cabezal flotante extraíble: tipo AET, BET, etc.

Este diseño también se recomienda para aplicaciones en las que es necesario retirar con frecuencia el haz de tubos, ya que el cabezal flotante se atornilla directamente a la placa tubular. Esto permite que el haz tubular pueda ser extraído junto con el mencionado cabezal flotante.

Ventajas:

  • El cabezal flotante permite expansión térmica.
  • El lado carcasa se puede inspeccionar o limpiar mecánicamente.
  • Permite una gran entrada de las tubuladuras de proceso dentro de la carcasa para una distribución adecuada sobre el haz tubular.
  • Adecuado para fluidos volátiles o tóxicos.

Aplicaciones:

  • Aplicaciones de procesamiento químico para fluidos tóxicos.
  • Aplicaciones industriales generales que requieren limpieza frecuente.
  • Condensadores de fluidos de hidrocarburos.

Haz de tubos extraíble, tubos en U: tipo BEU, AEU, etc.

Este diseño es el más adecuado para aplicaciones de máxima expansión térmica. Cada tubo tiene la capacidad de expandirse y contraerse independientemente. Se recomienda para aplicaciones de alto choque térmico. Los paquetes de tubos en U son muy económicos.

Ventajas:

  • El diseño del tubo en U no solo permite la expansión térmica diferencial entre la carcasa y el haz de tubos, también entre cada tubo individualmente.
  • El lado de la carcasa se puede inspeccionar y limpiar.
  • Diseño menos costoso para paquetes extraíbles.
  • Permite múltiples pasos en el lado tubos. 
  • Capaz de manejar aplicaciones de alto choque térmico.
  • El paquete se puede quitar de un extremo para limpiarlo o reemplazarlo.

Aplicaciones:

  • Aplicaciones de calentamiento de aceite, productos químicos y agua.
  • Óptimo para aplicaciones de vapor a líquido.

CADE: Servicios de Ingeniería para evaluación y diseño de intercambiadores de calor tipo TEMA

CADE es una compañía de ingeniería experta en el diseño y evaluación de intercambiadores de calor tipo TEMA para diversos sectores industriales sirviendo a distintos tipos de cliente: usuarios finales, ingenierías y fabricantes. Dentro de los servicios de ingeniería y consultoría que CADE suministra a sus clientes de manera habitual se encuentran los siguientes:
  • Diseño Térmico/Hidráulico
  • Diseño Mecánico
  • Simulación Fluido-Dinámica (CFD)
  • Simulación Termo-Estructural Mediante Elementos Finitos (Fem)
  • Ingeniería De Detalle (Planos De Fabricación)
  • Gestión Técnica De Compras (Procurement)
  • Control Dimensional Mediante Nube De Puntos
  • Evaluación De Fallos En Servicio
  • Consultoría De Integridad Y Vida Remanente. Fitness For Service

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