Diseño de un intercambiador de calor de superficie ampliada en una planta de disolución de ácido sulfúrico en Guatemala.

Abstract

En este trabajo se realizó el diseño de un intercambiador de superficie ampliada modificado para aprovechar la energía que se libera en el proceso de disolución del ácido sulfúrico concentrado. Para lograr diseñar dicho intercambiador, se determinaron las velocidades de flujo de masa de ácido sulfúrico concentrado al 99.99% de 14.7 g/s, y de agua de 27.3 g/s, necesarios para obtener una velocidad de flujo de masa de 42 g/s (2.0 L/min) de una solución de ácido sulfúrico al 35%. Luego se fijó la velocidad del flujo de masa de agua de enfriamiento, cuya temperatura a la salida debe ser de 65°C destinado al lavo de botellas que fue de 16.51 g/s (1 L/min), con esta modificación al proceso se logra ahorrar desde 1,458.00 quetzales anuales en la factura de gas, con lo que la inversión necesaria para realizar todas las modificaciones del proceso se recuperan a la segunda semana del tercer mes de operación del intercambiador de calor de superficie ampliada. Se determinó que el coeficiente de transferencia de calor por convección para el caudal de agua de enfriamiento fue de 9,872.1 W/m²K. En el estado estable los resultados obtenidos muestran que la longitud del conducto en la estructura de cobre (de 0.004m de diámetro) del intercambiador de calor debe ser de 1.75 metros aproximadamente para calentar el caudal de agua de lavado (1 L/min) de 23°C a 65°C.