INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA QUMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

LABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR PRACTICA:CONDENSADORES HORIZONTAL Y VERTICAL

EQUIPO: 2

ALUMNOS: VARGAS ROMERO DANIELA

GRUPO: 2IV53

OBJETIVOS:1.- Determinar la eficiencia trmica del equipo2.- Determinar el comportamiento del equipo tomando en cuenta el tipo de condensacin.3.- Analizar el comportamiento del condensador horizontal de acuerdo a las diferentes condiciones de operacin.4.-Analizar la eficiencia trmica del condensador horizontal con respecto al condensador vertical.5.- Determinar el coeficiente global de transferencia de calor experimental y terico para conocer el comportamiento del equipo.

FUNDAMENTO TEORICO:1.- Trampas de vapor:Las trampas de vapor son usualmente requeridas para drenar condensado de las tuberas de vapor, de procesos que usan vapor y equipos de calefaccin de aire, de lneas de traceo, y de motores o generadores con turbinas de vapor. Cada una de estas aplicaciones puede requerir que las trampas de vapor cumplan roles ligeramente diferentes.Aplicaciones:Para Tubera de Distribucin de VaporEl papel de una tubera de distribucin de vapor es el suministro confiable de vapor, de la calidad razonablemente ms alta, a los equipos usuarios de vapor o a lneas de traceo. Uno de los roles ms importantes de las trampas de vapor en las tuberas de vapor es ayudar a evitar el golpe de ariete. Esto se logra seleccionando una trampa diseada para evitar la acumulacin de condensado.Para Equipo Calentado por VaporEl rendimiento de los equipos usuarios de vapor y de los calentadores de aire est relacionado con la productividad y la calidad del producto, es importante seleccionar la trampa que ayude a reducir el tiempo de arranque y que no permita la acumulacin de condensado dentro del equipo. Para estas aplicaciones se recomiendan trampas que descarguen el condensado continuamente.Las aplicaciones tambin pueden experimentar estancamiento de aire al arranque por tanto , una funcin de venteo de aire es muy requerida en la trampa para eliminar el aire y los gases no condensables atrapados en el equipo y tubera. Algunos equipos calentados por vapor pueden experimentar problemas debidos a una vlvula modulante de alimentacin del vapor (vlvula de control) que se ajusta a la demanda de calor y en consecuencia reduce la presin del vapor suministrado, inclusive ms abajo que la contrapresin.

Para Lneas de TraceoLas trampas de vapor para lneas de traceo tienen requerimientos diferentes porque tpicamente son instaladas en tuberas de cobre (debido a su alta conductividad trmica) que calientan y mantienen la fluidez de lquidos viscosos a temperaturas debajo de 100 C (212 F). Se requiere de una trampa diseada para contrarrestar el ensuciamiento con precipitado de cobre y que pueda usar eficientemente el calor sensible del vapor y el condensado.

Para Equipo Motriz o de Generacin de EnergaLos equipos motrices o de generacin de energa incluyen las turbinas usadas en compresores, bombas o generadores pero, tambin pueden tratarse de martillos o ruedas de vapor. En cada una de estas aplicaciones, el condensado debe ser removido tan pronto como sea posible por la seguridad y efectividad de la operacin, y para prevenir daos, en ningn momento debe acumularse dentro del equipo.

Tabla de Resumen de las Aplicaciones y Requerimientos de las Trampas de VaporAplicacinRequerimientos de la TrampaEjemplos de Productos Aplicables

Tubera de Distribucin de Vapor Sello hermtico para minimizar la prdida de vapor inclusive con bajas cargas de condensado. No es afectada por el ambiente, incluso en condiciones adversas. Capacidad de venteo del aire al arranque y durante la operacin. Descarga continua del condensado para minimizar su acumulacin No es afectada por la contrapresin Cuando la aplicacin va a drenaje abierto, no descargar el condensado a chorros de alta presin

Equipos de Calentamiento con VaporSin Fenmeno Stall Descarga continua del condensado para maximizar el calentamiento estable y minimizar la acumulacin de condensado No es afectada por grandes variaciones de la carga de condensado. Capacidad de venteo del aire al arranque y durante la operacin Capacidad de descargar el condensado incluso a la menor presin diferencial y de operar efectivamente aunque exista contrapresin. Caracterstica de "falla abierta" para que el condensado se descargue a pesar de que la trampa se haya daado o desgastado

Equipos de Calentamiento con VaporCon Fenmeno Stall Las mismas que las anteriores, excepto: No sub-enfriar el condensado para maximizar el calentamiento estable Capacidad de descargar el condensado sin prdida de vapor sin importar condiciones de presin diferencial NEGATIVA o POSITIVA Puede requerir otros componentes para descargar el condensado si el sistema est daado o desgastado

Lneas de TraceoAlta Temperatura Compactas y ligeras Nulo o escaso sub-enfriamiento Trampa capaz de operar en cualquier orientacin de la tubera Requiere funcin de remocin de suciedad y precipitado de cobre si el ensuciamiento es frecuente

Lneas de TraceoBaja Temperatura Las mismas que las anteriores, excepto: Sub-enfriamiento preferido para usar el calor sensible de vapor para alcanzar temperaturas ms bajas

Equipo Motriz o de Generacin de EnergaPresin Positiva Sello hermtico para minimizar la prdida de vapor inclusive con bajas cargas de condensado No ser afectada por el ambiente, incluso en condiciones adversas Capacidad de venteo del aire al arranque Descarga continua del condensado para minimizar la acumulacin de condensado No ser afectada por la contrapresin Cuando la aplicacin va a drenaje abierto, no descargar el condensado a chorros de alta presin

Equipo Motriz o de Generacin de EnergaPresin Negativa Las mismas que las anteriores, excepto: Capacidad de descargar condensado generado en condiciones de vaco Puede requerir otros componentes para descargar el condensado si el sistema est daado o desgastado El sistema debe prevenir flujo en sentido inverso

Cubeta invertida: Las trampas de cubeta invertida son las ms robustas de los purgadores mecnicos. Resisten los golpes de ariete. Adems, con una vlvula de retencin montada en la entrada, pueden ser usados con vapor recalentado. Se dispone de una amplia gama de orificios de vlvula para poder trabajar con distintas presiones y cargas.

2.- Tipos de termopares:

3.- Intercambiador horizontal (usos y aplicaciones)En un gran nmeros de procesos es importante recuperar un producto que se encuentra en la fase vapor , emplendose equipos para eliminar energa calorfica y originar la condensacin.Estos equipos se denominan genricamente condensadores y se clasifican en dos grupos de superficie y condensadores de contacto directo o mezcla, estos son tiles en los procesos en los cuales el vapor condensado se recupera debido a su valor.La condensacin del vapor de agua se lleva un efecto en dos formas, la condensacin en forma de gota.Ventajas: En la condensacin los coeficientes de transferencia de calor son ms altos en la condensacin por goteo, el espesor de la pelcula se ve afectado por la velocidad, viscosidad, la densidad, el dimetro del tubo la textura de la superficie por la que se efecta la condensacin y sobre todo por la posicin del condensador. Generalmente es menos costoso instalar un condensador de tipo vertical Los condensadores horizontales permiten una mejor distribucin del vapor y eliminacin del condensado En el mantenimiento con este tipo de condensador los costos son mucho ms accesibles.Desventajas: Se necesita de mucho espacio disponible para colocar este tipo de condensador.Aplicaciones: Es utilizado en las torres de enfriamiento, en los radiadores, calderas, vehculos aeroespaciales, radiador. En los regeneradores, separacin de gases a temperaturas muy bajas

4.- Intercambiador vertical (usos y aplicaciones)Condensacin en pelcula;En esta condensacin las gotas son totalmente afines con la superficie, formndose as una pelcula, a medida que se condensa el vapor, cubre la superficie, para ello se requiere vapor adicional para que se condense en la pelcula y no en la superficie de condensacin. Debido a laresistenciade la pelcula del condensado a la transferencia de calor los coeficientes de transferencia para la condensacin por gota son de 4 a 8 veces ms grandes que en pelcula.La prctica se realizara utilizando un condensador de haz de tubos colocado en forma vertical con las mismas caractersticas del condensador horizontal para poder comparar ambos equipos.

En la condensacin los equipos pueden ser colocados en forma horizontal o vertical dependiendo de la aplicacin del condensado.

Parapoderdefinir la posicin de un condensador debe tomarse en cuenta la facilidad de mantenimientos, el tipo de soportes estructurales y elcostoque implica en un inicio y a futuro, generalmente es ms costoso instalar un condensador de tipo vertical, y la eficiencia y rendimiento comparado con el condensador horizontal es menor.

La posicin del condensador afecta considerablemente elvalorde los coeficientes de pelcula, en el vertical son menores.

Losfactoresque se deben considerar en la eleccin de un intercambiador de calor son:

Temperaturade operacin, estadodel fluido o de la mezcla a condensar, presintrabajada, prdidas de presin en los intercambiadores, caudal del fluido, accincorrosiva del fluido tratado as como se sus componentes minerales, posibilidad delsistemade adquirir incrustaciones, que supone prdida de calor, tamao posible de la instalacin.

En cuanto al espacio ocupado, es ms factible colocar un condensador vertical, sin embargo el condensado obtenido ser mejor y el mantenimiento puedo tornarse un poco complicado, adems que el costo es elevado.

3.-Filtro de agua. Filtro de retrolavado: Este filtro es un gran tanque con una sustancia de filtrado, llamado medio de filtrado. El agua entra en la parte superior a travs de una vlvula de control y pasa a travs del medio. Las impurezas son atrapadas y retenidas hasta que el filtro est saturado con impurezas. Una vez que el filtro est lleno el agua se precipita hacia atrs y pasa hacia arriba a travs del medio y sale a travs de la vlvula de control del filtro.

smosis inversa: La smosis inversa fuerza el agua contra una sper fina membrana semipermeable. La membrana rechaza los contaminantes y evita que pasen. Al oxgeno se le permite pasar a travs de la toma de agua haciendo que tenga un mejor sabor.

Filtros de carbn: Los filtros de carbn absorben los contaminantes o los contaminantes se adhieren a las superficies de las partculas de carbono. Estos filtros pueden atrapar arena, la suciedad y otros partculas. Tambin funcionan bien para la eliminacin de algunas sustancias qumicas orgnicas.

Filtros cermicos de agua: Estos filtros son un cartucho que se ajusta a un filtro normal de sobremesa. El ncleo del filtro contiene conchas pequeas de silicio, una sustancia fsil. El agua pasa a travs de estas conchas. Los filtros pueden ser renovados mediante el cepillado y su enjuague con agua.

Radiacin ultravioleta: Los filtros UV pasan luz de alta frecuencia a travs de un elemento de cristal. El agua que pasa a travs del elemento de vidrio est expuesto a la luz UV y todos los organismos vivos mueren. Las pruebas de laboratorio deben hacerse para confirmar la pureza del agua.

CONDENSADOR HORIZONTALTABLA DE DATOS EXPERIMENTAL.Lectura de rotmetro

%CCCCC

500.71021031032550

SECUENCIA DE CLCULOS 1. Clculo del gasto volumtrico del agua

2. Clculo del gasto masa de agua

Dnde:

3. Clculo del gasto volumtrico del condensado Tiempo(seg)Volumen(ml)Gv(ml/seg)

11710008.547

12010008.333

12110008.264

180 14508.055

Promedio=8.299

4. Clculo del gasto masa del condensado

5. Clculo del calor ganado o absorbido por el agua (Qa)

6. Clculo del calor cedido por el vapor (Qv)

Donde = 532 kcal/kg

7. Clculo de la eficiencia trmica del equipo

8. Clculo del coeficiente global de transferencia de calor experimental

9. Clculo de la media logartmica de la diferencia de temperatura

T1= T1-t1=102 -25=77CT2= T2-t2= 102-50=52C10. Clculo del rea de transferencia de calor

11. Coeficiente de pelcula interior

NOTA: para este clculo las propiedades fsicas se evalan a temperatura media

Propiedades fsicas a 37.5 CK= 0.5574 kcal/h m2 c/m = 993.7 kg/m3 Cp= 1 kcal/C kg =2.052 kg/m-s12. Clculo de la velocidad de flujo del agua

13. Coeficiente de pelcula exterior

Propiedades fsicas a 78 CK= 0.5931kcal/hm2c/m P=975 kg/m3 = 532 kcal/kg =1.08kg/m*s AceroK=38.74 kcal/h m2 c/m14. Calor de la

15. Clculo del coeficiente global de transferencia de calor terico

16. Clculo de la desviacin porcentual %D de los coeficientes UTeo y Uexp

Condensador VerticalTabla de datos experimental.Lectura de rotmetro

%CCCCC

500.7112112552537

Secuencia de Clculos 1. Clculo del gasto volumtrico del agua

2. Clculo del gasto masa de agua

Donde:= 997.0 kg/m3

3. Clculo del gasto volumtrico del condensado Tiempo(seg)Volumen(ml)Gv(ml/seg)

22010004.545

1808604.777

promedio=4.661

4. Clculo del gasto masa del condensado

5. Clculo del calor ganado o absorbido por el agua (Qa)

6. Clculo del calor cedido por el vapor (Qv)(Si la condensacin es isotrmica)

Donde = 546 kcal/kg

7. Clculo de la eficiencia trmica del equipo

8. Clculo del coeficiente global de transferencia de calor experimental

9. Clculo de la media logartmica de la diferencia de temperatura

T1= T1-t1= 112-25= 87 CT2= T2-t2= 112-37= 75 C10. Clculo del rea de transferencia de calor

11. Coeficiente de pelcula interior

NOTA: para este clculo las propiedades fsicas se evalan a temperatura media

Propiedades fsicas a 31 CK= 0.5493 kcal/h m2 c/m P= 995.6 kg/m3 Cp= 0.999 kcal/C kg = 2.34 kg/m*s12. Clculo de la velocidad de flujo del agua

13. Coeficiente de pelcula exterior

Propiedades fsicas a 81.625C : K= 0.5930 kcal/h m2 c/m P= 971 kg/m3 = 1.08kg/m*s Acero K=38.74 kcal/h m2 c/m14. Calor de la Tf

15. Clculo del coeficiente global de transferencia de calor terico

16. Clculo de la desviacin porcentual %D de los coeficientes UTeo y Uexp

CONCLUSION:

BIBLIOGRAFIA:http://www.jmi.com.mx/catalogo_sensores/Tablas_Termopares.pdfhttp://www.tlv.comhttps://www.google.com.mx/search?q=CONDENSADOR+VERTICALhttps://www.google.com.mx/search?q=CONDENSADOR+HORIZONTALhttp://www.ehowenespanol.com/diferentes-tipos-filtros-agua-hechos_324112/