Instituto Politcnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniera Qumica e Industrias Extractivas

Laboratorio de Transferencia de Calor

Practica No. 3
CONDENSADOR - HORIZONTAL

Grupo: 2IV51

Equipo N 3-Seccin: A

Alumno:
Ramrez Anaya Adriel
Boleta:
2016321242
Profesor:
Adrin Hernndez Aguilar

Autoevaluacin:

Coevaluacin:

Fecha de entrega: 19-Octubre-2017

 ndice
Pgina

ndice 2

Objetivos 3

Marco Terico 4

Diagrama de Flujo 6

Diagrama de Bloques 7

Datos Experimentales 8

Clculos 9

Resultados 14

Observaciones y Conclusiones 15

Apndice 17

Bibliografa 21

2|Pgina
 Objetivos

En esta prctica se estudia la condensacin de vapor de agua en un condensador

horizontal determinando su eficiencia.
Se seleccionar, de acuerdo a los resultados de la prctica 4, que tipo de condensador
es ms eficiente auxilindonos para esto de los valores experimentales de los
coeficientes globales de transmisin de calor de ambos condensadores.
Para lograr debidamente esa evaluacin, se requiere que los dos condensadores
trabajen en las mismas condiciones de operacin, las cuales son : gasto masa del
medio de enfriamiento y presin del vapor saturado que se va a condensar.

3|Pgina
 Marco Terico

Mapa Conceptual 1:

Condensador Horizontal
Intercambiador trmico, el cual se pretende
que el fluido que lo recorre cambie a fase
liquida desde su fase gaseosa .

Funcin:
Cambiar el estado del vapor a la salida de la
turbina para asi obtener la mxima eficiencia y
recircular el condensado.

Tipos:

Superficie: Ciego:
Parciales:
Se emplea solamente para Est puesto verticalmente donde el vapor
Cuando se desea condensar una ingresa a los tubos por la parte inferior y el
porcin del vapor que se utiliza. condensar el vapor de agua.
condensado retorna por ellos mismos.

4|Pgina
Mapa Conceptual 2:

Condensador Horizontal

Posicin: Aplicaciones:
Vertical y Horizontal Calefaccin a distancia, refrigeracin,
aire acondicionado, y centrales
nucleares o trmicas

Tipos de
Condensacin:
2

Gota: Pelcula:
Aparecen gotas individuales de Se forma una pelcula de agua
condensado que no tocan la que cubre la superficie.
pared pero si a la superficie

5|Pgina
Diagrama de Flujo

6|Pgina
 Diagrama de Bloques

2) Verificar que el 4) Mantener el tanque

1) Verificar que todas las
mecanismo de 3) Verificar el suministro alimentador con la
vlvulas del sistema
inclinacin del equipo de agua fra y vapor. suficiente cantidad de
estn cerradas.
est horizontal. fluido.

6) Regular el flujo de
7) Suministrar agua a los 5) Encender la bomba de
8) Abrir la valvula de agua fra con el
enfriadores de alimentacin de agua
vapor y purgar el equipo. rotmetro para obtener
condensado. fra.
un rgimen permanente.

9) Abrir completamente 10) Estabilizar el sistema 11) Se puede tirar el agua 12) Anotar las
la valvula de vapor, a un rgimen y el condensado tanto al temperaturas al
regulando la presin de permanente y registrar drenaje para permitir el transcurso de 5 min,
trabajo. las variables implicadas. cupo de la alimentacin. hasta obtener el rgimen.

16) Cerrar el suministro 14) Efectuar la lectura de 13) Cerrar las descargas
15) Anotar la presin de
de vapor, permitiendo la las diferencias de nivel en de los tanques de
calentamiento.
circulacin de agua fra. un tiempo determinado. medicin.

17) Cortar la circulacin

de agua al cambiador de 18) Descargar los tanques 19) Verificar que las
calor desconectando el empleados. vlvulas estn cerradas.
motor de la bomba.

7|Pgina
 Datos Experimentales

Tablas de datos experimentales

Tae Tas Tve Tvs

. . z
() () () (C) (C) (C) () ()
( ) ( 2)

75% 0.75 24 42 99 100 26 26 7.7 15

Datos del equipo

.
( ) () () () () () () ()
( )

0.2992 1.5 0.0094 0.39 5 0.0127 0.001651 325 0.01105

8|Pgina
 Secuencia de Clculos

1. Gasto Msico del Agua

= [=] 26=996.86
3

60 1 3
= 14.085 996.86 3
1 1000

= 842.4463

2. Gasto Msico del vapor de Calentamiento

2
= = [=] () 26=996.86
4 3

996.86 3 60
= (0.39 )2 (0.077 ) ( )( )
4 15 1

= 36.6778

3. Calor aceptado por el Agua

= (2 1 ) [=] ()26= 1

= 842.4463 (1 ) (42 24)

= 15,164.0334

9|Pgina
 4. Calor Suministrado por el Vapor

()=0.75+0.795=1.5451
= () [=] 2

()=531.5137


= 36.6778 (531.5137 )

= 19,494.7531

5. Eficiencia trmica del equipo.

= 100 %

15,164.0334

= 100 %
19,494.7531

= 77.7852 %

6. Gradiente de temperatura.

1 2
= 1
ln 2

1 = 1 = 99 24 = 75
2 = 2 = 100 42 = 58

75 58
= 75
ln 58

= 66.13

= 3.1416 0.0127 1.5 5

= 0.2992 2

10 | P g i n a
 7. Coeficiente Global de Transmisin de Calor Experimental.

= [=] 2

= 0.2992 2

15,164.0334

=
0.2992 2 (66.13 )

= 766.3984
2

8. Tipo de Rgimen

13 60 3
= 14.085 = 0.845
1000 1

= ()2 = (0.0094 )2 = 7105 2
4 4

3
0.845
= = = 2414.2857
5 7105 2 5

+ () 33 =994.70
= =
2 3

24 + 42 () 33=2.7151
= = 33
2
() 33=0.532

= =
() 33=1

(0.0094 ) (2414.2857
) (994.70 3
)
=
=
2.7151

= 8314.2447

11 | P g i n a
 9. Coeficiente de Pelcula Interior (hi-Ecuacin de Colburn)
() 33 =994.70
Rgimen Turbulento 3

() 33=2.7151

0.33
0.8 () 33=0.532
= 0.0225 ( ) ( ) =
2
() 33=1

0.532 1
2.7151 0.33

= 0.0225 (8,314.2447)0.8 ( )
0.0094 0.532

= 2,981.4190
2

10. Coeficiente de Pelcula Exterior (he)

Rgimen Turbulento
1/4
3 2
= 0.725 ( ) =
2/3 2

= 0.75 ()
() 74.43 =974.86
= 3

+ + 1 + 2 () 74.43=1.3831
=
4
24 + 42 + 99 + 100 ()74.43=0.573
= = 66.25
4
()1.5451 =531.5137
= 99 66.25 = 32.75 2

= 99 0.75 (32.75) = 74.43 ()=127,000,000

2

2 1/4
0.5733 974.86 3
531.5137
127,000,000 2
= 0.725 ( 2 )

0.0127 1.3831 23 32.75

12 | P g i n a

= 7,773.3412
2

10. Coeficiente Global de Transmisin de Calor Terico (Uteo)

(2+) =0.0127
1
= 1
[=]
+ + 2 (1") =0.001651

2

1
= () =0.0094
0.0127 0.001651 (0.0127) 1
+ +
2,981.4190 (0.0094 ) 325 (0.01105 ) 7,773.3412
2 2 2 ()=325
2

(0.0127+0.0094) =0.01105
2
= 1,694.9152
2

11. Porcentaje de Error (%E)

% = 100


1,694.9152 2 766.3984 2
% = 100 = 54.7824 %
1,694.9152 2

11. Calculo de las Resistencias Controlantes (R1,R2,R3)

0.0127
1 =
= 76.2711%
2,981.4190 2 (0.0094 )

0.001651 (0.0127)
2 =
= 0.9895 %
325 (0.01105 )
2

1
3 = = 22.0339 %
7,773.3412
2

1 0.001651 (0.0127) 0.0127

=
+
+
7,773.3412
2
325
2
(0.01105 ) 2,981.4190 2 (0.0094 )

= 5.9104

13 | P g i n a
 Resultados

Tablas de Resultados

(/) (/) (%) (%)
( ) ( ) ( ) ( )

842.44 36.67 2,981.41 7,773.34 77.78 766.39 1,694.91 54.78

14 | P g i n a
 Observaciones

Para poder registrar nuestros datos para el clculo de la eficiencia del sistema, ste
tuvo que emplear un rgimen permanente de trabajo. (Presin, Volumen,
Temperaturas=Constantes).

Mientras se realiz la transferencia de calor, se observ la transferencia de calor

mediante un goteo del vapor en forma de condensado.

Una vez ingresado el vapor se deben purgar las tuberas inmediatamente y dejar
fluir el vapor, porque si se retiene por ms tiempo, se podra provocar un golpe de
ariete dentro del condensador.

El condensador est compuesto de un arreglo tresbolillo de 4 tubos donde pasa el

fluido para la transferencia de calor.

Acerca de las tuberas observamos los aislamientos trmicos con fibra de vidrio y
aluminio, que se usan para aumentar la eficiencia del sistema, minimizando las
prdidas de energa.

Por otro lado, tambin observamos que el sistema tiene termopares que ayudan
como registro de temperaturas en diferentes puntos.

Para apagar el sistema el condensador debe trabajar con el fluido a baja

temperatura ya que si est muy alta se podra daar.

15 | P g i n a
 Conclusiones

Mediante esta prctica determinamos la transmisin de calor a travs de un

condensador en posicin horizontal.

ste tipo de condensador nos permite la transferencia de calor de un vapor a un

lquido, mediante un goteo constante del vapor que se convierte en condensado, el
cual ayuda a definir las pelculas que se forman en la longitud de los tubos
interiores, este fenmeno presenta 5 resistencias experimentales donde se
compensan en el clculo del coeficiente global, ste resulta ser menor al terico
porque slo contempla 3 resistencias.

El condensador present una resistencia muy alta en la R1 con un valor de

76.27%, la cual nos indic que est muy incrustada la tubera por efectos del agua,
y que necesita mantenimiento; la R2 fue la de menor cantidad, dando un resultado
de 0.98% esto es debido a que la resistencia del material de la tubera no es tan
grande como para impedir la trasferencia de calor. La importancia de las
resistencias radica en que si un valor es demasiado grande, hay que tener cuidado,
ya que podra haber una mayor cantidad de incrustaciones, stas tambin nos
ayudan a saber en qu posicin del condensador existe el problema de posibles
incrustaciones para posteriormente hacer el mantenimiento adecuado con cido
muritico HCl en Vinagre.

Su funcionalidad y eficiencia del condensador horizontal estn directamente

relacionadas a su rea de transferencia y a la posicin en la que se encuentra el
goteo, en su posicin es mucho ms eficiente, amplio y rpido el goteo, esto lo
comprobamos calculando su eficiencia dando un porcentaje de 77.78%.

16 | P g i n a
Apndice

17 | P g i n a
18 | P g i n a
19 | P g i n a
20 | P g i n a
 Bibliografa

Holman, J. P.: Transferencia de Calor, 8a edicion, Mc Graw-Hill, Madrid,

1998.

Chapman A.J.: Transmision de calor, Editorial Libreria Editorial Bellisco,

Madrid, 3a Edicion, 1990.

Multimedia

http://www.cicloaguavapor.com/condensador

http://www.cie.unam.mx/~ojs/pub/HeatExchanger/node32.html

http://www.inac.uy/innovaportal/file/6257/1/evaporadores_y_condensadores.
pdf

http://termoindustrial1ii132.blogspot.mx/2013/06/el-condensador-es-un-
elemento.html

21 | P g i n a