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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS

EXTRACTIVAS
DEPARTAMANETO DE INGENIERÍA QUÍMICA PETROLERA
LABORATORIO DE TRANSFERENCIA DE CALOR
PRÁCTICA 5 “CONDENSADOR HORIZONTAL”
PROFESOR: Jesús Adrián Enrique Hernández Aguilar.
ALUMNO: Horacio Sánchez Hernández.
3PV51
21-2
Fecha de entrega: 07/06/2021

OBJETIVOS
 Determinar la eficiencia térmica del equipo.

 Determinar el comportamiento del equipo tomando en cuenta el tipo de
condensación.
 Analizar el comportamiento del intercambiador de calor de acuerdo con
las diferentes condiciones de operación.
 Analizar la eficiencia térmica del equipo con respecto al condensador
vertical (en las mismas condiciones de operación).
 Determinar el coeficiente global de transferencia de calor experimental
(sucio) y coeficiente global de transferencia de calor teórico (limpio).
INTRODUCCIÓN TEÓRICA
C  La condensación es el cambio físico que existe en una sustancia para pasar
O de estado vapor a estado líquido, es decir, el gas entra en un punto de
enfriamiento hasta llegar a una temperatura menor a la temperatura de rocío.
N
D
E  Se da de manera artificial dentro de la industria a través de equipos de
N intercambio de calor denominados condensadores y de manera natural en
S el ciclo del agua siendo esté fenómeno el de la lluvia.
A  La condensación de vapor es un proceso esencial para las muchas

C y diversas aplicaciones existentes dentro de los procesos
industriales.
Ó
 Los condensadores de carcasa y tubos son actualmente la
N geometría más utilizada en la industria de procesos.
 Los condensadores de superficie están formados por una concha o

carcasa con una cámara de agua en cada extremo. Un paquete de
tubos separa las cámaras de agua del espacio central para el vapor.
CH
OO
NR
DI
EZ
NO
SN
AT  Los coeficientes de condensación en la envolvente dependen del número de
hileras de tubos, si el condensador es horizontal o de la longitud de los tubos
DA si es vertical.
OL  El coeficiente de transferencia de calor depende del tipo de superficies sobre
la que se efectúa, además de ciertas propiedades del condensado, como son:
R el calor latente, la conductividad térmica, la viscosidad, la densidad, etc.
FÓRMULAS DEL CONDENSADOR HORIZONTAL
FÓRMULAS
DTI DEL EQUIPO DE CONDENSACIÓN HORIZONTAL

DIAGRAMA DE BLOQUES
Verificar que todas las válvulas del sistema

Poner un flujo de agua moderado al
estén cerradas para posteriormente
enfriador del condensado y energizar el
alimentar de agua fría el tanque de
tablero de control.
alimentación.
Accionar el interruptor para poner a Abrir las válvulas del tanque de

funcionar la bomba y abrir la válvula de alimentación, succión de la bomba,
alimentación del rotámetro y fijar un gasto recirculación, y la de descarga del equipo a
de operación. la línea de recuperación.
Abrir las válvulas de la línea de vapor de Ajustar la válvula reductora de presión a condiciones
manera inversa, es decir de la purga a la de operación (0.5 a 1.2 Kg/cm2) y en caso de estar
alimentación y abrir un poco la válvula acumulándose el vapor condensado en el interior del
reductora de presión para purgar el equipo, aumentar poco a poco la presión de vapor
equipo. hasta que salga el líquido, volver a poner las
condiciones de operación.
Tomar los datos experimentales de presión,

temperaturas, gastos de agua y vapor en Se opera el equipo hasta obtener régimen
determinado tiempo para después cambiar las permanente, registrando las temperaturas de
condiciones de operación y volver a tomar los indicadores ubicados en tablero de control
datos. hasta que permanezcan constantes.
Para finalizar la operación se cierra la Cerrar la válvula de alimentación del agua y

válvula de alimentación del vapor, se deja suspender el suministro de energía eléctrica al
funcionar el equipo hasta que se enfríe, se equipo.
apaga la bomba y cierra el rotámetro.
SECUENCIA DE CÁLCULOS
CORRIDA DE CÁLCULOS
 Gasto volumétrico del agua
100%----- 18.2 l/min ( 12.74

L
min )(
∗
1m3
1000 L
∗ )(
60 min
1 hr )
=0.7644
m3
hr
70% ------ 12- 74 l/min
 Gasto másico del agua
(
Gma= 0.7644
m3
hr)( Kg
)
∗ 996.86 3 =761.9997
m
Kg
hr
 Gasto volumétrico del vapor
π
∗( 0.36 m )2∗0.1 m 3
4 m
Gvv = =0,034959652
20 min min
( 0.0005089
m3
min )(
∗
60 min
1 hr )
=0.030534
m3
hr
 Gasto masa del vapor de agua

( )( )
3
m Kg Kg
Gmv = 0.030534 ∗ 996.86 3 =34,84987917
hr m hr
 Calor ganado o absorbido por el agua
(
Qa= 761.9997
Kg
hr )(
∗ 0.999
Kcal
Kg ° C )
∗( 47 ° C−26° C )=15985,99347 Kcal/hr
 Calor cedido por el vapor
585 mmHg= 0.7953 Kg/cm^2

Kcal
⅄=5 35.68
Kg
Qv =3 4 . 84987917
Kg
hr (
∗ 53 5 .68
Kcal
Kg )
=18660,3678
Kcal
hr
 Eficiencia térmica del equipo
15985 .99347
η= ∗100=85 %
18660.3678
 Coeficiente global de transferencia de calor experimental.
2
ATC =π∗0.015875∗1.5∗5=0,37404675 m
∆ T 1=107 ° C−26 °C=81 ° C
∆ T 2=107 ° C−47 ° C=60° C

81−60
∆ T ML= =69.97 ° C
81
Ln ( )
60
15985,99347 Kcal
Ud= =610,7550861
0.3740 4675∗69.97 h m2 ° C
 Coeficiente de película interior
26 ° C +47 ° C
T m= =36.5 ° C
2
ρ= 993.796429 kg/m3
µ= 2.49964 Kg/m*h
c p=¿0,99796981 Kcal/Kg*K
Kcal
K=0,537747206
hm° C
3
m
0.7644
h
v=
5∗¿ ¿
( ) ( )
0.8 1
0.023∗0.53 7747206 0.0134∗1084.054698∗993.7 9 6429 0.99796981∗2. 49964
hi = ∗ ∗ 3
0.0134 2. 49964 0 .537747206
kcal
hi =1457,999652
h m2 °C
 Coeficiente de película exterior
107+107+ 26+47
T ¿= =71.75° C
4
∆ T f =107−51.5=35,25 ° C
T f =107−0.75∗55.5=80,5625° C
Kg
ρ=971,06
m3
µ=1,2625 Kg/mh
Kcal
k =0,57609 °C
hm
⅄=550,8742 kcal /kg
9 71.062∗0.5 76093∗5 5 0. 8742∗127137600 1/ 4

h e=0.725[ 2
]
5 3∗0.015875∗1. 2625∗32 .2 5
Kcal
h e=6410,462157 2
hm °C
 Cálculo del coeficiente global de transferencia de calor teórico
1 Kcal
Ut= =1017,447239
0.0158 75 0.00124∗0.015875 1 2
hm °C
+ +
( 1457.99965 )∗0.0134 94∗0.01464 6 410 . 462157
 Cálculo de la desviación de los coeficientes.
|1017,447239−610,7550861|
%D= ∗100=39. 97 %
1017,447239
 Factor de incrustación
U c −U d 1017.447239−610.7550861
Rd = = =0,000654466
U c∗U d 1017.447239∗610.7550861
TABLA DE RESULTADOS
Corrida Gma Gmv Qa Qv ŋ Ud hi he Uc Rd %D
1 761,999784 34,84987917 15985,9935 18660,3678 85,6681585 610,755086 1457,99965 6410,46216 1017,44724 39,9718174 0,00065447
CONCLUSIONES
 Logramos determinar la eficiencia térmica del equipo mediante el cálculo

de los calores absorbidos y cedidos por el agua en el proceso de
condensación obteniendo una eficiencia térmica del 85% el cual no es
precisamente un mal valor de eficiencia, pero yo hubiera esperado un
valor alrededor del 95% para considerar que el proceso de absorber y
ceder calor se esté llevando de manera óptima.
 El equipo está trabajando de manera óptima ya que se obtiene un buen
valor de eficiencia térmica en el mismo de 85% y un factor de
incrustación de 0.00065447 lo que indica que existe cierto grado de
suciedad dentro del equipo que impide que el proceso de transferencia
de calor se lleve a cabo de manera ideal, por lo que es menester
someter el sistema a un mantenimiento que retire las suciedades para
mejorar esos valores que obtuvimos en la práctica.
 Nos faltó tener datos extras a otras condiciones de operación debido a
que por la pandemia de SARS Cov-19 no podemos trabajar de manera
presencial en los laboratorios de la escuela y tenemos que trabajar con
datos de otros semestres que el profe aprobó
 No pudimos contrastar los resultados con los que obtuvimos del
condensador vertical ya que no se trabajó a las mismas condiciones de
operación sin embargo obtuve mejores resultados en la práctica de
condensador vertical lo que se me hace raro ya que debido al tipo de
goteo en los dos condensadores se esperaría tener mejores resultados
en el condensador horizontal.
 Logramos calcular el coeficiente global de transferencia de calor tanto
teórico como experimentalmente siendo el primero el que representa el
valor que se tiene cuando el equipo está totalmente limpio de
incrustaciones y el segundo el real. El primero obtuvo un valor numérico
Kcal
de 1017,447239 Kcal/(hm^2°C) y el segundo de 610,7550861 2 en
hm ° C
donde esa pérdida de energía que existe entre un valor y otro es debido
a la suciedad que tiene el equipo.
BIBLIOGRAFÍA
Fibras y Normas de Colombia.(s/f). Condensación: Definición, ¿Cómo se

produce?, Formas y Aplicaciones. Obtenido de:
https://blog.fibrasynormasdecolombia.com/condensacion-definicion-como-se-
produce-formas-y-aplicaciones/
Gómez,S. (1990). Diseño teórico de intercambiadores de calor tipo

condensador de coraza y tubos a través de la computadora. Universidad
Autónoma de Occidente. Cali obtenido de:
https://red.uao.edu.co/bitstream/handle/10614/3221/T0001251.pdf;jsessionid=7
BDF21DE675AB65DFF6401394140835F?sequence=1
Manual del Ingeniero Químico, sexta edición, Perry R y D Green, Mc Graw

Hill, México 1984
Operaciones Unitarias en Ingeniería Química, Sexta edición, Mc Cabe W.L.

y J.C. Smith, Mc Graw Hill, México 2002
.

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PROFESOR: Jesús Adrián Enrique Hernández Aguilar.

ALUMNO: Horacio Sánchez Hernández.

Fecha de entrega: 07/06/2021

 Determinar la eficiencia térmica del equipo.

S el ciclo del agua siendo esté fenómeno el de la lluvia.

A  La condensación de vapor es un proceso esencial para las muchas

 Los condensadores de superficie están formados por una concha o

DTI DEL EQUIPO DE CONDENSACIÓN HORIZONTAL

Verificar que todas las válvulas del sistema

Accionar el interruptor para poner a Abrir las válvulas del tanque de

Tomar los datos experimentales de presión,

Para finalizar la operación se cierra la Cerrar la válvula de alimentación del agua y

 Gasto volumétrico del agua

100%----- 18.2 l/min ( 12.74

70% ------ 12- 74 l/min

 Gasto másico del agua

 Gasto volumétrico del vapor

 Gasto masa del vapor de agua

 Calor ganado o absorbido por el agua

 Calor cedido por el vapor

585 mmHg= 0.7953 Kg/cm^2

 Eficiencia térmica del equipo

 Coeficiente global de transferencia de calor experimental.

∆ T 1=107 ° C−26 °C=81 ° C

∆ T 2=107 ° C−47 ° C=60° C

 Coeficiente de película interior

 Coeficiente de película exterior

9 71.062∗0.5 76093∗5 5 0. 8742∗127137600 1/ 4

 Cálculo del coeficiente global de transferencia de calor teórico

 Cálculo de la desviación de los coeficientes.

Corrida Gma Gmv Qa Qv ŋ Ud hi he Uc Rd %D

 Logramos determinar la eficiencia térmica del equipo mediante el cálculo

Fibras y Normas de Colombia.(s/f). Condensación: Definición, ¿Cómo se

Gómez,S. (1990). Diseño teórico de intercambiadores de calor tipo

Manual del Ingeniero Químico, sexta edición, Perry R y D Green, Mc Graw

Operaciones Unitarias en Ingeniería Química, Sexta edición, Mc Cabe W.L.

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