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• Luis Alberto Lozano

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Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán

Alumnos: Calderón Estrada Ariadna Desire Puebla Jimenez Alan Fernando Núñez García Daniel Horacio Lozano Grimaldo Luis Alberto González Quintero José Eduardo Profesora: Ana María Sixto Berrocal Informe 8: Balance de materia y energía en un intercambiador de calor

Grupo: 1353

Introducción Existen diversos sistemas como los nucleares, mecánicos y químicos, donde es necesario transferir el calor (energía calorífica) de un lugar a otro o el traslado de un fluido. Para estos trabajos es importante contar con un intercambiador de calor. Los intercambiadores de calor son dispositivos creados para la transferencia de calor entre dos medios, estos medios pueden estar separados por una barrera o, por lo contrario, pueden encontrarse en contacto. Un intercambiador de calor es parte importante de diferentes dispositivos alternos, como en el de acondicionamiento del aire, dispositivos de refrigeración, procesamiento químico y producción de energía. Lo podemos definir como un dispositivo diseñado para transferir calor entre dos fluidos, o entre la superficie de un sólido y un fluido en movimiento, son componentes esenciales en los sistemas de calefacción, refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y procesamiento químico, además de en aparatos de la vida cotidiana como calentadores, frigoríficos, calderas, ordenadores, el radiador del motor de un automóvil, etc. El intercambiador de calor es el componente esencial de muchos de los artefactos que usamos a diario. Por ejemplo, los automóviles contienen un intercambiador de calor que evita que el vehículo se sobrecaliente. Los aires acondicionados también son ejemplos de intercambiadores de calor. El dispositivo mecánico viene en distintas formas y tamaños. La construcción de un intercambiador consiste en placas, carcasas y tubos. En este informe se presenta la experimentación que se llevó a cabo en un intercambiador de calor. Contiene información importante para el análisis y estudio posterior del uso y funcionamiento de un intercambiador de calor. Se pretende que el estudiante adquiera conocimientos de las partes que integra al equipo y su instalación.

Generalidades La clasificación más común de los intercambiadores viene dado por el grado de contacto entre los fluidos. Así, se distinguen los siguientes tipos: ● Intercambiadores de contacto directo. Son aquellos en los que el intercambio de calor se hace por mezcla física de los fluidos. No son muy frecuentes, en virtud de la contaminación que supone para alguno de los fluidos.

● Intercambiadores de contacto indirecto. Son aquellos en los que los fluidos no entran en contacto directo, no se mezclan, sino que están separados por un tabique sólido, un espacio o incluso un tiempo. El calor se transmite por convección y conducción a través de la pared separadora. ● Intercambiadores alternativos. En ellos, ambos fluidos recorren el mismo espacio de forma alternada, de forma que una superficie recibe el calor de un fluido caliente, para secuencialmente, transmitirselo a otro más frío, al entrar en contacto con la misma superficie. El contacto existen entre ambos fluidos puede suponerse despreciable en los casos en los que la contaminación no es determinante. En caso contrario son inviables. Los ejemplos de este tipo son, los acumuladores y recuperadores de calor. Las tuberías que unen los depósitos de almacenamiento con los puntos de dosificación del producto son intercambiadores de tubos concéntricos. Por el tubo interior circula el producto a dosificar y por el espacio anular entre el interior y el exterior se hace circular agua caliente o vapor, de forma que el producto mantenga una temperatura mínima. ● Intercambiadores de Tubo y Carcasa ó de Tubo y Coraza Este tipo de equipo consiste en una carcasa cilíndrica que contiene un arreglo de tubos paralelo al eje longitudinal de la carcasa. Los tubos pueden o no tener aletas y están sujetos en cada extremo por láminas perforadas. Estos atraviesan a su vez a una serie de láminas denominadas deflectores que al ser distribuidas a lo largo de toda la carcasa, sirven para soportar los tubos y dirigir el flujo que circula por la misma, de tal forma que la dirección del fluido sea siempre perpendicular a los tubos. Descripción experimental Observaciones y análisis de resultados Se hicieron dos medidas en el intercambiador de calor, fueron medidas con el flujo del agua, de los cuales fueron de 1 y 2 galones por minuto, medimos la temperatura y presión de cada flujo y hasta que estuvieran constantes se hizo la medida del condensado, para medir el condensado se utilizó una medida de tiempo, de la cual fue de 1 minuto, en la primera entrada de flujo que fue de un 1 galón por minuto, obtuvimos una medida promedio de 590 ml/min, en la segunda medida que el flujo fue de 2 galones por minuto, obtuvimos una medida promedio de 970 ml/min, que fue equitativo para las 2 medidas, ya que el condensado que se gastó en la primera medida, es equivalente al que se gastó en la segunda medida.

Temperatura inicial agua helada : 13 °C No .

Gasto

Temperatura salida

Flujo condensado 1

Flujo condensado 2

Promedio flujo

1

1 gal/min

76 °C

600 ml/min

580 ml/min

590 ml/min

2

2 gal/min

68 °C

980 ml/min

960 ml/min

970 ml/min

Memoria de cálculo Promedio de flujo (600 + 580) / 2 = 590 (980 + 960) / 2 = 970 Conclusiones BIBLIOGRAFÍA Foust, A. & col., (1987) Principios y operaciones unitarias, México D.F., México, 2ª Edición en español, CECSA. Rase, F. & Barrow, H., (1978), Ingeniería de proyectos para plantas de procesos, México D.F., México, CECSA.