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• Rebeca Aguirre Castillo

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Conocimientos Previos 1. Explique el funcionamiento de un intercambiador de calor de flujo cruzado. En este tipo de intercambiadores, los dos fluidos suelen moverse en direcciones ortogonales entre sí (flujo cruzado). El flujo cruzado se clasifica a su vez en mezclado (uno de los fluidos fluye libremente en dirección ortogonal al otro sin restricciones) y no mezclado (se disponen una placas o aletas para guiar el flujo de uno de los fluidos). En la figura siguiente se muestran esquemas de ambos tipos de flujo:

En este caso la temperatura del fluido varia con x y con y. Cuando se dice que esta mezclado el flujo, la temperatura no cambia en la dirección transversal, siendo función exclusiva de la dirección del flujo principal. Es importante destacar que la condición de mezclado y sin mezclar del intercambiador influencia significativamente el funcionamiento del intercambiador de calor. En la distribución en flujo cruzado de un solo paso, un fluido se desplaza dentro del intercambiador perpendicularmente a la trayectoria del otro fluido. En la distribución en flujo cruzado de paso múltiple, un fluido se desplaza transversalmente en forma alternativa con respecto a la otra corriente de fluido. Los intercambiadores en flujo cruzado se utilizan comúnmente en procesos de enfriamiento o calentamiento de aire o gas. 2.

Establezca que ecuación (es), utilizaría para calcular experimentalmente el

coeficiente global de transferencia de calor (Uexp) para el intercambiador anterior. Se puede utilizar la siguiente ecuación: U EXP 

Q ALMTD

También podemos considerar que la carcasa o casco, está perfectamente aislado térmicamente, por lo que se considera que el intercambiador se comporta como una pared cilíndrica bañada por dos fluidos a diferente temperatura, cuyo coeficiente global de transferencia tiene la siguiente expresión:

O lo que es lo mismo:

Siendo: Ai el área de la superficie interior, Ao el área de la superficie exterior de transferencia de calor, hi el coeficiente de película interior y ho el coeficiente de película exterior. En el caso de que la pared del tubo interior sea lo suficientemente delgada Ai = Ao = A y si el material del que está hecho el tubo es buen conductor del calor la resistencia térmica debida a conducción es despreciable, entonces:

Las dos condiciones anteriores se dan casi siempre, quedando:

3. Mencione que correlación (es) se pueden utilizar para calcular teóricamente el coeficiente de transferencia de calor (Ut) para el flujo cruzado en el sistema experimental y explique porque las seleccionó. Se puede realizar el cálculo “teórico” del coeficiente global de transferencia de calor (Ut) con la siguiente ecuación: h h U  i0 0 hi 0  h0

Donde: U = Coeficiente total de transferencia de calor en general, Btu/(h)(ft2)(ºF) hi, h0 = Coeficientes de película interior y exterior, Btu/(h)(ft2)(ºF) hio= Coeficiente de película interior referido a la superficie exterior, Btu/(h)(ft2)(ºF).

También es posible obtener el Ut despejando de la siguiente fórmula: Donde NTU es un parámetro adimensional denominado Número de Unidades de Transferencia ( Number of Transfer Units), que es ampliamente usado en el análisis de intercambiadores; A es el área y Cmin es la mínima capacidad calorífica de los fluidos

4. ¿Qué datos debe tomar durante la experimentación para el cálculo del coeficiente? Primero se debe especificar si los fluidos están mezclados o sin mezclar y cuál de los fluidos está mezclado. Una vez realizadas las especificaciones se deben tomar las temperaturas de entrada y salida de los fluidos, así como la presión de vapor y el flujo másico que se maneja. 5. Explique que uso tiene el anemómetro y cual es su principio de funcionamiento.

Los anemómetros son empleados especialmente en meteorología y navegación aérea, para la predicción del tiempo y, específicamente, para medir la velocidad del viento. Un anemómetro es un instrumento que sirve para medir la velocidad, dirección y fuerza del viento. Puede ser de rueda de paletas, que consiste en un rodete con álabes oblicuos, o bien el denominado de Robinson, que consta de cuatro cazoletas fijados a cuatro brazos radiales. Al soplar el viento hace girar la rueda de paletas o el eje de la rueda de paletas con velocidad proporcional a la del viento. Este movimiento se transmite a algún mecanismo capaz de indicar esta velocidad sobre una escala graduada. Anemómetro de cazoletas o de molinete: especie de diminuto molino con cuatro cazoletas sobre las cuales actúa la fuerza del viento; el número de vueltas puede ser leído directamente en un contador o registrado sobre una banda de papel (anemograma), en cuyo caso el aparato se denomina anemógrafo. Anemómetro de filamento caliente: Para medir los cambios repentinos de la velocidad del viento, especialmente en las turbulencias. Consiste en un hilo de platino o níquel calentado eléctricamente. Uno de los filamentos está expuesto a la corriente, mientras que otro está protegido del aire. La acción del viento tiene por efecto enfriarlo y hace variar así su resistencia; por consiguiente, la corriente que atraviesa el hilo es proporcional a la velocidad del viento. Anemómetro Láser Doppler: Este anemómetro usa un láser que es dividido y enviado al anemómetro. El retorno del rayo láser decae por la cantidad de moléculas de aire en el detector, donde la diferencia entre la radiación relativa del láser en el anemómetro y el retorno de radiación, son comparados para determinar la velocidad de las moléculas de aire.

El láser es emitido (1) a través de la lente frontal (6) del anemómetro y es sosegado por las moléculas de aire. La radiación retrodispersada reentra y el efecto reflejado se dirige al detector (12).

Bibliografía http://mipagina.cantv.net/ulacoa/clase24.pdf http://personales.ya.com/universal/TermoWeb/IngenieriaTermica/Teoria/PDFs/17.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Anem%C3%B3metro