Condensacion

Resumen Esta práctica tuvo como finalidad el estudio de las diferencias entre los procesos de condensacion en gota y en pelicula, considerando las pérdidas de calor al ambiente y el efecto de la presencia de un incondensable, en este caso aire, dentro del sistema de condensación. La condensación ocurre cuando la temperatura de un vapor se reduce por debajo de la temperatura de saturación. El proceso normalmente resulta del contacto entre el vapor y una superficie fría. La energía latente del vapor se libera, el calor se transfiere a la superficie en forma de gotas o de película. Para el estudio del fenómeno de condensación de vapor de agua, se realizó un montaje experimental en el cual se utilizó una unidad de condensación acoplada a una cámara con dos condensadores; uno recubierto con una película de oro (formación de gotas) y otro cubierto de grafito (formación de película), ambos con una estructura interna de bronce. Además de una resistencia eléctrica para calentar el agua líquida y contribuir a la formación del vapor. La temperatura de saturación se ubicó en aproximadamente ​82°C​ a una presión atmosférica de​ 693 mmHg​ y una temperatura ambiental de ​24 °C​. El proceso se realizó para dos experiencias, la primera al vacío y posteriormente se introdujo cierta cantidad de aire a la cámara de condensación. A través de termopares conectados a cada condensador se establecieron las temperaturas de entrada y salida del agua de enfriamiento, temperaturas de paredes interna y externa de los mismos, por último se determinaron las temperaturas del tope, medio y fondo de la cámara mediante un termómetro con un algodón impregnado en glicerina. Todos los resultados experimentales fueron obtenidos en función a cuatro caudales diferentes para cada condensador (establecidos mediante dos rotámetros). En los cálculos obtenidos se observó una relación proporcional entre el coeficiente global de transferencia de calor y el flujo másico, sin embargo, para la condensación en película se obtuvieron desviaciones bastante grandes del 90%, lo que indicó que hubo error en las mediciones experimentales. Se llegó a la conclusión que la transferencia de calor para la condensación en gota fue mayor que para la condensación en película y que es ineludible cometer errores en este tipo de experiencias. Introducción Los procesos de transferencia de calor se basan en el intercambio de energía térmica que se producen debido a la existencia de un gradiente de temperatura; esta energía en forma de calor, puede o no afectar los cambios de estado de la materia. Cuando existe un cambio de fase de una sustancia de vapor a líquido se produce el proceso de condensación. Este fenómeno se origina cuando el vapor entra en contacto con una superficie sólida cuya temperatura se encuentra por debajo de la temperatura de saturación de dicho vapor. La condensación puede clasificarse en: condensación por contacto directo, condensación en niebla, de película o de gotas, siendo estas dos últimas las de estudio. La condensación de pelicula se caracteriza porque el condensado moja la superficie y forma una película de líquido sobre la misma, cuyo espesor aumenta en la dirección del flujo a medida que se condensa más vapor sobre ella. En la condensación por gotas, el vapor forma gotitas de diámetros variables sobre la superficie, en lugar de una película continua.

La experiencia a llevar a cabo en el laboratorio para simular el proceso de condensación en gotas y en película se hará con la presencia de un tanque abierto a la atmósfera, una red de tuberías, una bomba centrífuga para enviar agua desde el tanque hasta una unidad de condensación, una válvula de globo para recircular agua al tanque y una unidad de condensación constituida por una cámara de condensación, un condensador de grafito y otro con recubrimiento de oro, una válvula globo para desalojar aire de la cámara de condensación y una válvula de compuerta para generar un sistema de vacío dentro de la cámara de condensación, en cuyo interior se encuentran dos condensadores. Además, el equipo cuenta con un rotámetro para cada condensador y con una resistencia eléctrica, que permite regular el calor suministrado en ambos condensadores. Así entonces se logra llevar a cabo el procedimiento experimental en condiciones de operación de los condensadores de gota y película con aire y sin aire. Para ello, en la experiencia sin aire, se permitió el paso de agua al equipo y se generó vació dentro de la cámara. Luego, para un caudal de operación fijo, se encendió la resistencia y se registraron las temperaturas arrojadas por los diferentes termopares, se registró la temperatura de pared externa a la altura tope, medio y fondo de la cámara de condensación, todo esto se realizará para ​cinco ​caudales diferentes de operación. Por otra parte, para la experiencia con aire, se llevó a cabo la misma metodología con la única diferencia que se introdujo una cierta cantidad de aire a la cámara de condensación Esta práctica se realizará con el fin de estudiar experimental y teóricamente los tipos de condensación en gota y en película, establecer diferencias cualitativas y cuantitativas de dichos procesos. También, para identificar los mecanismos de transferencia de calor presentes; y así determinar los coeficientes de transferencia de calor para la operación del equipo con y sin presencia de aire. DISCUSIÓN DE RESULTADOS

RECOMENDACIONES 1. Comprobar que todas las válvulas del equipo se encuentren cerradas y que la cámara de condensación no contenga agua en su interior. 2. Tener cuidado de que el agua a introducir en la cámara sea destilada a fin de evitar la deposición de sales en la misma. 3. Estar atento que el agua cubra totalmente la resistencia para evitar que se queme durante la experiencia práctica, pero que a su vez se encuentre por debajo del último deflector evitando que el agua caliente salpique sobre los condensadores 4. Para la recolección de los caudales del rotámetro 1 se sugiere realizarse entre dos integrantes de la práctica a fin de evitar exceso de fluido en el beaker en el tiempo establecido, esto debido a que arroja resultados con diferencias significativas al rotámetro 2. 5. Establecer una temperatura en los termopares y esperar que estabilice. 6. Realizar la calibración correspondiente del equipo antes de comenzar la práctica ya que se pueden cometer errores significativos al momento de realizar las mediciones correspondientes.

BIBLIOGRAFÍA CENGEL, Y. “Transferencia de Calor y Masa”. México. Editorial Mc Graw Hill Educación, 2011. KERN, D. “Procesos de Transferencia de Calor”. México. Editorial Continental, 1998. INCROPERA, F. “Fundamentos de Transferencia de Calor”. México. Editorial Prentice Hall, 1999. MOOT. “Mecánica de Fluidos”. 6ta. Ed. Pearson Educación. México. - Robert E. Treybal. 2006.