Condensadores

Transferencia de calor
Antonio Valiente Barderas

Capítulo III

Condensadores

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Transferencia de calor
Antonio Valiente Barderas

Capítulo III
Condensadores

Los

equipos llamados condensadores se emplean para hacer pasar un vapor o
una mezcla de vapores al estado líquido mediante la extracción de calor.
Estos aparatos son muy utilizados en las operaciones de destilación,evaporación, refrigeración y licuefacción. Con frecuencia el calentamiento de muchos
fluidos se hace mediante vapor de agua, que condensa al transferir su calor latente. Estos
equipos no reciben el nombre de condensadores, ya que su principal función no es la de
condensar, aunque en realidad se presenta en ellos el mismo fenómeno de condensación al
igual que en los condensadores típicos.Muchos de los condensadores son del tipo de los cambiadores de calor de haz de tubos y
envolvente, por lo que su cálculo es semejante, con la excepción del fenómeno de la
condensación, que afectará a uno de los coeficientes y a las pérdidas de presión.
En los condensadores de haz y envolvente el vapor se condensa en el espacio de la
envolvente y de allí debe ser drenado, para evitar que inundelos tubos.
Los condensadores pueden ser verticales u horizontales, lo cual depende del espacio
disponible.
Cuando el vapor contiene aire u otros gases incondensables, la emisión calorífica durante la
condensación se reduce. Esto ocurre porque en la superficie fría se condensa el vapor y el
aire permanece allí a menos que se lo drene, a medida que pasa el tiempo el aire se va
acumulandocerca de la pared de los tubos y obstaculiza el movimiento del vapor hacia la
pared.
Las curvas experimentales de la variación del coeficiente de transferencia de calor en
relación con la concentración de aire en el vapor son semejantes a la presentada en la
siguiente figura:

Fig.1.- Efecto de los incondensables sobre el coeficiente de condensación.

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AntonioValiente Barderas

En la ilustración se advierte que a lo largo de las abcisas se ha trazado el valor de la
concentración del aire en el vapor y en las ordenadas la relación de h aire / h, donde h aire
Es el coeficiente de transferencia de calor para una mezcla de vapor con aire y h es el
coeficiente de transferencia de calor del vapor puro.
Tal y como se muestra en la figura, si el vaporcontiene incluso un 1 % de aire su
coeficiente se reduce en 60%.
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 si es vertical.
El coeficiente de transferencia de calor depende del tipo de superficies sobre la que se
efectúa, además de ciertas propiedades del condensado, como son : elcalor latente , la
conductividad térmica, la viscosidad, la densidad, etc.
Las principales correlaciones que se pueden emplear para predecir el valor de los
coeficientes de transferencia de calor por condensación en película son :
Condensación sobre un tubo horizontal
1

1

 Do 3  2 g   4
 Do 3  2 g  3
hDo

  0.76
 0.73
  

k
k  T 




en donde :
g =aceleración de la gravedad
ρ = densidad del condensado
μ = viscosidad del condensado
k = conductividad térmica del condensado.
Do = diámetro externo del tubo.

calor latente de condensación
ΔT = Tv – Ts
Tv = temperatura del vapor.
Ts = temperatura de la superficie del tubo.
Γ = masa del condensado por unidad de superficie.
W

 D
W = masa de condensado por tiempo y tubo.
Laspropiedades físicas del condensado se obtienen a la temperatura de la película Tf.
3
Tf  Tv  Tv  Ts 
4
Para el vapor de agua a la presión atmosférica se puede usar la fórmula simplificada:

h

9235
1
4

Do T

1
3

; h

Tv  Ts
kcal
; Do = m ; ΔT = ° C ; T 
2
2
h m C

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Condensación sobre un haz de tubos...