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UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA ÁREA DE OPERACIONES UNITARIAS LABORATORIO DE INGENIERÍA QUÍMICA 1

DISEÑO EXPERIMENTAL
GUÍA

REVISIÓN 2011

DISEÑO EXPERIMENTAL LABORATORIO OPERACIONES UNITARIAS

1. DISEÑO EXPERIMENTAL Partes que conformarán el diseño experimental de los reportes técnicos del laboratorio de Ingeniería química 1:1. Descripción del problema 2. Definición de objetivos 3. Preguntas referentes a la investigación 4. Justificación 5. Descripción de variables involucradas 6. Selección de variables de respuesta o salida 7. Elección del diseño experimental 8. Número de corridas 9. Planteamiento de hipótesis 10. Hipótesis científica 11. Hipótesis estadística

DISEÑO EXPERIMENTAL
A continuación se realiza unejemplo de un diseño experimental

1. Descripción del problema 1.1 Definición de los objetivos

1. Comparar las eficiencias globales entre los sistemas de transferencia de calor de cobre y acero inoxidable. A. Para ello, se calcula cada una de las eficiencias de los intercambiadores de calor de concha y tubos que componen cada sistema específico, además de establecer la respectiva relaciónentre los números de Prandtl y de Reynolds para cada intercambiador de calor. B. Conforme la definición y determinación de la transferencia de calor con respecto de la variación del flujo másico de tubos en ambos sistemas, del número de deflectores y de los fluidos analizados se diferenció y se resaltó los distintos comportamientos con respecto del metal de fabricación del sistema. 1

DISEÑOEXPERIMENTAL LABORATORIO OPERACIONES UNITARIAS 1.2. Preguntas referentes a la investigación

A. ¿Cuáles son los dos tipos de disposiciones de los flujos en los intercambiadores de calor?

1. Flujo en paralelo: Los dos fluidos, frío y caliente, se mueven en la misma dirección. 2. Flujo en contracorriente: Los dos fluidos, frío y caliente, se mueven en direcciones opuestas. B. ¿Cuál es la superficieque sirve como referencia para el cálculo del calor intercambiado entre los dos fluidos en un intercambiador de calor de tubos concéntricos?

R // La superficie exterior del tubo interior.

C. ¿Cuáles

son

los

posibles

arreglos

de

los

tubos

en

los

intercambiadores de calor de coraza y tubos?

a) Arreglo en cuadro b) Arreglo triangular c) Arreglo en cuadro rotadod) Arreglo triangular con espacios para limpieza

D. ¿Qué disposición de flujos permite el mayor intercambio de calor?

R// Los flujos en contracorriente permiten un mayor intercambio de calor ya que permite que la temperatura de salida del fluido frío alcance la temperatura de entrada del fluido caliente, mientras que en paralelo la temperatura máxima es menor que la temperatura de entrada defluido caliente.

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DISEÑO EXPERIMENTAL LABORATORIO OPERACIONES UNITARIAS E. ¿Qué consideraciones se deben realizar para emplear una diferencia de temperaturas en el equipo de intercambiador de calor? a) Las pérdidas de calor son despreciables. b) No hay cambios parciales de fase en el sistema c) El coeficiente total de transferencia de calor U es constante en toda la trayectoria. d) Elcaudal del agua o aceite fluyen constantemente, obedeciendo los requerimientos de estado estable. e) El calor específico es constante en toda la trayectoria. f) El fluido dentro del tubo se calienta por vapor, habrá dos diferencias de temperatura distintas en los finales: una entre la pared del tubo y el líquido y otra en el otro extremo entre la pared del tubo y el líquido calentado.

Para elcálculo de la eficiencia global de los sistemas de intercambio de calor fue necesario conocer la manera en que los intercambiadores de calor individuales están conectados entre sí. F. ¿Cómo se conectan en el intercambiador de calor de tubos concéntricos y el intercambiador de calor de coraza y tubos? a) Intercambiador de calor Tubos Concéntricos: En serie b) Intercambiador de calor Tubos y Coraza:...