Termodinámica

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FACULTAD DE INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
Tema:
DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y PRUEBAS DE UN INTERCAMBIADOR DE SERPENTÍN Y CORAZA PARA UN BANCO DE TRAMPAS DE VAPOR 
Curso: 	
 	 	Termodinámica
 
Actividad: 	
 	 	Práctica Calificada – Final
 
Docente: 	 
 	 	Mg. Ing. Miriam Bravo Orellana
Integrantes: 	
- Arévalo Alamas Joseph (N00183828)
- Celiz Espinoza Araceli Patricia (N00175620)
- Lezama Gomez Belssy Hadith (N00099961)
- Nuñez Polo Sandra (N00174508)
- Zuñiga Palomino Daniel Diego(N00165000)
 	
 
N° de grupo: 	
 	2
 
 	
Fecha de entrega: 	 	
 	8/07/2021
 
LIMA– PERÚ
2021
 
ÍNDICE
1. 	Introducción. 3
2. 	Descripción y datos del proceso unitario. 4
3. 	Análisis. 5
4. 	Resultados. 7
5. 	Conclusiones y recomendaciones. 8
6. 	Referencias bibliográficas. 8
 
 
 
 
 
DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y PRUEBAS DE UN INTERCAMBIADOR DE SERPENTÍN Y CORAZA PARA UN BANCO DE TRAMPAS DE VAPOR 
1. Introducción
La aplicación de los inicios de Transferencia de calor en los procesos industriales es amplia. Es por ello por lo que el uso de estos se puede encontrar en aplicaciones concretas como en calefacción de locales y acondicionamiento de aire, producción de potencia, refrigeradores domésticos, radiadores de diversos tipos de automóviles, recuperación de calor de desecho y algunos procesamientos químicos. Básicamente un sistema de intercambiador de calor radica de recursos activos como por ejemplo de una matriz que contiene una superficie de Transferencia de Calor; elementos pasivos de distribución tanto como tanques, toberas de entrada y salida, cámara, tubo, etc. Esta superficie, es la que se encuentra en contacto con los fluidos y por medio de la cual el calor se transfiere por conducción. También se trata de dar a conocer la clasificación y aspectos importantes dentro de los intercambiadores de calor que en la actualidad se permanecen usando en las industrias.
Objetivos
 Objetivo general
Diseñar, fabricar y realizar los respectivos análisis de un intercambiador de calor de serpentín y coraza para el cardumen de trampas de vapor.
 Objetivos específicos
· Examinar el marco teórico de intercambiadores de calor de serpentín y coraza.
· Edificar un intercambiador de calor de serpentín y coraza aplicando las normas internacionales TEMA y ASME.
· Fabricar el intercambiador de calor de serpentín y coraza
· Comprobar el funcionamiento del intercambiador de calor mediante pruebas, y comparar los resultados teóricos con los prácticos.
· Preparación de guías de Laboratorio.
· Definir los costos de fabricación del intercambiador de calor.
 
2. Descripción y datos del proceso unitario
Pruebas realizadas en condiciones y procedimientos de laboratorio de JP ingeniería Mecánica. Mediante el desarrollo de la prueba, el correcto funcionamiento de la caldera, las líneas de vapor, las líneas de suministro de agua, la hermeticidad del intercambiador de calor y, sobre todo, el correcto funcionamiento de los equipos intercambiadores de calor. La corriente primaria es vapor saturado con una temperatura de dos presiones y manometría de 30 y 15 PSI respectivamente.
Se utiliza agua a temperatura ambiente como flujo secundario, y una bomba centrífuga de 1/2 HP que circula a través del serpentín interno del intercambiador, cerrándose y enfriándose para dar el condensado.
Se ha observado el correcto funcionamiento de los intercambiadores de calor y equipos de medida y control como manómetros, termómetros, indicadores de caudal y válvulas. 
DATOS DEL PROCESO:
Los equipos y equipos utilizados durante la prueba son: 
- Caldera: Una máquina diseñada para generar vapor saturado. Este vapor se produce por transferencia de calor a presión constante. Esta transferencia de calor calienta el líquido, que inicialmente está en estado líquido, y cambia de estado.
- Manómetro (0-160 PSI): Este es un dispositivo que mide la presión relativa en la que se detecta un líquido y es un manómetro de glicerina que se utiliza para mantener estable la aguja y reducir los errores de visualización debidos a las vibraciones durante la adquisición de datos.
- Termómetro: Rango 0-200 ° C.
- Manguera de alta presión (alfa gomman): Max-250 PSI.
- Visor: Nos ayuda a visualizar el nivel de condensado. 
-Bomba de Agua: ½: (Powermaq Germany) 
PROCEDIMIENTO
El primer proceso es prender la caldera de 10 BHP que distribuye el vapor para encontrar la eficiencia y así poder intercambiar el calor. Posteriormente, el arranque de la bomba de ½ HP consiste en hacer circular el agua fría por los serpentines del intercambiador de calor y condensar en el intercambiador de energía. Por lo tanto, concluimos que la transferencia de calor genera vapor a 150 ° C y una presión de 0 PSI. Tenemos como resultado que la presión de trabajo es 100 PSI.
Tabulación de resultados 
TIC = 130°C
PIC =30 PSI 
Eficiencia de Transferencia de calor : n =40%
3. Análisis
 Análisis de resultados
· Puede obtener mucha agua condensada para que podamos trabajar en un buen estado, con trampa de vapor.
· En comparación con la teoría, se obtiene una alta eficiencia(60%).
La eficiencia de los intercambiadores de calor de carcasa y bovinas 
Según los datos obtenidos de la prueba bajo presión de 30 PSI, la eficiencia del intercambiador de calor. A continuación se utiliza el valor obtenido con un caudal de agua de 0,4 kg/s para el cálculo.
Agua: 𝑇𝑒𝑛𝑡 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 = 18°𝐶 𝑇𝑠𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 = 70°𝐶 
Vapor: 𝑇_𝑒𝑛𝑡 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 = 150°𝐶
Características del agua a Temperatura media (44 ºC):
Densidad del agua: r = 998,62 Kg/m3 
Calor Específico: Cpa = 4180,39 J/kgºC 
Flujo Másico: 𝑚̇ _𝑎 = 0,4 kg/s 
La efectividad o eficiencia del cambio se obtiene de la ecuación.
 𝜀 = = 
 Usamos datos del fluido frío (es decir, agua) para calcular la tasa de transferencia de calor real.
 𝑄̇ = 𝐶𝑓(𝑇𝑠𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 − 𝑇𝑒𝑛𝑡 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎)
 𝐶𝑓 = 𝑚̇𝑓𝐶𝑝𝑓 = 𝑀𝑎𝐶𝑝𝑓 = 4180.39 ∗ 0.28 
𝐶𝑓 = 1186.32 𝑊/°𝐶
 𝑄̇ = 1186.32(70 − 18) = 61688.64 W
Calculamos la máxima tasa de transferencia de calor posible.
 𝑄̇𝑚𝑎𝑥 = 𝐶𝑚𝑖𝑛(𝑇𝑒𝑛𝑡 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 − 𝑇𝑠𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎) 
La razón de capacidad calórica mínima Cmin = Cf ya que el fluido caliente es un vapor de condensación Cc→ ∞. 
𝑄̇𝑚𝑎𝑥 = 1186.32(130 − 18) = 132867.84 𝑊 
𝜀 = = 0.46 
𝜺 = 46 %
5. CONCLUSIONES