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Questions and Answers
¿Qué componente se usa en combinación con los BIET para analizar la transferencia de calor?
¿Qué componente se usa en combinación con los BIET para analizar la transferencia de calor?
El NUT siempre es mayor que 1.
El NUT siempre es mayor que 1.
False
¿Qué variables se conocen para calcular las condiciones de salida T2 y t2?
¿Qué variables se conocen para calcular las condiciones de salida T2 y t2?
T1, t1, W, w, CPC, CPF, A y U.
La eficiencia s del NUT es siempre menor que _____ .
La eficiencia s del NUT es siempre menor que _____ .
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Empareja los siguientes conceptos con su descripción adecuada:
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¿Cuál es uno de los objetivos principales de un intercambiador de calor?
¿Cuál es uno de los objetivos principales de un intercambiador de calor?
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Las corrientes de servicios participan en el balance de masas de la planta.
Las corrientes de servicios participan en el balance de masas de la planta.
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¿Qué tipos de corrientes existen en una planta de proceso?
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Los intercambiadores de ______ son aquellos donde los fluidos se mezclan intercambiando calor.
Los intercambiadores de ______ son aquellos donde los fluidos se mezclan intercambiando calor.
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Asocia el tipo de corriente con su descripción:
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¿Cuál es un ejemplo de una corriente de servicios?
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Menciona un criterio utilizado para la clasificación de los intercambiadores de calor.
Menciona un criterio utilizado para la clasificación de los intercambiadores de calor.
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¿Cuál es el principal objetivo de un balance de materia en un intercambiador de calor?
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Los balances de energía térmica se aplican solo cuando hay un cambio de fase en el intercambiador de calor.
Los balances de energía térmica se aplican solo cuando hay un cambio de fase en el intercambiador de calor.
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¿Cuáles son algunos de los datos necesarios para el cálculo de la transferencia de calor?
¿Cuáles son algunos de los datos necesarios para el cálculo de la transferencia de calor?
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En un intercambiador de calor, se desprecia la ____ frente al calor intercambiado Q.
En un intercambiador de calor, se desprecia la ____ frente al calor intercambiado Q.
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Relaciona los siguientes tipos de ecuaciones con su uso correspondiente:
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¿Cuál de las siguientes hipótesis es válida para un intercambiador de calor en estado estacionario?
¿Cuál de las siguientes hipótesis es válida para un intercambiador de calor en estado estacionario?
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En un intercambiador de contracorriente, las pérdidas de calor son despreciables frente al calor intercambiado Q.
En un intercambiador de contracorriente, las pérdidas de calor son despreciables frente al calor intercambiado Q.
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¿Qué se considera despreciable en un intercambiador de calor eficiente?
¿Qué se considera despreciable en un intercambiador de calor eficiente?
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Los valores experimentales de _________ son necesarios para calcular la transferencia de calor.
Los valores experimentales de _________ son necesarios para calcular la transferencia de calor.
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¿Cuál de las siguientes ecuaciones describe la relación entre la energía térmica y el fluido caliente en un intercambiador sin cambio de fase?
¿Cuál de las siguientes ecuaciones describe la relación entre la energía térmica y el fluido caliente en un intercambiador sin cambio de fase?
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El balance integral de energía térmica para el fluido frío indica que Qp es diferente de cero.
El balance integral de energía térmica para el fluido frío indica que Qp es diferente de cero.
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¿Cuál es el coeficiente global de transferencia de calor indicado en las ecuaciones?
¿Cuál es el coeficiente global de transferencia de calor indicado en las ecuaciones?
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La ecuación de transferencia de energía para un intercambiador se expresa como Q = U ∙ A ∙ ∆______.
La ecuación de transferencia de energía para un intercambiador se expresa como Q = U ∙ A ∙ ∆______.
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Relaciona los términos con sus definiciones:
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En un intercambiador sin cambio de fase, ¿qué se asume sobre el fluido?
En un intercambiador sin cambio de fase, ¿qué se asume sobre el fluido?
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La ecuación 67 = 5< ∙ 6' es correcta en el contexto de la energía térmica.
La ecuación 67 = 5< ∙ 6' es correcta en el contexto de la energía térmica.
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Define el término ∆T en el contexto de los intercambiadores de calor.
Define el término ∆T en el contexto de los intercambiadores de calor.
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En la ecuación que describe la transferencia de energía, el __ es un factor clave en el diseño del intercambiador.
En la ecuación que describe la transferencia de energía, el __ es un factor clave en el diseño del intercambiador.
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¿Qué representa la variable 5% en las ecuaciones?
¿Qué representa la variable 5% en las ecuaciones?
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¿Qué representa el parámetro R en el contexto de intercambiadores de calor?
¿Qué representa el parámetro R en el contexto de intercambiadores de calor?
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Las ecuaciones para intercambiadores de calor son válidas solo cuando hay un cambio de fase.
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¿Qué condiciones se suponen para que U sea constante?
¿Qué condiciones se suponen para que U sea constante?
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El valor de $F$ se puede calcular a partir de la ecuación $F = R ullet @QS ullet TD - TE$, donde $@QS$ es...
El valor de $F$ se puede calcular a partir de la ecuación $F = R ullet @QS ullet TD - TE$, donde $@QS$ es...
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Asocia las ecuaciones con sus correspondientes variables:
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¿Qué ocurre con el flujo (VX) si U es considerado constante?
¿Qué ocurre con el flujo (VX) si U es considerado constante?
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Los fluidos con baja viscosidad pueden ser considerados para ecuaciones con U constante.
Los fluidos con baja viscosidad pueden ser considerados para ecuaciones con U constante.
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Define qué es un salto térmico en el contexto de los intercambiadores.
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Cuando U se considera como un valor medio, la ecuación se expresa como $U = $[____] ∙ (W∙C−T)
Cuando U se considera como un valor medio, la ecuación se expresa como $U = $[____] ∙ (W∙C−T)
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La ecuación para la variación de U a lo largo del equipo no necesita condiciones específicas.
La ecuación para la variación de U a lo largo del equipo no necesita condiciones específicas.
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Study Notes
Transferencia de Energía y Operaciones
- Materia: Transferencia de energía y operaciones en ingeniería química e ingeniería en alimentos.
- Tema: Intercambiadores de calor – introducción, clasificación, y conceptos fundamentales.
- Introducción - Intercambio de calor en procesos: Hay dos tipos de corrientes en plantas de proceso: corrientes de proceso, y corrientes de servicio.
- Industria de procesos: Operaciones unitarias con transferencia de calor.
- Objetivos: Calentar o enfriar corrientes de procesos y modificar su estado de agregación (evaporación/condensación).
- Corrientes de proceso: Participan en los balances de masa de la planta (reactivos, productos de reacción, fracciones separadas, efluentes, etc.)
- Corrientes de servicio: No participan en los balances de masa de la planta, ej., vapor calefactor, agua de enfriamiento, etc.
- Corriente fluida que puede ceder calor (fluido caliente): Se transfiere calor a la otra corriente
- Intercambiador de calor: Dispositivo para intercambiar calor entre dos fluidos.
- Corriente fluida que puede recibir calor (fluido frío): Recibe calor por la otra corriente.
Clasificación de intercambiadores de calor
- Contacto directo: Dos fluidos se mezclan (ej., torres de enfriamiento)
- Indirecto: Fluidos separados por una pared. El calor se transfiere por convección/conducción a través de la pared.
- Regeneradores: Fluidos caliente y frío intercambian calor alternando el mismo espacio (Ej., regenerador rotatorio, lechos de sólidos, etc.)
- De estado estacionario: Caliente y frío se alimentan continuamente e intercambian calor en condiciones estables.
- Clasificación por servicio: Calentadores, enfriadores, recuperadores, condensadores, evaporadores.
Clasificación de intercambiadores de calor (continuación)
- Calentadores/enfriadores: Intercambian calor sensible sin cambio de fase.
- Recuperadores: Intercambian calor sensible sin cambio de fase.
- Condensadores: Utilizados para condensar un fluido caliente mediante el intercambio con un fluido frío sin cambio de fase del fluido frío.
- Evaporadores: Utilizados para evaporar un fluido frío mediante el intercambio con un fluido caliente.
Clasificación según la geometría
- Tubulares: Un fluido circula por el tubo interno y el otro por el espacio anular.
- Carcasa y tubos: Un fluido circula por tubos y el otro por la carcasa que los rodea.
- Placas: Placas corrugadas con corrientes alternadas.
- Compactos o de flujo cruzado: Para gases líquidos y gases. Aletas transversales.
- Otros: Diseño en espiral parecido al tipo de placas
Ecuaciones usadas en intercambiadores de calor
- Balances de materia y energía: Usados cuando hay cambio de fase.
- Ecuación de transferencia de calor: Velocidad de transferencia de calor (usando coeficientes de transferencia, superficie de intercambio, AT(diferencia de temperatura)).
- Información adicional: Datos de equilibrio, propiedades de corrientes, cálculos de coeficientes (ej. transferencia de calor), resistencias a la suciedad, etc.
Ecuaciones para intercambiadores sin cambio de fase
- Se analiza un intercambiador en contracorriente
- Hipótesis: Estado estacionario. Superficies fijas. Sin generación interna. No considerar la radiación en comparación con la convección. Pérdidas de calor despreciables
- Se establecen ecuaciones para el fluido caliente y frío.
- Se promedia e integra para obtener balances generales.
Ecuaciones adicionales para intercambiadores sin cambio de fase
- R≠1 y R=1 cálculos y análisis: diferentes arreglos en contracorriente y co-corriente.
- Ecuaciones de transferencia de energía: coeficientes globales de transferencia de calor (U), área de transferencia de calor (A), y diferencia de temperatura media logarítmica (ΔTlm).
- Co-corriente y contracorriente: Diferentes arreglos y sus análisis.
Objetivos de cálculo en intercambiadores de calor
- Diseño del intercambiador: Conocer las entradas (temp y caudal), con datos de salida, y un fluido frío.
- Simulación del funcionamiento: Se conocen entradas y se tiene diseño equipo.
- Obtención de datos experimentales: Se conocen diseño y se miden datos de las corrientes.
- Cálculo de A, U y AP: Obtención de área (A) , coeficiente de transferencia de calor (U), y caída de presión (ΔP).
- Determinación de coeficientes (ej. Rs, etc.): Obtener coeficientes de transferencia de calor.
Simulación de funcionamiento de intercambiadores
-
Número de unidades de transferencia (NUT).
-
Eficiencia (S): relación de calores transferidos en el proceso.
-
Se establecen fórmulas para ambos casos, contracorriente y co-corriente.
-
Explicación de variables (ej: diferentes arreglos posibles como co-corriente y contra-corriente).
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Description
Este cuestionario aborda la transferencia de energía y operaciones en ingeniería química, centrándose en los intercambiadores de calor. Aprenderás sobre la clasificación y conceptos fundamentales relacionados con las corrientes de proceso y servicio. Descubre la importancia de estas operaciones unitarias en la industria de procesos.
