C O ND ND E N S A C I O N P O R G O TA TA S
El vapor condensante puede ser una sustancia pura, una mezcla de sustancias condensables y no condensables, o una mezcla de dos o más vapores condensables. Un vapor puede condensar sobre una superficie fría en una de dos
formas, las cuales se describen por los términos goteo y película. Cuando una superficie sobre la que va a condensar un vapor está contaminada con una sustancia que impide que el condensado moje la superficie, el vapor condensará en forma de gotas, en lugar de hacerlo como una película continua, fenómeno que se conoce como condensación en forma de gotas. La condensación caracterizada por gotitas de diámetros variables sobre la superficie de condensación en lugar de una película continua de líquido, es uno de los mecanismos más eficaces de la transferencia de calor y con él se pueden lograr coeficientes de transferencia extremadamente grandes. En la condensación por gotas éstas se forman en los sitios de nucleación sobre la superficie y crecen como resultado de la condensación continuada, se juntan formando otras más grandes y resbalan hacia abajo cuando alcanzan cierto tamaño, despejando la superficie y exponiéndola al vapor. En este caso no existe película de líquido que oponga resistencia a la transferencia de calor. Como resultado, con la condensación por gotas se pueden logran coeficientes de transferencia que son más de 10 veces más grandes que los asociados con la condensación en película. Los coeficientes de transferencia grandes permiten a los diseñadores lograr una velocidad específica de transferencia de calor con un área superficial más pequeña y, por consiguiente, un condensador más pequeño (y menos caro). Por lo tanto, la condensación por gotas es el modo preferido en las aplicaciones de transferencia de calor.
El reto en este tipo de condensación no es lograrla sino
sostenerla
durante
largos
periodos.
La
condensación por gotas se logra al agregar una sustancia química promotora en el vapor, tratando con ésta la superficie o recubriéndola con un polímero, como el teflón, o con un metal noble, como oro, plata, rodio, paladio o platino. Los promotores usados incluyen diversas ceras y ácidos grasos, como los ácidos oleico, esteárico y linoico,
No
obstante,
pierden
su
efectividad
después de un tiempo, debido a la incrustación, la oxidación y la remoción del promotor de la superficie. Es posible sostener la condensación por gotas durante un año mediante los efectos combinados de recubrimiento de la superficie e inyección periódica del promotor en el vapor. Sin embargo, cualquier ganancia en la transferencia de calor debe tasarse contra el costo asociado con el sostenimiento de este tipo de condensación. Las observaciones más amplias e importantes sobre la condensación en gotas se han hecho con vapor de agua, aunque también se ha observado en etilenglicol, glicerina, nitrobenceno, isoheptano y otros vapores orgánicos. De ellas, los estudios sobre la condensación de vapor de agua sobre superficies de cobre ha atraído la mayor parte de la atención debido a su extendida aplicación en plantas generadoras que funcionan con vapor. P. Griffith (1983) recomienda estas sencillas correlaciones para la condensación por gotas del vapor de agua sobre superficies de cobre:
044 , ℎ = {51 104255+ 2310
22° < < 100° >°
en donde T sat se da en °C y el coeficiente de transferencia de calor, h por gotas se obtiene en W/m2 · °C. En general, los metales líquidos condensan en forma de gotas. La aparición de condensación en gotas depende fundamentalmente de que el líquido moje o no a
la superficie, de forma que el fenómeno cae dentro del campo de la química de las superficies. Una gran parte del trabajo experimental realizado sobre la
condensación en gotas del vapor de agua se resume en los siguientes puntos:
La condensación en gotas se obtiene sólo cuando el líquido no moja la superficie fría. En la condensación de vapor de agua se induce con frecuencia
por contaminación del vapor con gotas de aceite. Se mantiene con mayor facilidad sobre una superficie lisa que sobre una superficie rugosa.
La cantidad de contaminante o promotor que se necesita para provocar la condensación en gotas es muy pequeña y aparentemente basta con una capa mono molecular.
Los promotores efectivos de gotas son fuertemente adsorbidos por la superficie y las sustancias que sólo evitan el mojado son ineficaces. Algunos
promotores son especialmente efectivos sobre ciertos metales, como ocurre, por ejemplo, con los mercaptanos sobre aleaciones de cobre; otros promotores, tales como ácido oleico, son por lo general bastante efectivos. Algunos metales, tales como el acero y el aluminio, resultan difíciles de tratar para obtener condensación en gotas.
El coeficiente medio que se obtiene para la condensación en gotas alcanza
valores tan elevados como 115 kW/m2
°C (20 000 Btu/ft2
°F).
Aunque se han hecho algunos intentos para obtener beneficios prácticos de estos coeficientes elevados, induciendo de manera artificial la condensación en gotas,
este tipo de condensación es inestable y difícil de mantener, razón por la cual es un método poco común. Además la resistencia de la capa del vapor de agua condensado, incluso para la condensación en forma de película, es en general pequeña en comparación con la resistencia en el interior del tubo condensador, y el incremento en el coeficiente global es relativamente pequeño cuando se alcanza la condensación en gotas. Para fines de diseño se supone que la
condensación se produce en forma de película.
BIBLIOGRAFIA CENGEL, Y.. (2011). TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA . MEXICO: MC GRAW HILL. MC CABE, W.. (2007). OPERACIONES UNITARIAS EN INGENIERIA QUIMICA . MEXICO: MC GRAW HILL. WELTY, J.. (1999). FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA DE MOMENTO, CALOR Y MASA EDICION II. MEXICO: LIMUSA. DEPARTAMENTO DE ELECTROMECANICA. (-). TRANSFERENCIA DE CALOR: EBULLICION Y CONDENSACION. OCTUBRE, 2016, de UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN JUAN Sitio web: https://sites.google.com/site/tcmdefiunsj/tema-10
