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Introducción En este trabajo está presente el tema de condensadores termodinámicos del cual se verán las aplicaciones, usos, características entre otras, con el objetivo de dar a conocer sobre la información recolectada con la idea de ampliar el conocimiento sobre los condensadores. Pero, ¿que son los condensadores (termodinámicos)? Un condensador es una parte de la máquina frigorífica que va instalada fuera del recinto refrigerado, es un intercambiador térmico que convierte un fluido que la fase liquida desde su fase gaseosa mediante el intercambio de calor, disipando el calor que se ha absorbido al producto. La condensación se puede producir bien utilizando aire mediante el uso de un ventilador o con agua esta última suele ser en circuito cerrado con torre de refrigeración, en un río o la mar. La condensación sirve para condensar el vapor, después de realizar un trabajo termodinámico; por ejemplo, una turbina de vapor o para condensar el vapor comprimido de un compresor de frío en un circuito frigorífico. Cabe la posibilidad de seguir enfriando ese fluido, obteniéndose líquido subenfriado en el caso del aire acondicionado. Adopta diferentes formas según el fluido y el medio. En el caso de un sistema fluido/aire, está compuesto por un tubo de diámetro constante que curva 180° cada cierta longitud y unas láminas, generalmente de aluminio, entre las que circula el aire. Un condensador es un cambiador de calor latente que convierte el vapor en estado gaseoso en vapor en estado líquido, también conocido como fase de transición. El propósito es condensar la salida o extractor de vapor de la turbina de vapor para así obtener máxima eficiencia e igualmente obtener el vapor condensado en forma de agua pura de regreso la caldera. Condensando el vapor del extractor de la turbina de vapor, la presión del extractor, que está por encima de la presión atmosférica, es reducida hasta estar por debajo de la presión atmosférica, incrementando la caída de presión del vapor entre la entrada y la salida de la turbina de vapor. Esta reducción de la presión en el extractor de la turbina de vapor, genera más calor por unidad de masa de vapor entregado la turbina de vapor, por conversión de poder mecánico. ¿para qué es importante saber sobre los condensadores?

Es importante debido a que conociendo las partes, tipos y funcionamiento de los condensadores termodinámicos podías tener un mejor manejo de ellos. Sabiendo que su misión principal es condensar el vapor que proviene del escape de la turbina de vapor en condiciones próximas a la saturación y evacuar el calor de condensación (calor latente) al exterior mediante un fluido de intercambio (aire o agua). ¿Cuáles son las partes de los condensadores? Las partes son: Cuello: Se une a la turbina de vapor por la parte más estrecha, y la más ancha va soldada a la carcasa del condensador. Carcasa o cuerpo: Alberga los paquetes de tubos y las placas. Cajas de agua: Conectado a la entrada y a la salida del agua de refrigeración para que esta se reparta por todos los tubos de intercambio. Tubos: Elementos de intercambio térmico entre el agua y el vapor. Placas soporte: Placas perforadas situadas en el interior de la carcasa y atravesadas de forma perpendicular por los tubos. Impiden que los tubos puedan vibrar debido a su gran longitud. Placas de tubo: Dos placas perforadas que soportan los dos extremos de los tubos. Constituyen la pared de separación física entre la zona del agua de las cajas de agua y la zona de vapor del interior de la carcasa. Pozo caliente: Deposito situado en la parte inferior de la carcasa que recoge y acumula el agua que resulta de la condensación del vapor. Zona de enfriamiento de aire: Situada en el interior de los paquetes de tubos, protegida de la circulación de vapor mediante unas chapas para conseguir condiciones de subenfriamiento. Sistema de extracción de aire: Dispositivos que emplean vapor como fluidos o bombas. Succionan y extraen el aire del interior del condensador para mantener el vacío.

Objetivos Generales  Tener un conocimiento básico sobre los condensadores termodinámicos.  Ampliar mis conocimientos mientras investigando sobre el tema.

Específicos  Investigar sobre los antecedentes y recolectar toda la información disponible sobre el tema.  Conocer los tipos de condensadores  Composición física del condensador  Comprobar la información de que sea de una fuente confiable.

Marco teórico La máquina de condensación tiene orígenes por los años 1680 cuando el físico astrónomo Hyugen diseña un aparato de pistón donde el fluido es el aire caliente producido en una explosión que al enfriarse y contraerse este arrastra el émbolo, elevando un peso, Diez años después por (1690) Denise Papin sustituye el aire por vapor de agua y logra diseñar una caldera y generador de vapor muy eficiente , pero en 1712 Thomas Newcomen, con su socio Thomas Savery, construyó una máquina de vapor atmosférica encargada de condensar el vapor dentro del interior de un cilindro. Para evitar el desperdicio del vapor, Watt inventó en 1765 un condensador separado cuya función era permitir que la temperatura se mantuviera elevada en el cilindro. Luego en 1769 la maquina fue perfeccionada a gran medida con la aplicación del condensador aislado que conseguía que el cilindro no se enfriara cada vez que se inyectaba agua para condensar el vapor (Nieves, 2016) Los condensadores remueven el sobrecalentamiento del refrigerante producido por el compreso y así licúan el refrigerante para otro ciclo a través del sistema (Elonka, 1988).

La función principal del condensador en una central térmica es ser el foco frío o sumidero de calor dentro del ciclo termodinámico del grupo térmico. El condensador tiene por objetivo la disipación del calor absorbido en el evaporador y de la energía del compresor (Durango.C.A,2020)

Aplicaciones y usos Los condensadores se utilizan y se aplican en las Industrias de refrigeración, aire acondicionado, industria naval, producción de energía eléctrica, centrales térmicas, centrales nucleares. El propósito del condensador termodinámico es pues provocar el cambio de estado del vapor a la salida de la turbina para así obtener máxima eficiencia e igualmente obtener el vapor condensado en forma de agua pura de regreso al tren de generación de vapor. Las razones para condensar el vapor son tres: 

Se aprovecha el vapor a la salida de la turbina, cerrando el ciclo del agua



Se reduce la presión a la salida, incluso por debajo de la atmosférica, con lo que el salto de presión es mayor y por lo tanto el rendimiento y la potencia de la turbina aumentan

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El posterior aumento de presión del fluido puede realizarse en una bomba hidráulica, con un consumo energético menor que si se realiza en una caldera o en un compresor.

Los condensadores se pueden clasificar de la siguiente manera.



Condensadores de superficie (o condensadores de tipo no mezclador). En los condensadores de superficie, no hay contacto directo entre el vapor de escape y el agua de enfriamiento. está diseñado para condensar y des airear el vapor de escape de la turbina principal y proporcionar un disipador de calor para el sistema de derivación de la turbina. En los condensadores de superficie, no hay contacto

directo entre el vapor de escape y el agua de enfriamiento. El vapor extraído de las turbinas de LP se condensa al pasar sobre tubos que contienen agua del sistema de enfriamiento. En general, hay dos tipos de condensadores de superficie: 

condensador de superficie refrigerado por agua Los condensadores de agua son aquellos que utilizan agua como elemento secundario encargado de refrigerar el condensador para que el refrigerante pueda condensarse. Actualmente están prohibidos los sistemas que no recuperen el agua en sistemas cerrados o semicerrados (como las torres de recuperación) por una cuestión de ahorro energético. Por tanto, todos los sistemas de control de caudal constante que servían para regular el agua de entrada y tiraban a la cloaca están totalmente prohibidos.

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condensador de superficie refrigerado por aire Normalmente en estos condensadores el aire se hace circular de manera forzada a través de ventiladores que se pueden montar de manera que, o bien impulsan el aire sobre el conjunto de tubos aleteados o bien extraen el aire a través del condensador. Con el de extracción de aire se mejora la ventilación en los extremos. Los condensadores de aire pueden ser estáticos o de tiro forzado. Los más usuales son los de tiro forzado ya que al aumentar la velocidad del aire disminuye la superficie necesaria para realizar la condensación.

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Condensadores de chorro (o condensadores de tipo de mezcla). En los condensadores de chorro hay contacto directo entre el vapor de escape y el agua de enfriamiento. El proceso de condensación es muy rápido y eficiente, pero aquí se mezclan el agua de enfriamiento y el vapor condensado. El condensado no puede reutilizarse como agua de alimentación a las calderas. La temperatura del condensado es la misma que la del agua de enfriamiento que sale del condensador. Debido a la mezcla más íntima del vapor y el condensador de chorro de agua de enfriamiento, se requiere menos cantidad de agua de enfriamiento para la condensación del vapor.

Discusión A partir de la investigación y hallazgos obtenidos, los condensadores termodinámicos tienen aproximadamente casi IV siglos de creación y que mediante todos esos años fue evolucionando y cumpliendo labores y llegando a ser multifuncional para diversas áreas de investigación. Mediante sus tipos llegamos a saber la comparación de dichos condensadores donde, los condensadores de chorro requieren menos espacio de construcción y su construcción es más simple y su costo de capital es menor. A pesar de estas ventajas, los condensadores de chorro no son habituales en las centrales térmicas, especialmente debido a la pérdida de condensado. Por otro lado, los condensadores de superficie son voluminosos, requieren gran área y altos costos de capital. Pero estos costos de capital pueden recuperarse mediante la mejora de la eficiencia térmica (es decir, mayor ahorro) en el costo de funcionamiento.

Conclusión 

Concluimos que el intercambio de calor llega a realizarse en el interior del condensador



Los condensadores son importantes porque mejora y maximiza la eficiencia de las turbinas



El vapor condensado es depositado en el pozo de condensado y después extraído para su reutilización



El vapor es recuperado por medio del condensador

Bibliografía

Condensador, termodinámica – ingeniería.16 de marzo del 2020. Disponible en: https://amp.blog.buy-es.com/266697/1/condensador-termodinamica.html

Valiente Barderas, Antonio. Transferencia de calor. Capítulo VI. Disponible en: https://librosdrvaliente.files.wordpress.com/2015/09/capc3adtulo-6condensadores.pdf

Costa Segovia, Vicente. Condensadores. Slideshare. 12dej uni ode2016. Disponible en: https://es.slideshare.net/VicenteSegovia1/condensadores-62979408

CurioSfera. Quién inventó la máquina de vapor[en línea]. Paises Bajos: CurioSfera, 2021 [fecha de consulta: 08 de febrero de 2021] Disponible en: https://curiosfera-historia.com/quien-invento-la-maquina-de-vaporhistoria/#:~:text=Invento%20del%20condensador%20separado,circuito%20cerrado%20y%20no %20abierto.

NAVAS, Nestor. Diseño y construcción de una maquina de vapor de Newcomen. Proyecto Final de Carrera Técnicas Energéticas (Ingeniero de energía). Madrid: Universidad Politécnica de Madrid, 2015. Disponible en: https://core.ac.uk/download/pdf/148684742.pdf

DÍAZ, Luis. DISPOSITIVOS DE FLUJO ESTABLE - ESTADO ESTABLE [en línea]. Panamá: Blogger, 2007 [fecha de consulta 08 de febrero de 2021]. Disponible en: http://termodinamica-1aa131.blogspot.com/2013_06_26_archive.html

Anexos

Figura 1. Condensador de agua

Figura 2. Condensador de aire

Figura 3. Ecuación de continuidad de un condensador

Figura 4. Primera ley de la termodinámica para un condensador...