TRANSFERENCIA DE CALOR

INTERCAMBIADORES DE CALOR

Presentadores: Dolores Matamoros Edgar Gmez Nava Josu Isa Prez Chias Alejandro Cecilio Rodrguez Pina Brisa Margely

ASIGNATURA:

TRANSFERENCIA DE CALOR

MEMORIA TECNICA

NOMBRE:

DEMOSTRACIN DEL PRINCIPO DE FUNCIONAMIENTO DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR DE MANERA PRCTICA

PRESENTADORES:

DOLORES MATAMOROS EDGAR GOMEZ NAVA JOSUE ISA PEREZ CHIAS ALEJANDRO CECILIO RODRGUEZ PINA BRISA MARGELY

INSTRUCTOR:

ING. BARRAGAN RUIZ FRANCISCO

SALINA CRUZ, OAX; A 13 DE JUNI0 DEL 2013.

INTRODUCCIN

Un intercambiador de calor es una pieza de equipo construido para una eficiente transferencia de calor de un medio a otro, en este caso de un fluido a otro. Los medios pueden estar separados por una pared slida, de modo que nunca se mezclan, o pueden estar en contacto directo. Se utilizan mucho en calefaccin, refrigeracin, aire acondicionado, centrales elctricas, plantas qumicas, plantas petroqumicas, refineras (Escalas ms grandes) y otro ejemplo sera el procesamiento de gas natural y tratamiento de aguas residuales. El ejemplo clsico de un intercambiador de calor se encuentra en un motor de combustin interna en que el fluido que circula conocido como refrigerante del motor fluye a travs del radiador, bobinas y aire fluye ms all de las bobinas, que enfra el lquido refrigerante. En esta ocasin elaboraremos un intercambiador de calor, al cual hemos nombrado Clima casero pues mostraremos el principio de funcionamiento del intercambiador de calor, basados en el funcionamiento de enfriamiento de un motor de combustin interna.

OBJETIVOS

Objetivo General: Nuestro objetivo general es elaborar y comprobar el funcionamiento de un intercambiador de calor, basados en el sistema de enfriamiento de un motor de combustin interna. Comprobar la diferencias de temperaturas que se generan al utilizar la energa geotrmica; despus de hacer el recorrido por el serpentn de cobre que elaboramos, al subir y recorrer el radiador la energa que est libere a travs de las aletas ser an de menor temperatura y nos ayudaremos con un ventilador para disipar la energa liberada. Con esto podremos analizar las diferentes temperaturas del fluido a travs del recorrido, y comprobaremos el principio de funcionamiento del intercambiador de calor de una prctica, basados en la Ley de Enfriamiento de Newton.

Objetivo Especfico: Comprobar la diferencia de temperaturas lograda con el intercambiador de calor. Utilizar la Energa Geotrmica ya que es una fuente de energa renovable. Mostrar el principio de funcionamiento del intercambiador de calor.

HIPTESIS Antes de comenzar con la elaboracin del intercambiador de calor el equipo formul la siguiente hiptesis, basados en la teora adquirida y comprobando la Ley de enfriamiento de newton, suponemos que el fluido al entrar al serpentn adquirir la temperatura de la tierra, subir ayudado con una bomba al radiador y descender un poco ms la temperatura, y la energa disipada por las aletas ser de menor temperatura. As ayudados con un ventilador el aire que fluya a travs ser de menor temperatura, con esto se lograr refrescar el ambiente cercano un poco ms que la temperatura ambiente.

METOLOGA Una vez que tenemos todos los materiales que utilizaremos en la realizacin de este proyecto, lo primero que haremos ser el serpentn de cobre basados en el diseo que realizamos antes de iniciar, para unir la tubera tendremos que soldar los codos a la lnea de cobre, mientras tomaremos las medidas necesarias para hacer los cortes de manguera que utilizaremos en los trayectos de bomba- radiador, radiador-serpentn, serpentn-bomba. Checaremos antes de iniciar que el radiador no presente ningn tipo de fuga. Cavaremos en a partir de nivel un agujero en forma rectangular de 1.30x.70 metros con una profundidad de 2 metros, para que el serpentn entre de manera cmoda.

MATERIALES A UTILIZAR

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Flexmetro. Un radiador de automvil. 5m de tubera de cobre (3/4) 16 codos de cobre (3/4) 4m de manguera industrial (3/4) 6 abrazaderas (3/4) 2 abrazaderas (1 ) 2 abrazaderas (1 ) 9. Una bomba de 0.250 w. 10. 2 cople reductores (1 a ) 11. Un cople reductor (1 a ) 12. Plasti acero 13. 1 cartucho de gas butano 14. Soplete 15. 4m de estao 16. Agua a temperatura ambiente (32 C) 17. Un ventilador de piso 18. 6 abrazaderas

Figuras 1 Muestra de algunas herramientas.

Figura 2 Muestra tub. de cobre cortada lista para soldar.

DESARROLLO 1. Para iniciar la elaboracin del proyecto primeramente decidimos elaborar el serpentn para esto medimos la tubera de cobre, y sealamos las distancias que habr entre el recorrido del fluido tomando en cuenta las tolerancias para los codos, despus cortamos la tubera de cobre utilizando el cortatubos, proseguimos a soldar las uniones entre la tubera y los codos.

Figura 1.1 Cortes de Tubera de cobre cada uno con 35 cm de longitud.

Figura 1.2 Unin de la tub. para el serpentn con soldadura.

Figura 1.3 Muestra del serpentn soldado por completo.

2. Una vez soldado todo el serpentn, hacemos las conexiones de la bomba. Conectamos las mangueras que irn de la bomba hacia el serpentn y de la bomba hacia el radiador. Tomando en cuenta las expansiones o reducciones sbitas de la tubera.

Figura 2.1 Bomba

Figura 2.2 Expansin sbita ( a 1 )

Figura 2.3 Muestra la conexin completa de la bomba.

3.- Una vez conectada la bomba y el serpentn listo, el prximo paso es cavar el espacio donde sepultaremos l serpentn. El agujero ser de forma rectangular con medidas de 1.30 x o.70 metros con una profundidad de 2 metros, para que podamos introducir el serpentn de manera cmoda, son obstruir la salida y/o entrada de fluido.

Figura 3.1 Muestra el inicio de excavacin.

Figura 3.2 Muestra del agujero cavado.

Figura 3.3 Probando el serpentn en el agujero.

4.-Una vez listos el serpentn y la instalacin hidrulica, el agujero donde sepultaremos el serpentn de cobre, lo que resta es cerciorarnos que no tengamos ninguna fuga, tanto el soldadura como en la unin de mangueras con la bomba y el radiador. Y verificar que la bomba sea suficiente para mover el fluido an con la diferencia de alturas.

Figura 4.1 Proceso de verificacin de fugas.

Figura 4.2 Verificacin de circulacin del fluido.

5.- Una vez que ya verificamos y no hay fugas, en la instalacin, para terminar proseguimos a tomar las temperaturas, en las diferentes zonas requeridas, como el fondo del agujero, el agua, la temperatura ambiente, etc.

LUGAR Fondo del agujero Superficie del agujero Agua antes de iniciar el recorrido Temperatura ambiente T. del aire impulsado por el ventilador pasando por el radiador. T. del agua del radiador T. de la arena que cubre el serpentn T. de la habitacin antes de encender el intercambiador

TEMPERATURAS ( C) 27.7 38 30.6 36 30 32 31.3 35.1

Figura 5.1 Temperatura tomada en el fondo del agujero.

Figura 5.2 Temperatura Ambiente

Figura 5.3 Temperatura de la arena

PRESUPUESTO DE INVERSIN

El presupuesto inicial de un intercambiador de calor hace referencia a la compra de diversos dispositivos como se muestran a continuacin. El presupuesto debe incluir los costos de los perfiles de cobre y todos los componentes internos y externos. Est presupuesto est presentado en $/MM.

CONCEPTO Codos de cobre () Tubera de cobre () Manguera Industrial () Manguera Industrial (1 ) Manguera Industrial (1 ) Cople Plstico (1 a ) Abrazaderas sinfn () Abrazaderas (1 ) Cople reductor (1 a ) Plasti acero Cartucho de Gas Butano 1 rollo de estao Goma Eva (Polmero Termoplstico)

NUM. DE PZAS. 16 5m 4m 1m 1m 2 6 4 1 1 lata 1 6m 3m

COSTO UNITARIO $ 14.50 $ 82.50 $ 11.00 $ 35.00 $ 31.50 $ 10.00 $ 6.50 $ 7.00 $ 12.5 $ 87.50 $ 32.50 $ 94.00 $ 12.50 TOTAL

COSTO TOTAL $ 232.00 $ 412.50 $ 44.00 $ 35.00 $ 31.50 $ 20.00 $ 39.00 $ 28.00 $ 12.50 $ 87.50 $ 32.50 $ 94.00 $ 37.50 $1,106.00

La primera fase de nuestra evaluacin del rendimiento financiero es evaluar el recurso de energa consumido por el intercambiador de calor. Hace falta evaluar lo siguiente: Gastos de capital y costos de explotacin. Fuentes de ingresos, que en este caso sera el ahorro de energa elctrica. Saber tarifas reguladas o certificaciones de obligacin de energas renovables. Tiempo del proyecto.

CONCLUSIN

El equipo llego a la conclusin con la realizacin de este prototipo de manera prctica que basados en la Ley de Enfriamiento de newton y apoyados con la energa geotrmica pudimos comprobar que efectivamente el principio de funcionamiento del intercambiador de calor se cumpli. Pues en las temperaturas hay una diferencial; considerando que ninguna de las temperaturas fue incrementada de manera forzada. Esto se debi al apoyo del radiador a la hora de liberar cierta energa con ayuda de las aletas del mismo, y para dispersar la energa liberada nos apoyamos de un ventilador de piso. Y recalcando el recorrido del fluido a travs del subsuelo nos dimos cuenta que este desciende su temperatura adquiriendo la temperatura de la tierra a una profundidad de 2 metros, dicha temperatura es menor a cualquiera tomada sobre el nivel del suelo.

CONSIDERACIONES

Los artculos como el radiador, la bomba y el ventilador utilizados en el proyecto, no aparecen costeados en el presupuesto de inversin, pues fueron donados por los padres de los presentadores del proyecto. Las temperaturas fueron tomadas con un termmetro digital, por lo que podran no ser exactas. Plantamos en intercambiador de calor al pie de una ventana, en un rea rectangular con permetro de 1.30 x 0.70 metros con una profundidad de 2 metros. El rea en que fue implementado el intercambiador de calor no est expuesto al sol, pues la mayor parte del da est cubierto por dos rboles cercanos al permetro; tambin dentro del permetro hay un desage casero de un lavadero que est a una distancia de 2.50 metros. Todo esto con el fin de mantener una temperatura baja en la tierra que cubre el serpentn.

ANEXOS

Un video, donde redactamos pas a paso el desarrollo del proyecto. Fotografas tomadas durante el desarrollo de la instalacin.

Figura 5.4 Intercambiador de calor instalado al pie de la ventana

Figura 5.5 Intercambiador de calor montado dentro de la habitacin

Figura 5.6 Serpentn cubierto con arena mojada con un espesor de 20 cm.