Diseño de un intercambiador de calor

Capítulo I
Introducción
1.1 Antecedentes
La comprensión concienzuda de las formas básicas de la Transferencia de Energía es un requerimiento fundamental de muchos cursos de Ciencias y de Ingeniería, por lo cual muchas empresas han creado dispositivos capaces de realizar diversos procesos enfocados a un mejor entendimiento de esta área.
Una de las diferentes formas de transferencia deenergía que encontramos en el campo de la ingeniería y en el medio ambiente es la transferencia de calor; que trata como su nombre lo dice; del intercambio de calor entre cuerpos materiales que se encuentran, a una diferencia de temperatura. Donde el calor transferido fluye del un cuerpo caliente a uno frio. Todo esto demostrado en base a diferentes análisis, por un lado, basado en las leyes dela termodinámica, y en las diferentes formas en que el calor se puede transferir, de las cuales pueden ser de tres tipos, a saber, conducción, convección y radiación; así también con un enfoque analítico demostrado por medio de ecuaciones diferenciales ordinarias debido a que el calor sólo se transfiere en medios que poseen una diferencia de temperatura y experimentalmente en base a dispositivos delaboratorio que nos demuestran el intercambio de energía calorífica en un enfoque físico.
En el instituto Tecnológico de Mérida la situación educativa se ve muchas veces limitada por la falta de recursos para la adquisición de equipos didácticos, o muchas veces los existentes son obsoletos.
La materia de transferencia de calor, es un claro ejemplo de esta problemática, ya que siendo una materiabásica en el conocimiento de la ingeniería a mecánica, el aprendizaje se realiza en un marco teórico, sin ninguna actividad de carácter práctico. Creemos que esta carencia de actividades se debe a que en el laboratorio de Metal-Mecánica no se cuenta con un equipo relacionado con esta asignatura, por lo cual hemos decidido darle una solución a este problema y elaborar un módulo de prácticas paraesta asignatura.

1.2 Planteamiento del problema
En este proyecto se propone el diseño y construcción de un modulo de prácticas para la materia de transferencia de calor, del Instituto Tecnológico de Mérida, en cumplimiento del temario de la materia, con referencia a las propiedades termodinámicas tales como, la eficiencia de un intercambiador de calor y su coeficiente global de transferenciade calor.

1.2.1 Enunciado del problema
Falta de experimentación en el tema de intercambiadores de calor en la materia de transferencia de calor. Ya que no se cuenta en la actualidad con alguna practica que ayude a un mejor entendimiento de los temas a tratar en el curso.

1.2.2 Formular el problema
El proceso de aprendizaje del curso de transferencia de calores es nada práctico, ya que nadade lo que se ve en el aula de clase se lleva a la vida real por falta de material didáctico. Por esta razón suponemos que la materia es tan difícil de comprender. (Anexo 1).

1.3 Propuesta de solución
Diseñar y construir un modulo de prácticas de intercambiador de calor de tubo y coraza para que el profesor que imparte la clase de transferencia de calor pueda hacer que sus alumnos entiendan deuna forma más clara la medición de algunas propiedades termodinámicas para la determinación de la eficiencia de un intercambiador de calor y su coeficiente global de transferencia de calor. Dicho modulo contará con una bomba, la cual será la encargada de hacer circular el refrigerante atreves del sistema, esta bomba será de una fuerza moderada con el fin de mantener un flujo moderado y evitar enla mayor medida posible el flujo turbulento, a su vez el sistema será diseñado para la utilización de dos tipos de refrigerantes, los cuales serán agua y anticongelante; la utilización de otro tipo de refrigerante no estará contemplada. Se utilizara también un enfriador, para que entre la salida y entrada del condensador, exista una caída de temperatura y no calentar demasiado el refrigerante, y...