Enfriamiento De Tuberias
Páginas: 99 (24556 palabras)
Publicado: 1 de noviembre de 2015
REDISEÑO DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO PARA EL PROCESO DE
FABRICACIÓN DE TUBERÍA DE LA EMPRESA TERNIUM PLANTA CALI
JHON ALEXANDER QUICENO CUELLAR
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA Y MECÁNICA
PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA
SANTIAGO DE CALI
2013
REDISEÑO DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO PARA EL PROCESO DE
FABRICACIÓN DE TUBERÍA DE LA EMPRESA TERNIUMPLANTA CALI
JHON ALEXANDER QUICENO CUELLAR
Pasantía Institucional
Para optar por el titulo de
Ingeniero Mecánico
Director
JUAN RICARDO VIDAL
Doctor en Ingeniería Mecánica
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA Y MECÁNICA
PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA
SANTIAGO DE CALI
2013
Nota de aceptación:
Aprobado por el Comité de Grado
en cumplimiento de losrequisitos
exigidos por la Universidad
Autónoma de Occidente para
optar el título
de Ingeniero
Mecánico.
CARLOS HERNÁN APONTE
Jurado
CARLOS ALBERTO HERRÁN
Jurado
Santiago de Cali, Julio 12 del 2013
3
En primer lugar y de gran manera le dedico el alcance de esta meta a Dios por
estar conmigo en todo momento, por llevarme de la mano en cada etapa de mi
vida, por darme sabiduría e inteligenciapara avanzar en cada fase de mis estudios
y por ayudarme a superar las dificultades que con frecuencia surgen y forman
parte de la vida de todos.
A Rosalba Cuellar Montaño, mi madre, por ser la persona que me moldeo desde
mis primeros pasos, me acompaña y me acompañara en todas las etapas que he
vivido y las que me faltan por vivir.
A mi hermana y mi novia por demostrarme que están conmigo y puedocontar con
ellas.
Finalmente pero no menos importantes a la vida, la perseverancia, la energía para
hacer las actividades necesaria para culminar con éxito cada día regalado por
nuestro padres celestial.
4
AGRADECIMIENTOS
A Dios, por la vida prestada y por todas las bendiciones que me da todos los días,
a mi madre por ser la persona que hizo posible llegar al final de mi carrera por su
amorincondicional, apoyo moral y económico, a mi hermana por su apoyo y
confianza, a mis sobrinos por esa luz de esperanza, a mi abuelita por ese ejemplo
de valentía, a mis amigos y demás familia por la compañía y palabras de aliento y
a mis profesores por formarme académicamente.
5
CONTENIDO
Pág.
RESUMEN
14
INTRODUCCIÓN
15
1. ANTECEDENTES
17
2. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
18
2.1 PLANTEAMIENTODEL PROBLEMA
18
3. JUSTIFICACIÓN
20
4. OBJETIVOs
22
4.1 Objetivo general
22
4.2 Objetivos específicos
22
5. METODOLOGÍA
23
5.1 Tipo de investigación
23
5.1.1. Metodología aplicada
23
6. MARCO TEÓRICO
25
6.1 PROCESO DE CUSTOMIZADO
25
6.2 PROCESO DE SOLDADURA POR RESISTENCIA ELÉCTRICA (ERW)
29
7. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO
33
7.1 CARACTERIZACIÓN YFUNCIONALIDAD DEL SISTEMA DE
ENFRIAMIENTO ACTUAL
34
7.1.1. Tanque almacenamiento de soluble
34
7.1.2. Red de distribución y retorno
35
6
7.1.3. Temperatura de la lámina
43
7.1.4. Propiedades térmicas del soluble
46
7.1.5. Temperaturas del soluble en ciclo de enfriamiento
61
8. MODELACIÓN MATEMÁTICA
71
8.1 PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
71
8.2 MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR71
8.2.1. Transferencia de calor por conducción
71
8.2.2. Transferencia de calor por convección
71
8.2.3. Transferencia de calor por radiación
72
8.3 DIAGRAMA DE FLUJO DEL MODELÓ MATEMÁTICO
84
8.3.1. Hipótesis o consideraciones
85
8.4 SOLUCIÓN AL MODELÓ MATEMÁTICO
88
9. REDISEÑO DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO
97
9.1 VARIACIÓN DEL COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR
CONVECCIÓN
989.2 VARIACIÓN DEL ÁREA SUPERFICIAL
106
9.3 VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA DE ENTRADA DEL SOLUBLE A LA
ZONA DE ENFRIAMIENTO
108
9.4 RECOMENDACIONES DE DISEÑO
113
9.5 EFECTOS DE LA CONSERVACIÓN DE LA TEMPERATURA
113
9.5.1 Intercambiador de calor.
115
9.6 PROPUESTA FINAL DE DISEÑO
121
9.6.1. Diagrama de flujo del sistema de enfriamiento capítulos I y II
122
7
9.6.2. Diagrama de flujo...
FABRICACIÓN DE TUBERÍA DE LA EMPRESA TERNIUM PLANTA CALI
JHON ALEXANDER QUICENO CUELLAR
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA Y MECÁNICA
PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA
SANTIAGO DE CALI
2013
REDISEÑO DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO PARA EL PROCESO DE
FABRICACIÓN DE TUBERÍA DE LA EMPRESA TERNIUMPLANTA CALI
JHON ALEXANDER QUICENO CUELLAR
Pasantía Institucional
Para optar por el titulo de
Ingeniero Mecánico
Director
JUAN RICARDO VIDAL
Doctor en Ingeniería Mecánica
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA Y MECÁNICA
PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA
SANTIAGO DE CALI
2013
Nota de aceptación:
Aprobado por el Comité de Grado
en cumplimiento de losrequisitos
exigidos por la Universidad
Autónoma de Occidente para
optar el título
de Ingeniero
Mecánico.
CARLOS HERNÁN APONTE
Jurado
CARLOS ALBERTO HERRÁN
Jurado
Santiago de Cali, Julio 12 del 2013
3
En primer lugar y de gran manera le dedico el alcance de esta meta a Dios por
estar conmigo en todo momento, por llevarme de la mano en cada etapa de mi
vida, por darme sabiduría e inteligenciapara avanzar en cada fase de mis estudios
y por ayudarme a superar las dificultades que con frecuencia surgen y forman
parte de la vida de todos.
A Rosalba Cuellar Montaño, mi madre, por ser la persona que me moldeo desde
mis primeros pasos, me acompaña y me acompañara en todas las etapas que he
vivido y las que me faltan por vivir.
A mi hermana y mi novia por demostrarme que están conmigo y puedocontar con
ellas.
Finalmente pero no menos importantes a la vida, la perseverancia, la energía para
hacer las actividades necesaria para culminar con éxito cada día regalado por
nuestro padres celestial.
4
AGRADECIMIENTOS
A Dios, por la vida prestada y por todas las bendiciones que me da todos los días,
a mi madre por ser la persona que hizo posible llegar al final de mi carrera por su
amorincondicional, apoyo moral y económico, a mi hermana por su apoyo y
confianza, a mis sobrinos por esa luz de esperanza, a mi abuelita por ese ejemplo
de valentía, a mis amigos y demás familia por la compañía y palabras de aliento y
a mis profesores por formarme académicamente.
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CONTENIDO
Pág.
RESUMEN
14
INTRODUCCIÓN
15
1. ANTECEDENTES
17
2. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
18
2.1 PLANTEAMIENTODEL PROBLEMA
18
3. JUSTIFICACIÓN
20
4. OBJETIVOs
22
4.1 Objetivo general
22
4.2 Objetivos específicos
22
5. METODOLOGÍA
23
5.1 Tipo de investigación
23
5.1.1. Metodología aplicada
23
6. MARCO TEÓRICO
25
6.1 PROCESO DE CUSTOMIZADO
25
6.2 PROCESO DE SOLDADURA POR RESISTENCIA ELÉCTRICA (ERW)
29
7. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO
33
7.1 CARACTERIZACIÓN YFUNCIONALIDAD DEL SISTEMA DE
ENFRIAMIENTO ACTUAL
34
7.1.1. Tanque almacenamiento de soluble
34
7.1.2. Red de distribución y retorno
35
6
7.1.3. Temperatura de la lámina
43
7.1.4. Propiedades térmicas del soluble
46
7.1.5. Temperaturas del soluble en ciclo de enfriamiento
61
8. MODELACIÓN MATEMÁTICA
71
8.1 PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
71
8.2 MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR71
8.2.1. Transferencia de calor por conducción
71
8.2.2. Transferencia de calor por convección
71
8.2.3. Transferencia de calor por radiación
72
8.3 DIAGRAMA DE FLUJO DEL MODELÓ MATEMÁTICO
84
8.3.1. Hipótesis o consideraciones
85
8.4 SOLUCIÓN AL MODELÓ MATEMÁTICO
88
9. REDISEÑO DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO
97
9.1 VARIACIÓN DEL COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR
CONVECCIÓN
989.2 VARIACIÓN DEL ÁREA SUPERFICIAL
106
9.3 VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA DE ENTRADA DEL SOLUBLE A LA
ZONA DE ENFRIAMIENTO
108
9.4 RECOMENDACIONES DE DISEÑO
113
9.5 EFECTOS DE LA CONSERVACIÓN DE LA TEMPERATURA
113
9.5.1 Intercambiador de calor.
115
9.6 PROPUESTA FINAL DE DISEÑO
121
9.6.1. Diagrama de flujo del sistema de enfriamiento capítulos I y II
122
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9.6.2. Diagrama de flujo...
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