Desarrollo de un banco de pruebas para el estudio de intercambiadores de calor de tubos concéntricos para el laboratorio de sistemas térmicos de la escuela de ingeniería mecánica

Abstract

Los intercambiadores de calor son dispositivos fundamentales para comprender los fenómenos físicos que actúan en los procesos de transferencia de energía térmica. Es un equipo diseñado para transferir calor entre dos fluidos a diferente temperatura que entran en contacto entre sí. Se encuentran en variedad de aplicaciones, desde producción de energía en grandes plantas hasta en sistemas de calefacción doméstico. El Laboratorio de Sistema Térmicos de la Escuela de Ingeniería Mecánica es el escenario idóneo donde los estudiantes pueden complementar sus conocimientos teóricos asociados de las ciencias térmicas (Termodinámica y Transferencia de Calor), donde se estudian intercambiadores de calor. Para apoyar el proceso de formación de los estudiantes de ingeniería mecánica, así como de afianzar los conocimientos aprendidos en el curso de transferencia de calor, se construyó un banco de pruebas donde se pueda estudiar el fenómeno de intercambio de calor mediante intercambiadores de tubos concéntricos. Este proyecto de investigación desarrolló la construcción de un banco de pruebas a partir de recursos y equipos disponibles en el laboratorio. El banco permite variar caudal y condiciones de flujo, usando como fluidos de trabajo agua a una temperatura controlada y refrigerante proveniente de un ciclo por compresión. Se realizó un diseño experimental de 24 combinaciones para evaluar el desempeño del banco y se elaboró un modelo matemático usando lenguaje Python para el análisis de la diferencia media logarítmica de temperatura (LMTD) la efectividad - NTU.