Diseño de un calorímetro para la evaluación de los efectos de la formación de escarcha en los intercambiadores de calor

Rodríguez Valdés, Eduardo (2013) Diseño de un calorímetro para la evaluación de los efectos de la formación de escarcha en los intercambiadores de calor. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

Actualmente la industria de la refrigeración enfrenta retos importantes en cuanto a la reducción del consumo de energía eléctrica, debido al endurecimiento de las políticas nacionales para el ahorro de la energía eléctrica y con esto contribuir a la reducción de la contaminación ambiental, y generar beneficios para los consumidores a nivel nacional. En los últimos años se han venido desarrollando estándares más estrictos en cuanto al consumo de energía eléctrica en particular para la industria de la refrigeración doméstica y se tiene previsto que ´esta tendencia continúe así. Se han realizado estudios en el área de refrigeración comercial para identificar áreas de oportunidad en cuanto a las zonas de mayores pérdidas de energía y posteriormente generar nuevas tecnologías que permitan solucionar ´estos problemas, identificándose la reducción de la eficiencia del evaporador debido a la formación de escarcha en sus superficies como un área de oportunidad. Se pretende diseñar un calorímetro que bajo condiciones controladas, pueda reproducir el fenómeno de la formación de escarcha y además tenga la capacidad de medir los parámetros más importantes que contribuyen a la formación y crecimiento de la capa de escarcha, así como de la eficiencia del evaporador de prueba. Se propone un calorímetro tipo túnel de viento, como el más apropiado para simular las condiciones físicas que ocurren dentro de la zona del evaporador. El diseño de la parte aerodinámica del calorímetro se realizó con el apoyo de la dinámica de fluidos computacional, se analizó la transferencia de calor hacia las paredes mediante el método de resistencias térmicas, se realizó un análisis a la estructura de soporte del calorímetro, además de la selección de los actuadores y equipos de medición y control. Los resultados del diseño aerodinámico muestran un calorímetro con flujo uniforme en la sección de pruebas y capacidad de medición de la velocidad mediante la caída de presión a través de una tobera calibrada estándar ASME. Los resultados del análisis térmico muestran que las pérdidas de calor a través de las paredes del calorímetro son lo suficientemente pequeñas como para que un equipo de enfriamiento comercial de media tonelada de refrigeración pueda bajar la temperatura del aire en un periodo corto de tiempo. La selección del equipo muestra que es posible medir la temperatura de la superficie de la escarcha, así como obtener la eficiencia del evaporador, además de tener un ambiente controlado dentro del calorímetro.

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