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DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR DE TUBO

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by

Charlton Pretel Diaz

on 5 August 2015

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Transcript of DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR DE TUBO

ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN
En la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Ecuador, en la escuela de Ingeniería Mecánica, se buscó implementar el Laboratorio de Transferencia de Calor de la Facultad, por lo que los bachilleres en Ingería Mecánica Jairo L. Peñaloza Pérez y Fausto M. Urgilés Remache diseñaron y construyeron intercambiador de Calor de Tubo y Coraza, para implementar dicho laboratorio. La eficiencia del intercambiador de calor: tubos lisos y coraza es 17.02%. (Ref. 5)

En el Instituto Nacional Politécnico de México, se buscó implementar el Laboratorio de Investigación, por lo que la Doctora Rita Aguilar Osorio, en base a estudios de la industria Mexicana, resumió una metodología para el diseño de un intercambiador de tubo y coraza. Lo destacable del proyecto es que para la coraza se seleccionó el material acrílico, el cual al ser transparente permite observar el flujo que pasa por la coraza cuando el intercambiador está en pleno funcionamiento. Los fluidos utilizados fueron agua fría y agua caliente. (Ref. 7)

REALIDAD DEL PROBLEMA
La Universidad Nacional del Santa creada mediante la Ley N° 24035 del 20 de Diciembre de 1984, cuenta dentro de sus programas de formación profesional con la carrera de Ingeniería Mecánica. Los estudios de esta carrera están dirigidos a formar un profesional técnico, científico y sistemático en ingeniería, humanística y plenamente capacitado para la fabricación y montaje de máquinas y estructuras mecánicas diversas, así como al mantenimiento y reparación de máquinas, incluidas las de generación, transporte, transformación, distribución y uso de la energía, así también estructuras dinámicas, maquinaria, dispositivos y equipo industrial.

La facultad de Ingeniería, en la Escuela de Energía cuenta con los laboratorios de Energías Renovables, Termofluidos, Maquinas Térmicas, Electricidad y Maquinas Eléctricas y Procesos Térmicos, para el desarrollo de las prácticas, los cuales también son utilizados por los alumnos de la Escuela de Mecánica, y que en la mayor parte de estos se puede observar la falta de implementación con equipos de ensayo y evaluación.

INTERCAMBIADOR DE CALOR DE TUBO Y CORAZA
OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
OBJETIVO GENERAL:
Implementar el Laboratorio de ciencias térmicas de la Escuela Académico Profesional de Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional del Santa con Intercambiador de Calor de Tubo y Coraza 1-2.

ÁREA Y LÍNEA DE INVESTIGACIÓN
ÁREA: Producción y Competitividad
LÍNEA: Transferencia de Tecnología Metalmecánica
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿Cómo diseñar, construir y evaluar un Intercambiador de Calor de Tubo y Coraza 1-2 para implementar el laboratorio de Ciencias Térmicas de la Universidad Nacional del Santa, para fines didácticos?
DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR DE TUBO Y CORAZA 1-2 PARA FINES DIDÁCTICOS
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA
ALUMNOS:
-Gonzales Quintana, Pool
-Pretel Diaz, Charlton

ASESOR:

Ing. Cesar A. Falconí Cossío

HIPÓTESIS DE LA INVESTIGACIÓN
“Se diseña, construye y evalúa un intercambiador de calor de tubo y coraza 1-2 aplicando el método Bell-Delaware, y utilizando materiales reciclados.”
IMPORTANCIA Y JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO
La importancia del proyecto de investigación radica en el diseño, construcción y montaje de un equipo de práctica para el laboratorio de Ciencias Térmicas que servirá para cubrir la demanda de las prácticas de laboratorio de los cursos:

Termodinámica
Plantas Generadoras de Potencia
Máquinas Térmicas
Transferencia de Calor
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
Diseñar un Intercambiador de Calor de Tubo y Coraza 1-2 empleando el método Bell-Delaware.
Realizar los cálculos matemáticos para la determinación del área de transferencia de calor necesaria para un intercambiador de calor de tubo y coraza 1-2 según la geometría y el arreglo.
Determinar el coeficiente global de transferencia de calor del equipo a diseñar.
Determinar el factor de ensuciamiento y caídas de presión.
Construir un Intercambiador de Calor 1-2 bajo un proceso de manufactura factible, eficiente y adecuada.
Evaluar el Intercambiador de Calor 1-2 en todo los parámetros mediante la utilización de equipos específicos para su respectivo control.
LUGAR E INSTITUCIÓN DÓNDE SE REALIZARÁ EL PROYECTO
LOCALIDAD: Distrito de Nuevo Chimbote, Provincia de Santa, Departamento de Ancash.
INSTITUCIÓN: Universidad Nacional Del Santa
TIPO DE INVESTIGACIÓN
Por el análisis y alcance de los resultados: Experimental
IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES
Las variables para el presente trabajo de Investigación se consideran de la siguiente manera:
Variable Independiente: Método Bell-Delaware
Variable Dependiente: Intercambiador de Calor 1-2
DIMENSIONES E INDICADORES
Indicadores de la Variable Independiente:
Diámetro de la coraza
Diámetro, número y arreglo de tubos
Área de transferencia de calor
Cantidad de calor transferido
Variación de temperatura de los fluidos
Indicadores de la Variable Dependiente:
Tipo de material empleado
Método de ensamblaje
Factor de ensuciamiento adecuado
Caídas de presión
MÉTODO DE LA INVESTIGACIÓN
El presente trabajo de investigación es de aplicación para diseñar, construir y evaluar un intercambiador de calor de tubo y coraza 1-2, por lo que se utilizará el método experimental para cumplir con los objetivos trazados.
PROCEDIMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN
El procedimiento de la investigación comprenderá las siguientes etapas:
Revisión bibliográfica
Realización del diseño térmico
Realización del diseño mecánico
Construcción del equipo
Evaluación
Procesamiento de datos
Análisis e Interpretación de Resultados
Elaboración del Informe
DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN
El siguiente trabajo el diseño de investigación está involucrado en el paradigma del diseño en SERIE DE TIEMPO

O1, O2, O3, O4, X, O5, O6, O7, O8
POBLACIÓN Y MUESTRA
La población y muestra está constituida por muestra disponible (Intercambiador de calor 1-2)
TÉCNICAS Y FUENTES PARA LA OBTENCIÓN DE DATOS
Este proyecto de Investigación considera lo siguiente para la obtención de datos:
Recopilación y análisis de datos obtenidos.
Revisión bibliográfica
TRATAMIENTO DE LA INFORMACIÓN
El tratamiento de la información se realizará mediante la estadística general.
TÉCNICAS DE PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
Para el procesamiento de la información se utilizará un computador que contenga la plataforma Windows 10 y los programas compatibles con esta como: Exel y Word, y los programas de diseño AutoCAD y SolidWork. En cuanto al análisis de la información se hará mediante análisis estadístico.
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