4)2019-1_Gaytán Villarreal_Jesús Martin

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  1. Universidad de Sonora P R O F E S O R : M A R C O A N T O N I O N Ú Ñ E Z E S Q U E R A L U M N O : J E S Ú S M A R T Í N G A Y T Á N V I L L A R R E A L S E M E…
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  • 1. Universidad de Sonora P R O F E S O R : M A R C O A N T O N I O N Ú Ñ E Z E S Q U E R A L U M N O : J E S Ú S M A R T Í N G A Y T Á N V I L L A R R E A L S E M E S T R E 2 0 1 9 - 1 O P E R A C I O N E S U N I T A R I A S I I Departamento de Ingeniería Química y Metalurgia EXPOSICIÓN SEMESTRAL 7 de febrero de 2019
  • 2. EXPERIMENTOS Y CÁLCULOS DE LA TEMPERATURA DE UN CUARTO AFECTADA POR UN ENFRIADOR EVAPORATIVO DIRECTO DURANTE UN CLIMA CALUROSO Y SECO • WALEED A. ABDEL-FALEED (UNIVERSIDAD DE ASWAN, EGIPTO) • SOUBHI A. HASSANEIN (UNIVERSIDAD DE ASWAN, EGIPTO) Diario de Ciencias Ingenieriles, Universidad de Assiut Vol. 4, No. 3, pp.723-730, mayo de 2012
  • 3. Índice 1. INTRODUCCIÓN 2. TRABAJO EXPERIMENTAL 3. MODELO MATEMÁTICO 4. CONCLUSIÓN
  • 4. INTRODUCCIÓN
  • 5. INTRODUCCIÓN Aswan, Egipto ◦Temperatura durante el verano: >35 °C ◦Humedad relativa ≈ 20% ◦Clima óptimo para enfriador evaporativo Ubicación de Aswan en Egipto
  • 6. INTRODUCCION Factores que pueden afectar en la reducción de temperatura: ◦ Temperatura ambiente ◦ Humedad relativa del ambiente ◦ Tasa de flujo de aire enfriado ◦ Volumen del cuarto ◦ Efectividad del enfriador ◦ Carga térmica Carga térmica de un cuarto
  • 7. INTRODUCCIÓN Proceso de enfriamiento evaporativo: ◦ Es un proceso de humidificación adiabática ◦ Calor sensible del aire evapora el agua que entra en contacto ◦ Calor sensible se convierte en calor latente ◦ Disminuye temperatura de bulbo seco ◦ Aumenta vapor en el aire y humedad relativa Diagrama de una humidificación adiabática
  • 8. TRABAJO EXPERIMENTAL
  • 9. TRABAJO EXPERIMENTAL ◦ Los experimentos se llevaron a cabo en junio de 2010 ◦ La temperatura ambiente estaba en un rango de 30 a 46 °C ◦ Humedad relativa menor a 20% ◦ Se instaló un equipo en un cuarto vacío de 5.7 x 3.7 x 3.3 m³ ◦ La fuente de calor era la radiación solar Diagrama del experimento realizado Humidificador directo Bomba Abanico Aire enfriado Cuarto Escape
  • 10. TRABAJO EXPERIMENTAL ◦ La fuente de calor fue la radiación ◦ Las paredes estaban cubiertas por sombra, sólo el techo estaba expuesto directamente al sol ◦ Se midieron siete caudales de aire enfriado Q diferentes ◦ Se estuvo constantemente midiendo la velocidad y la temperatura del aire Aparato utilizado para leer la velocidad y la temperatura del aire
  • 11. TRABAJO EXPERIMENTAL ◦ Se determinó el perfil de velocidad del aire, con ello la velocidad media ◦ Con la velocidad media y el área de flujo, se obtuvo el caudal ◦ Las mediciones se hicieron a 36, 42 y 45 °C ◦ Se calculó la efectividad del enfriador para cada caso 𝜀 = 𝑇𝑎 − 𝑇𝑒 𝑇𝑎 − 𝑇 𝑊 • 𝑇𝑎 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 • 𝑇𝑒 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑎 𝑙𝑎 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑛𝑓𝑟𝑖𝑎𝑑𝑜𝑟 • 𝑇 𝑊 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑏𝑢𝑙𝑏𝑜 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑜 (1)
  • 12. TRABAJO EXPERIMENTAL Tiempo (min) Reduccióndetemperatura(°C) • V = Volumen del cuarto, m³ • Q = Caudal de aire, m³/s Reducción de temperatura contra tiempo, para Tₐ = 36 °C
  • 13. TRABAJO EXPERIMENTALReduccióndetemperatura(°C) Tiempo (min) • V = Volumen del cuarto, m³ • Q = Caudal de aire, m³/s Reducción de temperatura contra tiempo, para Tₐ = 42 °C
  • 14. TRABAJO EXPERIMENTALReduccióndetemperatura(°C) Tiempo (min) • V = Volumen del cuarto, m³ • Q = Caudal de aire, m³/s Reducción de temperatura contra tiempo, para Tₐ = 45 °C
  • 15. TRABAJO EXPERIMENTAL Reducción máxima de temperatura:Reducciónmáximade temperatura(°C) Volumen del cuarto / caudal de aire enfriado (s)
  • 16. MODELO MATEMÁTICO
  • 17. MODELO MATEMÁTICO ◦ Se puede tratar de predecir la reducción máxima de temperatura con un enfriador ◦ El valor de esta reducción depende de diversos factores: ◦ Temperatura del ambiente ◦ Humedad relativa ◦ Caudal de aire ◦ Volumen del cuarto ◦ Eficiencia ◦ Carga térmica
  • 18. MODELO MATEMÁTICO ∆𝑇 = 𝑓(𝑇𝑎, 𝐻𝑅, 𝑄, 𝑉, 𝜀, 𝑔, 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎) 1. Humedad relativa menor a 20% y constante 2. Eficiencia constante (75 – 78%) 3. Carga térmica constante en condiciones dadas 4. Teorema pi de Buckingham 𝜙 = 𝑔𝑉 5 3 𝑄2 ∆𝑇 = 𝑓 𝑇𝑎, 𝑔𝑉 5 3 𝑄2 = 𝑓(𝑇𝑎, 𝜙) (2) (3)
  • 19. MODELO MATEMÁTICO ◦ El comportamiento de los datos se asemeja a una curva Δ𝑇 = 𝐶1 𝜙2 + 𝐶2 𝜙 + 𝐶3 ◦ Las constantes empíricas son funciones de Tₐ, y pueden ser expresadas de la forma: 𝐶𝑖 = 𝐴𝑖 𝑇𝑎 𝑛 𝑖 + 𝐵𝑖 ◦ Combinando las dos ecuaciones, obtenemos Δ𝑇 = 𝐴1 𝑇𝑎 𝑛1 + 𝐵1 𝜙2 + 𝐴2 𝑇𝑎 𝑛2 + 𝐵2 𝜙 + (𝐴3 𝑇𝑎 𝑛3 + 𝐵3) (4) (5) (6)
  • 20. MODELO MATEMÁTICO ◦ Después de determinar las constantes A, B y n, se obtiene la ecuación: Δ𝑇 = −1.67 × 10−10 𝑇𝑎 + 9.5 × 10−9 𝜙2 − 0.0003𝜙 − 0.0043𝑇𝑎 1.7074 + 11.9099 (7) 𝜙 Reducciónmáximadetemperatura(°C)
  • 21. MODELO MATEMÁTICO ◦ Se puede aproximar al reducción de temperatura utilizando la ecuación 7, para diferentes Tₐ: Reducciónmáximadetemperatura(°C)
  • 22. CONCLUSIONES
  • 23. CONCLUSIONES ◦El estudio logró derivar una ecuación (7) capaz de predecir la reducción de temperatura en un clima caluroso y seco. ◦En condiciones diferentes, la predicción podría no ser tan efectiva
  • 24. ¡GRACIAS POR SU ATENCIÓN!
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