Diseño de un regenerador rotatorío para pre enfriar aire de renovación de un sistema de acondicionamiento de aire”

Un intercambiador de calor es un equipo el cual es usado para transferir energía térmica interna entre dos o más fluidos que se encuentran a diferentes temperaturas. Las típicas aplicaciones involucran calentamiento o enfriamiento de una corriente de un fluido en particular, o para recuperación de c...

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Detalles Bibliográficos
Autor Principal: Rodríguez Albán, Jorge Alberto (author)
Outros autores: San-Wong Macías, Zully Paola (author)
Formato: bachelorThesis
Idioma:spa
Publicado: 2010
Subjects:
Acceso en liña:http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/11073
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description Un intercambiador de calor es un equipo el cual es usado para transferir energía térmica interna entre dos o más fluidos que se encuentran a diferentes temperaturas. Las típicas aplicaciones involucran calentamiento o enfriamiento de una corriente de un fluido en particular, o para recuperación de calor de desecho de un sistema específico. Usualmente no hay partes móviles en los intercambiadores de calor, sin embargo hay excepciones como en los regeneradores rotatorios, en el cual la matriz es mecánicamente conducida a cierta velocidad para rotar y generar el proceso de recuperación de calor. El ahorro sustancial en los costos, peso y volumen pueden ser logrados con estos intercambiadores compactos, que vendrían a reemplazar a los de tubo y coraza, tan conocidos en nuestro medio. Hoy en día los intercambiadores de calor compactos juegan un papel dominante y esencial en los campos de la criogenia, aire acondicionado y refrigeración, recuperación de calor de desecho (de gases calientes) y en aplicaciones de alta tecnología. En este proyecto se toma como base la recuperación de la energía en un sistema de aire acondicionado, y se aplica a un sistema que está instalado actualmente en el Gimnasio de Profesores de la ESPOL. El objetivo es diseñar un regenerador rotatorio que permita aprovechar la mayor cantidad de energía que contiene el aire de desecho del sistema de aire acondicionado para poder pre enfriar aire de renovación. En este caso, se asume que no va a ocurrir cambios de fase de los fluidos, por lo que el regenerador solo transferirá calor sensible, más no latente. Dicho regenerador consiste de una matriz a través de la cual, corrientes de flujo caliente y frío fluyen periódica y alternadamente. El fluido frío entrega su energía al regenerador, luego el fluido caliente fluye a través del mismo pasaje, captando la energía previamente almacenada. La matriz es alternadamente expuesta a las corrientes de fluidos caliente y frío, y, para esto, se asume que las temperaturas de ambos fluidos y de la matriz son constantes de acuerdo a la posición de la matriz y tiempo. Para el diseño de regeneradores existen dos métodos numéricos desarrollados basados en la obtención de parámetros adimensionales; el método ε-NTU y el Método A-π; el primero empleado para regeneradores de tipo rotatorio y el segundo método empleado para regeneradores de tipo estacionario. Para el funcionamiento óptimo de estos equipos se debe tomar en cuenta que no se deben mezclar ambos fluidos ya que esto produce contaminación del aire de renovación que va a entrar al sistema y además altera la transferencia de calor, disminuyendo así la eficiencia del equipo. El movimiento periódico de la matriz es generado por un motor eléctrico, previamente seleccionado, y transmitido por medio de un eje de transmisión acoplado al motor.
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El ahorro sustancial en los costos, peso y volumen pueden ser logrados con estos intercambiadores compactos, que vendrían a reemplazar a los de tubo y coraza, tan conocidos en nuestro medio. Hoy en día los intercambiadores de calor compactos juegan un papel dominante y esencial en los campos de la criogenia, aire acondicionado y refrigeración, recuperación de calor de desecho (de gases calientes) y en aplicaciones de alta tecnología. En este proyecto se toma como base la recuperación de la energía en un sistema de aire acondicionado, y se aplica a un sistema que está instalado actualmente en el Gimnasio de Profesores de la ESPOL. El objetivo es diseñar un regenerador rotatorio que permita aprovechar la mayor cantidad de energía que contiene el aire de desecho del sistema de aire acondicionado para poder pre enfriar aire de renovación. En este caso, se asume que no va a ocurrir cambios de fase de los fluidos, por lo que el regenerador solo transferirá calor sensible, más no latente. Dicho regenerador consiste de una matriz a través de la cual, corrientes de flujo caliente y frío fluyen periódica y alternadamente. El fluido frío entrega su energía al regenerador, luego el fluido caliente fluye a través del mismo pasaje, captando la energía previamente almacenada. La matriz es alternadamente expuesta a las corrientes de fluidos caliente y frío, y, para esto, se asume que las temperaturas de ambos fluidos y de la matriz son constantes de acuerdo a la posición de la matriz y tiempo. Para el diseño de regeneradores existen dos métodos numéricos desarrollados basados en la obtención de parámetros adimensionales; el método ε-NTU y el Método A-π; el primero empleado para regeneradores de tipo rotatorio y el segundo método empleado para regeneradores de tipo estacionario. Para el funcionamiento óptimo de estos equipos se debe tomar en cuenta que no se deben mezclar ambos fluidos ya que esto produce contaminación del aire de renovación que va a entrar al sistema y además altera la transferencia de calor, disminuyendo así la eficiencia del equipo. El movimiento periódico de la matriz es generado por un motor eléctrico, previamente seleccionado, y transmitido por medio de un eje de transmisión acoplado al motor.El aire descargado de un sistema de aire acondicionado está a menor temperatura que el aire de renovación y al usar este aire para pre enfriar aire de renovación presenta ahorros energéticos, ya que al ingresar aire pre enfriado al sistema permite disminuir trabajo en la Unidad de Aire Tipo Paquete, consumiendo de esta forma, menos energía. Existen diferentes tipos de sistemas que permiten aprovechar esta energía, algunos de estos son intercambiadores de banco de tubos, regeneradores de tipo estacionario y rotatorio, los cuales han sido implementados en sistemas de aire acondicionado. En este proyecto de grado se presenta el proceso y resultados del Diseño de un Regenerador de tipo Rotatorio para pre enfriar aire de renovación de un sistema de acondicionamiento de aire existente aprovechando la energía que se desperdicia al desechar aire de descarga del sistema de aire acondicionado, que está en función de las renovaciones por hora que se requieren para mantener el confort necesario dentro del recinto. El sistema y condiciones de trabajo estudiados son los del Gimnasio de Profesores de la ESPOL, cuya área total es de 366,40 m2 y altura de 3,7 m que funciona con dos unidades de aire tipo paquete marca Lenox T Class,un equipo con capacidad de 10 Toneladas de Refrigeración y el otro con capacidad de 15 Toneladas de Refrigeración. La energía del aire descargado se va a almacenar en la matriz del regenerador y posteriormente al pasar por la matriz, el aire de renovación, proveniente del exterior, liberará energía haciendo que entre al sistema aire de renovación pre enfriado; asumiendo que la transferencia de calor entre los dos fluidos será de calor sensible y no latente, lo cual significa que no habrá condensación. Se describe un método numérico, el Método ε-NTU, tomando algunas consideraciones ya que dicho método se utiliza para analizar la eficiencia de un regenerador ya dimensionado; pero en este caso se parte de parámetros geométricos e hidráulicos para poder llegar al dimensionamiento del mismo. En dicha metodología se detallan las consideraciones de diseño; especificaciones del proceso; seguido del diseño termo-hidráulico, donde se escogen las características superficiales y geométricas de la matriz, para obtener las dimensiones del regenerador; finalmente se realiza el diseño mecánico del regenerador, seleccionando el motor y las dimensiones de la carcasa. Ya desarrollado lo anterior, se obtuvo como resultado las dimensiones del regenerador rotatorio para la aplicación antes mencionada, con una eficiencia dentro de los rangos; de esta forma se aseguró aprovechar la mayor cantidad de energía obteniendo una baja caída de presión. Después de obtener el regenerador con las características necesarias se especifica un procedimiento adecuado para la construcción del mismo. Finalmente se realizó un análisis de costos en base a los materiales necesarios y mano de obra para la construcción del regenerador. Y adicionalmente se estimó el ahorro, tanto energético como monetario, que se obtiene al implementar este tipo de equipo en el sistema de aire acondicionado del gimnasio de la Espol citado anteriormente.2010-07-142010-07-142010-07-14info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisapplication/mswordapplication/vnd.openxmlformats-officedocument.wordprocessingml.documentapplication/pdfapplication/postscripthttp://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/11073spainfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositorio Escuela Superior Politécnica del Litoralinstname:Escuela Superior Politécnica del Litoralinstacron:ESPOL2018-04-04T17:43:34Zoai:www.dspace.espol.edu.ec:123456789/11073Institucionalhttps://www.dspace.espol.edu.ec/Universidad públicahttps://www.espol.edu.ec/.https://www.dspace.espol.edu.ec/oaiEcuador...opendoar:14792025-07-26T03:28:40.133760trueInstitucionalhttps://www.dspace.espol.edu.ec/Universidad públicahttps://www.espol.edu.ec/.https://www.dspace.espol.edu.ec/oai.Ecuador...opendoar:14792025-07-26T03:28:40.133760Repositorio Escuela Superior Politécnica del Litoral - Escuela Superior Politécnica del Litoraltrue
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