Aplicación de aleaciones base cobre en sistemas

Anexo
Aplicación de aleaciones base cobre en sistemas extractores de calor
Registro 20071343
Resumen:
Se determinó el coeficiente de transferencia de calor y la eficiencia térmica de extractores de calor
hechos a partir de aleaciones cobre - aluminio. Para determinar el mejor extractor de calor, se
probaron diferentes configuraciones de aletas, de forma tal que se obtuvo la mejor relación área
volumen de aleta por unidad de masa del extractor de calor.
Introducción:
En la última década, la demanda y el consumo del cobre han aumentado considerablemente. La
activación de la industria del cobre, viene a la par con la demanda de nuevos materiales basados en
este metal. Entre las aplicaciones más importantes de este metal, se encuentran aquellas relacionadas
con la transmisión de energía.
Como es sabido, el cobre es un excelente conductor de calor, sin embargo es susceptible de oxidarse
si este metal se emplea a temperaturas superiores a los 500 /C. Por ello, este material no se utiliza
frecuentemente como medio extractor de calor en industrias como la petroquímica, la siderúrgica
y otras. En este proyecto, se establece la factibilidad de proteger al cobre de ser oxidado mediante
la adición de pequeñas cantidades de aluminio al cobre, de forma tal que la leación resultante, aún
presente una conductividad térmica aceptable.
Métodos y Materiales:
Se fabricó una aleación Cu - 4% en peso de aluminio en un horno de crisol basculante. Tal aleación
se maquinó de forma tal que se obtuvieron piezas planas de 10 cm de largo por 3 cm de alto por 5
de ancho. Una vez obtenidas estas preformas, se maquinaron sobre ellas diferentes rendijas de
manera tal que se obtuvieran diferentes aletas con diferentes relaciones área/volumen. Una vez
obtenidas las aletas, estas se montaron de acuerdo a lo esquematizado en las figuras 1 y 2
respectivamente.
Figura 1.
Diagrama de distribución de termopares y conexiones eléctricas del dispositivo
experimental
Figura 2.
Diagrama del dispositivo experimental empleado
Como se puede apreciar en la Figura 1, se conectaron una serie de termopares tipo K a un sistema
de adquisición de datos para determinar el cambio de temperatura en las aletas antes mencionadas;
al aplicar un chorro de aire a condiciones normales de presión y temperatura y diferentes flujos
volumétricos.
Resultados:
Con el dispositivo experimental mostrado en las Figuras 1 y 2, se obtuvieron gráficos como el que
aparece en la Figura 3:
Figura 3. Resultados experimentales
Con gráficos como el obtenido en la Figura3, se estimaron los coeficientes de transferencia de calor
y la eficiencia térmica de las aletas.