material educativo hipermedia interactivo para el diseño termico de

MATERIAL EDUCATIVO HIPERMEDIA
INTERACTIVO PARA EL DISEÑO TERMICO DE
INTERCAMBIADORES DE CALOR
CONTARDO LEONIDAS SANTANA PACHÓN
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
FACULTAD DE INGENIERÍAS FÍSICO – MECÁNICAS
ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA
BUCARAMANGA
2004
MATERIAL EDUCATIVO HIPERMEDIA
INTERACTIVO PARA EL DISEÑO TERMICO DE
INTERCAMBIADORES DE CALOR
CONTARDO LEONIDAS SANTANA PACHÓN
Trabajo de Grado Para Optar Al Título De
Ingeniero Mecánico
Director
OMAR ARMANDO GELVEZ AROCHA
Ingeniero Mecánico
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
FACULTAD DE INGENIERÍAS FÍSICO – MECÁNICAS
ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA
BUCARAMANGA
2004
DEDICATORIA
A Contardo Leonidas Santana, mi padre.
AGRADECIMIENTOS
A todas las personas que ayudaron a la realización de este proyecto y a la
culminación de esta etapa, por su afecto, respaldo, confianza y desinteresada
colaboración oportuna.
A mis padres.
Contardo Leonidas Santana Pachón.
CONTENIDO
pág.
INTRODUCCIÓN
1
1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES
3
1.1 DEFINICIÓN DE INTERCAMBIADORES DE CALOR
3
1.2 MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
3
1.2.1 Conducción
1.2.2. Convección
4
1.2.3. Radiación
4
1.3 CLASIFICACIÓN DE LOS EQUIPOS DE TRANSFERENCIA DE
CALOR
4
1.3.1 Clasificación Según la Trayectoria de los Fluidos
4
1.3.2. Clasificación Según la Forma en que el Calor es Transferido
6
1.3.3. Clasificación Según la Aplicación
6
2. MANUAL DEL SOFTWARE MANUAL DE INTERCAMBIADORES
DE CALOR
8
2.1 INTRODUCCIÓN AL SOFTWARE
8
2.2. PRESENTACIÓN DEL SOFTWARE
10
3. MANUAL DEL SOFTWARE INTERCALOR2VIDAL.
16
3.1. INTRODUCCIÓN AL SOFTWARE
16
3.2. PRESENTACIÓN INICIAL
16
3.3. MÓDULO DE INTRODUCCIÓN DE DATOS
17
3.4. MÓDULO DE PROCESAMIENTO DE DATOS
19
3.5. MÓDULO DE PRESENTACIÓN DE RESULTADOS
24
CONCLUSIONES
28
RECOMENDACIONES
29
BIBLIOGRAFÍA
30
LISTA DE FIGURAS
pág.
Figura 1. Clasificación de los Intercambiadores de Calor
5
Figura 2. Pantalla Inicial
10
Figura 3. Pantalla de Primera Opción de Continuar
10
Figura 4. Pantalla de Destino y Opción de Continuar
11
Figura 5. Pantalla de Adición de Elementos
11
Figura 6. Pantalla de Finalización de Instalación
12
Figura 7. Pantalla de Ubicación de Instalación
12
Figura 8. Pantalla de Carga del Hipermedia
13
Figura 9. Pantalla de Entrada
13
Figura 10. Pantalla de Inicio de Navegación
14
Figura 11. Pantalla de Contenido por Tema
14
Figura 12. Pantalla de Botones de Navegación
15
Figura13. Pantalla de Presentación e Iniciación.
17
Figura 14. Selección.
17
Figura 15. Datos Lado Tubos.
18
Figura 16. Datos Lado Casco.
18
Figura 17. Opción de Continuar.
19
Figura 18. Pantalla de Cálculo.
19
Figura 19. Botón de Explicación.
20
Figura 20. Variables de la Pantalla de Cálculo.
20
Figura 21. Botón para Regresar.
20
Figura 22. Botón de Propiedades de los Fluidos.
20
Figura 23. Tabla de Propiedades de los Fluidos.
21
Figura 24. Botón para Continuar.
21
Figura 25. Pantalla del Cálculo de la LMTD.
21
Figura 26. Botón de Tablas para el factor de Corrección de la LMTD.
22
Figura 27. Tablas para el Factor de Corrección de la LMTD.
22
Figura 28. Pantalla De Calculo Del Haz De Tubos.
23
Figura 29. Datos del Haz de Tubos.
23
Figura 30. Resultados.
24
Figura 31. Resultados del DOTL.
25
Figura 32. Pantalla de Calculo de Bafles.
25
Figura 33. Pantalla de Resultados de Factores de Corrección.
26
Figura 34. Pantalla De Vista Frontal.
27
Figura 35. Pantalla De Vista Lateral.
27
RESUMEN
TÍTULO:
MATERIAL EDUCATIVO HIPERMEDIA INTERACTIVO PARA EL DISEÑO TERMICO DE
INTERCAMBIADORES DE CALOR *
AUTOR:
Contardo Leonidas Santana Pachón.
PALABRAS CLAVES:
Intercambiador de calor, Calderas, Condensadores, Torres de enfriamiento, Transferencia de
Calor, Conducción, Convección, Radiación.
DESCRIPCIÓN:
El objetivo de este proyecto es desarrollar un material educativo hipermedia interactivo, que
promueva la utilización de medios informáticos facilitando al estudiante de Ingeniería
Mecánica, el conocimiento experto en el diseño térmico de intercambiadores de calor, de
una forma ágil, didáctica, amigable y actualizada; que pueda además ser consultada por
profesionales para satisfacer requerimientos de la industria.
Para lograr este fin, el material hipermedia interactivo recopila la información y
documentación referente al tema y la muestra de una forma real y de fácil comprensión ya
que se auxilia con graficas, tablas, fotografías y videos que aclaran dudas , motivan a
investigar aun más y genera inquietudes, dispone también de un software de fácil manejo
que puede ser utilizado como una herramienta para el diseño térmico e hidráulico de
intercambiadores de calor de casco y tubo, por estudiantes de pregrado y/o profesionales,
además este material dispone de información y documentación de aplicaciones de
transferencia de calor como son calderas condensadores intercambiadores de platos y torres
de enfriamiento, en donde cada tema dispone de un video que acerca e instruye sobre una
realidad industrial. El algoritmo del programa se diseñó con base en las ecuaciones
matemáticas indicadas por los métodos de diseño utilizados actualmente, utilizando como
lenguaje de programación el Borland Delphi por su versatilidad y la facilidad con que
permite crear interfaces gráficas en un entorno de Windows. Para el desarrollo de la
hipermedia se utilizo el programa dream weber 2004 por su confiabilidad, además se usaron
otros paquetes como Corel Draw y Adobe premier 6.0, para hacer los gráficos y el material
audiovisual.
El resultado es un material didáctico, de fácil manejo que disminuye el tiempo de consulta y
aprendizaje, que enseña, y realiza una aproximación a la industria, generando inquietudes,
que permite solucionar una amplia variedad de problemas concernientes al diseño térmico
de los intercambiadores de calor de casco y tubos en forma rápida, presentado los
resultados en un formato claro y de fácil interpretación, convirtiéndose en una herramienta
útil tanto para estudiantes y profesores como para ingenieros.
*
Trabajo de Grado
SUMMARY
TITLE:
EDUCATIONAL MATERIAL INTERACTIVE HIPERMEDIA FOR THE THERMAL DESIGN
OF HEAT EXCHANGER *
AUTHORS:
Contardo Leonidas Santana Pachón.
KEY WORDS:
Heat exchanger, Boilers, Condensers, Cooling Towers, Transfer of Heat, Conduction,
Convection, Radiation.
DESCRIPTION:
The objective of this project is to develop a material educational interactive hipermedia that
promotes the use of computer means facilitating to the student of Mechanical Engineering,
the expert knowledge in the thermal design of heat exchanger, in an agile way, didactics,
friendly and up-to-date; that it can also be consulted by professionals to satisfy requirements
of the industry.
To achieve this end, the material interactive hipermedia gathers the information and
documentation with respect to the topic and the sample in a real way and of easy
understanding since is aided with graphic, charts, pictures and videos that clarify doubts,
motivate to even investigate more and it generates restlessness, it also has a software of
easy handling that can be used as a tool for the thermal and hydraulic design of shell and
tube heat exchanger, for students and/or professionals, this material also has information and
documentation of applications of transfer of heat like they are boilers condensers
intercambiadores of plates and cooling towers where each topic has a video that brings near
and it instructs about an industrial reality. The algorithm of the program was designed with
base in the mathematical equations indicated by the design methods used at the moment,
using as programming language the Borland Delphi for its versatility and the easiness with
which it allows to create graphic interfaces in an environment of Windows. For the
development of the hipermedia you uses the program dream weber 2004 for their
dependability, also other packages like Corel Draw and Adobe premier 6.0 were used, to
make the graphics and the audiovisual material.
The result is a didactic material, of easy handling that the time of consultation and learning
that he/she teaches, diminishes and he/she carries out an approach to the industry,
generating restlessness that it allows to solve a wide variety of concerning problems to the
thermal design of the intercambiadores of helmet heat and tubes in quick, presented form the
results in a clear format and of easy interpretation, becoming a tool useful point for students
and professors like it stops engineers.
*
Degree Work.
INTRODUCCIÓN
Este trabajo gira alrededor de la necesidad de modernización de la educación
en ingeniería mecánica, con medios informáticos que faciliten la enseñanza,
aceleren el acceso a la información y disminuyan el tiempo de aprendizaje,
dejando herramientas de consulta además de solución de problemas para los
ingenieros en ejercicio de su profesión.
Con este trabajo también pretendemos combatir el problema del manejo
obsoleto de los medios de educación con que se cuenta, teniendo conciencia
que es un proceso muy largo.
La presente tesis de grado se inscribió con el titulo Material Educativo
Hipermedia Interactivo Para el Diseño Térmico de Intercambiadores de Calor
pero para su desarrollo se llamo Manual de Intercambiadores de Calor.
El contenido de este trabajo esta dividido en cuatro grupos: Calderas,
Condensadores, Intercambiadores de Calor y Torres de Enfriamiento, cada
uno con su respectivo índice en donde se encuentra la información
correspondiente a cada tipo de equipo, incluyendo material audiovisual y su
bibliografía correspondiente en cada uno de los índices.
Esta ayuda didáctica permitirá adquirir el conocimiento de una forma
sencilla, rápida, amigable y muy ilustrada, aclarara dudas, generara
inquietudes y cuestionamientos en los estudiantes, por esta razón también
exigirá a los docentes en su preparación; será una herramienta útil para los
grupos de investigación y para los profesionales.
Dispone también de un programa para el diseño térmico de los
intercambiadores de calor de casco y tubo que permite su modelamiento y
cálculo con soluciones rápidas, sin atropellar el criterio ingenieril.
El capítulo 1 tiene como fin presentar los conceptos fundamentales y bases de
este proyecto que son utilizados en cada una de las aplicaciones y por el
proyecto mismo.
En el capítulo 2, se presentan las características y manual del Manual de
Intercambiadores de Calor.
El capítulo 3 muestra las características y manual del software para el cálculo
de los intercambiadores de casco y tubos.
12
1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES
1.1 Definición de Intercambiadores de Calor
Un equipo de intercambio de calor es el que transfiere energía térmica desde
una fuente o un fluido a alta temperatura hacia un fluido a baja temperatura
con ambos fluidos moviéndose a través del aparato.
Esta transferencia puede realizarse por contacto directo entre los fluidos o a
través de una pared que separa la fuente y el fluido o los fluidos.
1.2 Mecanismos De Transferencia De Calor
Se reconocen tres modos diferentes de transmisión de calor, los cuales son:
Conducción, Convección y Radiación. El segundo modo no cumple
estrictamente con la definición de transferencia de calor, ya que para su
operación también depende del transporte mecánico de masa, pero como en
la convección se efectúa transmisión de energía desde regiones de
temperatura más alta a regiones de temperatura más baja, ha sido
generalmente aceptado el término transferencia de calor por convección.
1.2.1 Conducción. Es un proceso mediante el cual fluye el calor desde una
región de alta temperatura a otra de baja temperatura dentro de un medio
(sólido, líquido o gaseoso), o entre medios diferentes que estén en contacto
físico directo.
La energía se transmite por comunicación molecular sin desplazamiento
apreciable de las moléculas.
1.2.2. Convección. Es un proceso de transporte de energía por la acción
combinada de conducción de calor, almacenamiento de energía y movimiento
de mezcla. Tiene gran importancia como mecanismo de transferencia de
energía entre una superficie sólida y un líquido o un gas.
1.2.3. Radiación. Es un proceso por el cual fluye calor desde un cuerpo de
alta temperatura a otro de baja temperatura, cuando éstos están separados
por un espacio que incluso puede ser el vacío.
1.3 Clasificación de los Equipos de Transferencia de Calor.
Existen varias formas de clasificar los equipos de transferencia de calor, pero
las más usuales son las siguientes.
1.3.1 Clasificación Según la Trayectoria de los Fluidos. De acuerdo a las
trayectorias de los fluidos que intervienen en el proceso, los equipos pueden
clasificarse así.
4
Figura 1. Clasificación de los Intercambiadores de Calor
a. Flujo en paralelo: En esta distribución los fluidos caliente y frío entran por
el mismo extremo de la unidad, fluyen a través de el en la misma dirección y
salen por el otro extremo.
b. Flujo en contracorriente: Distribución en la que los fluidos entran por
extremos opuestos de la unidad y fluyen en direcciones opuestas.
c. Flujo cruzado de un solo paso: Distribución en donde un fluido se
desplaza dentro de la unidad perpendicularmente a la trayectoria del otro.
d. Flujo cruzado de pasos múltiples: En esta distribución un fluido se
desplaza transversalmente en forma alternativa con respecto a la otra
corriente de fluido.
La diferencia básica entre estos cuatro tipos es el área relativa de transferencia
de calor en condiciones similares.
5
1.3.2 Clasificación Según la Forma en que el Calor es Transferido. Según la
forma en que el calor es transferido, los equipos de transferencia de calor se
clasifican en tres categorías.
a. Regeneradores: En estos equipos las dos corrientes de fluidos utilizan la
misma vía de forma alternada, cuando pasa el fluido caliente el cuerpo del
intercambiador absorbe el calor que es cedido cuando pasa el fluido frío.
b. Intercambiadores de calor tipo cerrado: En este tipo de equipos, la
transferencia de calor se realiza a través del cuerpo que separa las dos
corrientes fluidas, este cuerpo puede ser un tubo, una placa o una pared que
evita el contacto entre los fluidos.
c. Intercambiadores de calor tipo abierto: Estos equipos realizan el
intercambio de calor entre los fluidos permitiendo el contacto directo entre
ellos.
1.3.3 Clasificación Según la Aplicación. Es esta la clasificación mas practica,
general y conocida por todas las personas que de una manera u otra se han
involucrado con estos equipos, por que cada equipo recibe un nombre
preciso. En este manual se consideran los siguientes equipos.
a. Calderas: Se llama caldera a un equipo que genera vapor para fuerza,
procesos industriales o para obtener agua caliente.
Son equipos diseñados para transmitir el calor procedente de una fuente
externa o la combustión de algún material, a un fluido que puede ser agua o
pueden ser líquidos térmicos o mercurio, en cuyo caso se llaman
vaporizadores.
Pero sea cual fuere el producto final que será muy seguramente vapor debe
ser generado y suministrado con un mínimo de perdidas.
b. Condensadores: Los condensadores son aquellos equipos que convierten
un fluido en estado gaseoso (vapor) a su estado líquido por medio de
6
transferencia de calor hacia un medio de enfriamiento, que es otro fluido
(líquido o gaseoso), con una temperatura menor a la temperatura del vapor a
condensar.
c. Torres de enfriamiento: Una torre de enfriamiento es un equipo que utiliza
la transferencia de calor y de masa para enfriar un líquido de trabajo, que
entregara el calor por difusión y convección a una corriente de aire frío,
debido a la existencia del contacto directo entre los fluidos se eliminan
algunas resistencias al flujo de calor.
d. Intercambiadores de calor de casco y tubos: Los intercambiadores de tipo
casco y tubos son aquellos en los cuales ocurre transferencia de calor entre
dos corrientes fluidas que no se mezclan o que no tienen contacto entre sí.
Las corrientes de fluido que están involucradas en esa forma, están separadas
entre sí por una pared de tubo, o por cualquier otra superficie que esta
involucrada en el camino de la transferencia de calor.
e. Intercambiadores de calor de platos: Los intercambiadores de placas o
platos es una maquina térmica consistente en una estructura y placas
metálicas, generalmente corrugadas y montadas a presión, que forman el área
necesaria para la transferencia de calor, con orificios de acuerdo a la
disposición de flujo.
7
2. MANUAL DEL SOFTWARE
2.1 Introducción Al Software
Ha sido el desarrollo industrial el artífice de la evolución de los elementos
que utiliza,
optimizando sus procesos y aplicaciones, no podía suceder
menos en los equipos que utilizan la transferencia de calor como parte
fundamental en las aplicaciones que así lo han requerido.
En este manual se encuentra la información de cuatro grupos de equipos de
intercambio de calor: calderas, condensadores, torres de enfriamiento y de
intercambiadores de calor dividido en intercambiadores de placas y de casco
y tubos. Esto se debe a que son los más representativos en las industrias.
Este capítulo tiene por objeto mostrar como se instala y como se inicia la
navegación en el software.
Algunas de las características del material hipermedia interactivo son:
- Esta dividido en cuatro grupos principales, pero se tratan cinco tipos de
equipos.
-Dispone de un programa que realiza el cálculo térmico e hidráulico de
intercambiadores de calor de casco y tubos.
- Cada grupo principal tiene su respectivo índice con un número total de
ítems de 186.
-Cuenta con cinco videos explicativos de los temas tratados en el software.
-Tiene 403 gráficas y 86 Tablas.
- En cada índice hay un ítem de bibliografía con la bibliografía utilizada para
cada grupo.
-Dispone de ayudas y de buscador.
Para aclarar las posibles dudas en la definición del material elaborado se
tienen las siguientes definiciones.
-Hipermedia: Se define como la fusión de un hipertexto con la multimedia. Es
importante diferenciar los sistemas multimediales de los hipermediales; un
hipermedio puede incluir texto, video, imágenes y sonido como en los
sistemas multimediales, la gran naturaleza de navegación que permite la
hipermedia, de modo que todo el sistema hipermedial es multimedia.
- Hipertexto: Se define como la versión no lineal de un texto, significando
esto que se puede examinar la información en el orden en que se desee con
solo seleccionar el tópico de interés. Provee una nueva forma de organizar y
acceder a cualquier tipo de información en la cual los datos son almacenados
en una red de nodos conectados con enlaces; esta forma de representación de
datos presenta una fuerte analogía con la asociatividad de la mente humana y
las redes semánticas como estructura de representación del conocimiento.
-Interactividad: Se considera que un producto es interactivo cuando el
usuario puede participar en la evolución del mismo, navegando entre sus
páginas de información, introduciendo y seleccionando datos mediante los
dispositivos de entrada. En definitiva se establece un dialogo entre el usuario
y la aplicación.
- Sistemas Hipermediales: La diferencia mas clara entre un sistema
multimedial y uno hipermedial es la navegación, el primero maneja imagen,
video y sonido en línea; el segundo le brinda al usuario la opción de elegir lo
que desea ver.
9
2.2. Presentación Del Software
Al colocar el CD en la unidad del computador, el programa iniciara su
instalación de forma automática.
Figura 2. Pantalla Inicial
Luego aparece la primera opción de continuar la instalación, en donde se
debe seguir la respectiva indicación.
Figura 3. Pantalla de Primera Opción de Continuar
10
Si continua aparecerá la segunda opción de continuar, solicitando el
directorio de ubicación y la instrucción para continuar.
Figura 4. Pantalla de Destino y Opción de Continuar
Luego aparecerá una opción en donde puede agregar elementos y continuar.
Figura 5. Pantalla de Adición de Elementos
Después de esto aparecerá el anuncio en donde queda instalado y faltara
solamente aceptar.
11
Figura 6. Pantalla de Finalización de Instalación
Sin embargo recuerde siempre que para ejecutar este material deberá tener
colocado el CD del software en el equipo, de lo contrario no funciona.
Luego de este proceso de instalación puede proceder a ejecutarlo desde
tesis.exe, sin embargo si tiene dudas puede recurrir a la carpeta de ayuda.
Figura 7. Pantalla de Ubicación de Instalación
Al ejecutar tesis.exe, aparecerá una pantalla donde advierte la carga del
material de la hipermedia.
12
Figura 8. Pantalla de Carga del Hipermedia
Luego de esto aparecerá la pantalla principal en donde encontrara varias
opciones para navegar a través de la hipermedia, una es haciendo clic en el
botón Entrar, otra es seleccionando la opción de consulta desde el menú
Contenido y la otra es desde la flecha de la esquina superior izquierda.
Figura 9. Pantalla de Entrada
Si su opción es por Entrar, la siguiente pantalla será en donde pueda
comenzar a seleccionar el tema que desea consultar, esto podrá realizarlo
ubicando el puntero sobre el tema escogido y haciendo clic sobre el.
13
Figura 10. Pantalla de Inicio de Navegación
Al ejecutarlo de esta manera se despliega el índice del tema escogido en
donde podrá escoger el subtema deseado.
Figura 11. Pantalla de Contenido por Tema
14
Luego de consultar el tema podrá dirigirse a donde desee haciendo clic en los
botones que se encuentran en la parte inferior de cada pagina.
Figura 12. Pantalla de Botones de Navegación
En caso de alguna duda que surja durante la ejecución podrá solucionarla
desde el menú ayuda.
Para salir vaya al menú de contenido y escoja salir. La próxima ves que
ejecute el hipermedia, este no se instalara sino que simplemente se iniciara
quedando listo para navegar, recuerde que debe tener el CD en el equipo,
para poder utilizar el material hipermedia.
15
3. MANUAL DEL SOFTWARE INTERCALOR2VIDAL
3.1. Introducción Al Software
Este software se realizo en Borland Delphi 6, por su actualidad y facilidad de
manejo y programación, se advierte que para poder ejecutar el software
INTERCALOR2VIDAL debe tener instalado en el computador la versión 6 o
una superior de Borland Delphi.
En este programa podrá hacer el calculo térmico e hidráulico de un
intercambiador de calor de casco y tubos con la facilidad de cambiar variables
y optimizar resultados o simplemente observar el comportamiento además de
la influencia de cada variable en los resultados, esto permite de una forma
sencilla madurar el conocimiento del marco teórico del cálculo de
intercambiadores de calor de casco y tubo.
3.2. Presentación Inicial
Al ejecutar el programa aparece la grafica siguiente en donde se hace
diferencia de los fluidos que circulan por el lado tubos o por el lado casco con
los datos generales de los fluidos, hay también una posibilidad de selección
para la opción de cálculo.
Figura 13. Pantalla de Presentación e Iniciación.
3.3. Módulo De Introducción De Datos
Antes de ingresar los datos que el programa requiere, es importante observar
cuales datos se tienen para los fluidos, si la temperatura de salida o el flujo
másico, para esto se creo la ventana de selección en donde se escoge la opción
conveniente.
Figura 14. Selección.
A continuación se llena con los datos que el programa requiera en los
espacios del flujo del lado tubos y los espacios del flujo del lado casco.
17
Figura 15. Datos Lado Tubos.
Para el lado tubos se puede contar con los siguientes fluidos: Agua, gasolina,
Kerosene y aceite SAE 10.
Las temperaturas de entrada y salida, así como la presión en los tubos serán
las requeridas según la aplicación, el flujo masico no se tiene en cuenta si se
selecciono las temperaturas de salida.
Los materiales disponibles en el lado tubos son: A 283B, A 283C, A 285A, A
285B, A 285C, A 515-55, A 111-715, A 111-ADM.
Figura 16. Datos Lado Casco.
Para el lado casco se tienen disponibles los siguientes fluidos: Agua, gasolina,
kerosene y aceite SAE10.
18
Para los demás ítems se tienen las mismas consideraciones que para el lado
tubos.
Se presenta también las opciones de salir si no se desea continuar que cierra el
programa, o la opción de seguir para avanzar en el diseño.
Figura 17. Opción de Continuar.
3.4. Módulo De Procesamiento De Datos
La primera pantalla de procesamiento es la del cálculo del flujo de calor que
se ve así.
Figura 18. Pantalla de Cálculo.
19
Esta pantalla explica el procedimiento de cálculo.
Figura 19. Botón de Explicación.
Dispone de un botón rotulado como explicación, que al hacer clic sobre el
muestra el significado de cada una de las variables contenidas en la pantalla
de cálculo.
Figura 20. Variables de la Pantalla de Cálculo.
El siguiente botón permite regresar un paso atrás al punto de donde se
encuentre.
Figura 21. Botón para Regresar.
20
Dispone de un botón rotulado propiedades,
Figura 22. Botón de Propiedades de los Fluidos.
Al ejecutarlo despliega una tabla con las propiedades de los fluidos
seleccionados.
Figura 23. Tabla de Propiedades de los Fluidos.
A medida que se va completando cada paso se activa el botón rotulado
seguir.
Figura 24. Botón para Continuar.
La siguiente pantalla que se tiene es la del cálculo de la corrección de la
LTMD
21
Figura 25. Pantalla del Cálculo de la LMTD.
En esta pantalla aparece un botón rotulado como tablas para F
Figura 26. Botón de Tablas para el factor de Corrección de la LMTD.
Esto se hace para corroborar el valor del factor de corrección. Para regresar
simplemente se cierra con el botón de la parte superior derecha
Figura 27. Tablas para el Factor de Corrección de la LMTD.
22
Nuevamente debe hacerse clic sobre el botón de seguir. Aparece la pantalla
del cálculo del haz de tubos.
Figura 28. Pantalla De Calculo Del Haz De Tubos.
En esta pantalla se puede escoger el diámetro nominal del tubo en un rango
de 1/2 pulgada hasta 2 pulgadas,
Figura 29. Datos del Haz de Tubos.
23
Puede también seleccionar la longitud, la forma de arreglo, el numero de
pasos por tubo, la distribución de los pasos, el coeficiente global de
transferencia de calor, el rango y la forma del cabezal, esto es para observar el
cambio del tamaño al cambiar los parámetros para optimizar el diseño.
Luego de llenar los espacios de la ventana se activa el continuar de la esquina
superior derecha, que al ejecutar genera un cuadro de resultados.
3.5. Módulo De Presentación De Resultados
La primera ventana de resultados
muestra algunos datos importantes y
generales.
Figura 30. Resultados.
También activa un botón para el cálculo del DOTL, que al ejecutar activa dos
ventanas de datos, una de explicación y un botón para el cálculo del diámetro
del casco. En el botón de explicación se encuentra la forma como se llega al
resultado, además encuentra una grafica y una tabla con valores que
justifican el resultado.
24
Figura 31. Resultados del DOTL.
Al ejecutar el diámetro del casco muestra cuatro ventanas de datos y un
botón de imagen en donde muestra que es cada dato.
Al mismo tiempo se activa un botón de continuar en la parte inferior derecha,
que lleva ala pantalla del cálculo de los bafles.
Figura 32. Pantalla de Calculo de Bafles.
25
En esta pantalla encontrara espacios para seleccionar los datos de forma
semejante a la que se ha tratado antes, tiene también varios ítems explicativos
con graficas que se activan de forma como ya se ha explicado. Un ítem nuevo
es el calcular, pero es el que le genera los resultados faltantes y activa el
continuar de la parte inferior, que al ejecutar permite ver los resultados de los
factores de corrección y los coeficientes de transferencia de calor por
convección.
Figura 33. Pantalla de Resultados de Factores de Corrección.
En esta pantalla se activa el icono VER DISEÑO, que muestra en un grafico
la forma final del intercambiador en una vista frontal, en donde también
puede verse la altura del bafle.
26
Figura 34. Pantalla De Vista Frontal.
Activa desde esta pantalla un icono de la vista lateral.
Figura 35. Pantalla De Vista Lateral.
De esta forma termina el proceso de cálculo del intercambiador o se inicia una
nueva iteración.
27
CONCLUSIONES
El Material Educativo Hipermedia Interactivo Para El Diseño Térmico De
Intercambiadores De Calor es una herramienta muy útil por lo siguiente:
☺ Permite el acercamiento de la teoría de los libros y la universidad a la
realidad industrial de una forma sencilla, a través de sus 185 ítems, 398
graficas, 86 tablas, 5 videos y un software para el cálculo térmico e
hidráulico de los intercambiadores de calor.
☺ Presenta gran facilidad de manejo, permitiendo que los usuarios se
concentren en la información de su contenido.
☺ Moderniza la enseñanza presentándose también como un recurso
didáctico en donde el orientador aclarara las dudas o motivara las
investigaciones de las inquietudes generadas.
☺ Permite la formación de nuevas generaciones de ingenieros con un
conocimiento veras y no supuesto como en las generaciones anteriores,
en donde se estrellaban contra la realidad.
☺ Disminuye el tiempo de consulta y aprendizaje en procura de la
optimización del tiempo disponible para la formación de ingenieros,
exigiendo a los profesores conocimiento y experiencia además del
compromiso de investigación.
RECOMENDACIONES
La experiencia obtenida durante el desarrollo del presente trabajo, desde la
recolección de información, el discernimiento del mismo, la elaboración de
los programas, la elaboración de los videos, etc., deja muchas inquietudes y
sugerencias, entre otras las siguientes.
•
Debido a que todos estos equipos se diseñan bajo estándares
internacionales, debería generarse el espacio en donde puedan
conocerse y profundizarse en el conocimiento de los estándares, ya sea
a través de seminarios o diplomados o de otro mecanismo, de paso la
universidad ayudaría a que la industria nacional naciera en unos
campos, creciera y se fortaleciera en otros, para hacerla competitiva en
los mercados internacionales.
•
Se recomienda difundir el presente trabajo y no permitir que se
convierta, como tantos otros, en letra muerta, adorno de anaqueles
llenos de polvo o en espacio para la proliferación de hongos. Se
comprende claro esta que eso tiene su costo y riesgo, pero se sabe
también de sus capacidades para discernir la forma de lograrlo.
BIBLIOGRAFÍA
FERNANDEZ, Leonardo A. y Becerra Carlos. Software Para la Enseñanza de
la Transferencia de Calor. Bucaramanga: Tesis UIS. 2000.
HOLMAN, J. P. Heat Transfer. Singapore: Mc. Graw Hill. 1992. 736 p.
INCROPERA, Frank P. y DeWitt, David P. Fundamentos de Transferencia
de Calor. México: Prentice Hall. 1999. 912 p.
TEIXEIRA, Steve. Guía de Desarrollo Delphi 5.0. Madrid: Pearson Educación
S.A. 2000.