Diseño computarizado de intercambiadores de calor bajo ambiente Windows (parte II)

Abstract

Debido al rápido avance de la tecnología computacional de los últimos años, existe en la actualidad un creciente interés de disponer de programas que permitan generar soluciones a los problemas típicos de ingeniería de forma confiable y en el menor tiempo posible. Es por ello que el objetivo principal de este trabajo fue elaborar un programa bajo ambiente Windows que permitiera, de manera amigable, sencilla y con una orientación inclusive hacia el área docente, diseñar y evaluar intercambiadores de calor del tipo doble tubo, carcasa y tubo y finalmente de placas. La elaboración de dicho programa se efectuó en dos grandes etapas: Una primera en la que se montaron las hojas de cálculo elaboradas en Excel, donde se realizó toda la parte de cálculo inherente a los métodos empleados, en este caso el método Kern para intercambiadores doble tubo y carcasa y tubo, el método Bell & Delaware para intercambiadores de carcasa y tubo y el método Chester & Jensen para intercambadores de placas, mientras que en la segunda etapa se construyeron las ventanas de la interfaz con el usario y se elaboraron las rutinas de programación necesarias para la corrida del programa. Esta última etapa se realizó en el lenguaje de programación Visual Basic 6.0. La validación del programa se realizó a través de datos obtenidos de la bibliografía especializada y de hojas de especificación reales (data sheets). Cabe señalar, que una de las características innovadoras de este programa, es que cuenta con un módulo que le permite al usuario ver los cálculos realizados paso a paso, incluyendo los ciclos iterativos. Los resultados obtenidos para la mayoría de los casos estudiados en la validación, reportan porcentajes de desviación menores al 10 %, confirmando que el programa es aplicable y confiable, siempre y cuando se respeten los criterios de diseño y evaluación de cada uno de los métodos empleados. En esta versión, el programa tiene algunas limitaciones, debido a lo extenso y complejo que son los procesos de transferencia de calor, pero que pueden ser complementados en proyectos futuros, donde se mejore la presente versión. Entre las limitaciones más generales, se tiene que el programa solo trabaja con procesos sin cambios de fase, carece de modelos termodinámicos para estimar las propiedades de los gases, y por último, se emplea un solo método de estudio para intercambiadores de doble tubo e intercambiadores de placas. Adicionalmente, el programa cuenta con un manual elaborado con la finalidad de que el usuario pueda familiarizarse de una manera más rápida con todo el contenido del mismo. En conclusión, este programa constituye una herramienta útil para la enseñanza del diseño. funcionamiento y evaluación de estos tipos de intercambiadores, permitiendo con su uso una enseñanza más dinámica e ilustrativa, donde se podrá invertir más tiempo en el análisis e interpretación de los problemas relacionados con el intercambio de calor.