7/23/2019 Analisis de Calor en Una Ducha

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Materia: Procesos Unitarios I Docente: Ramiro Escalera Vásquez Ph.D

TRABAJO No 5

Determinación del flujo másico de agua en una ducha eléctrica

Nombre: Waldo Mauricio Gabriel Flores Trujillo

1. Antecedentes.

El objetivo de este trabajo es determinar el flujo másico de agua en una ducha eléctrica

mediante cálculos relacionados a la transmisión de calor, además encontrar un perfil de

temperaturas para la generación de calor en la resistencia del dispositivo. La ducha a analizar

es una ducha de 3 temperaturas modelo Bello Banho de marca Lorenzetti con una potencia de

5500 W.

2. Fundamento teórico

Es una resistencia eléctrica incorporada al cabezal de la ducha para calentar el agua que fluye.

Fue inventado en Brasil y es ampliamente utilizado desde su creación, la ducha eléctrica es

una especie de electrodoméstico, muy común en los países de América del Sur. Las duchas

eléctricas funcionan como una máquina de café, pero con un flujo de agua más grande.

Cuando el agua fluye en el interior, la presión se infla como un diafragma que cierra los

contactos eléctricos de la bobina del calentador. Una vez que el agua se detiene, el dispositivo

se apaga automáticamente. Una ducha eléctrica utiliza una corriente de tres niveles de

temperatura: baja (2,5 kW), alta (5,5 kW) o frío (0W), para utilizar con un sistema de

calefacción central o en temporadas de calor.

La información que se puede obtener del catálogo de Lorenzetti sobre la ducha es la siguiente:

Bello Banho

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Características Técnicas

Presión de Funcionamiento 10 a 400kPa(1 a 40mca)

Grado de protección IP 24

Sistema de puesta a tierra Si

Compatible con disyuntor “DR ” Si

Manguera con Ducha Manual Si

Características Eléctricas

Tensión (Voltios) Potencia (Watios) Cables(mm2) Intensidad(A)

127 4500 6 40

127 5500 10 50

220 4500 4 25

220 5500 4 30

*Los últimos datos corresponden a la ducha utilizada en el trabajo. Adicionalmente podemosincluir el dato de resistencia R = 7.333 Ω.

3. Desarrollo

Para poder hacer el análisis de la ducha necesitamos conocer el volumen de la resistencia

y por lo tanto el diámetro de la resistencia y su longitud o el número de espiras que tiene

la resistencia, en este caso los valores son de 8 mm de diámetro y 120 espiras que dan una

longitud de 3.016 m . De esta forma el volumen es:

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Podemos calcular el valor del flujo de generación de calor mediante la siguiente ecuación

(Utilizando los datos proporcionados por el catalogo de la ducha):

A continuación debemos determinar, mediante el uso de un termómetro, la temperatura

del agua antes de entrar a la ducha.

Ahora consideramos estado estable donde no existe acumulación por lo tanto el calor

generado es el calor transmitido.

Queremos conocer el valor de Tw, que es la temperatura a la que calienta el agua dentro

de la ducha o en la pared misma de la ducha. La constante h se obtiene de la bibliografía

considerando agua en movimiento, 9000 W/m2*K.

O podemos escribir el perfil de temperaturas de la siguiente forma, utilizando k del Cu

383.91 W / m*K:

El flujo de masa de agua se puede hallar mediante la siguiente fórmula, esperando llegar a

una temperatura de 36oC y con un valor de Cp de 4.183:

0.05203 Kg/s

4.

Bibliografía

http://www.lorenzetti.com.br/site_es/produtos_caracteristicas.asp?id=DC0014

http://iguerrero.wordpress.com/2011/01/11/ducha-electrica-funcionamiento-y-partes/