“análisis numérico de transferencia de calor y estudio...

MEMORIAS DEL XXIV CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 19 al 21 DE SEPTIEMBRE DE 2018 CAMPECHE, CAMPECHE, MÉXICO

Tema A2a Termofluidos: Fenómenos de transporte

“Análisis numérico de transferencia de calor y estudio experimental de la caída de presión en una manejadora de aire”

Juan J. Hernández-Ayalaa, Abraham Olivares-Arriagab, Esteban Ortiz-Valenciaa, David A. Rodriguez-Alejandrob* , Fernanda K. Uribe-Lópeza. aUniversidad Incarnate Word campus Bajío, Carretera Panamericana # 6553 Irapuato - Silao Km 121.2, 36821 Irapuato, Gto., C. P. 36821, México bi-energy Natural Technology; Salamanca, Gto., C.P. 36740, México. *Autor contacto. [email protected]

R E S U M E N

En este trabajo se presenta la simulación numérica y la medición experimental de una manejadora de aire diseñada por la empresa i-energy natural technology, la cual tiene como innovación la inclusión de un intercambiador de calor que aprovecha el agua proveniente del subsuelo como medio refrigerante, esta agua fresca es enfriada dentro de un pozo geotérmico de 60 metros de profundidad, además de que el consumo energético se vería drásticamente disminuido. El tipo de intercambiadores de calor considerado según su construcción y su operación es un equipo compacto de placas y tubos. El objetivo de esta investigación es conocer el comportamiento del aire cuando pasa a través del intercambiador de calor, así como obtener los contornos de presión, velocidad y temperatura de acuerdo a los resultados numéricos de del análisis mediante la dinámica computacional de fluidos, estos últimos tienen como condiciones de frontera valores medidos experimentalmente en el prototipo instalado en la ciudad de Salamanca, Guanajuato.

Palabras Clave: Diseño de equipo, Intercambiador de calor, Simulación numérica, validación experimental.

A B S T R A C T

This paper presents the numeric simulations and experimental measurements of an air handler designed by the company i-energy natural technology, which has as an innovation the inclusion of a heat exchanger that takes advantage of the water coming from the subsoil as a cooling medium. This fresh water is cooled inside a geothermal well 60 meters deep as well as the energy consumptions are decreased due to the inclusion of a circulation pump of low power instead a compressor. The type of the heat exchanger considered is according to its construction and operation: compact equipment with plates and tubes. The objective of this investigation is to know the behavior of the air when it passes through the heat exchanger, as well as to obtain the contours of pressure, velocity and temperature according to the numerical results of the analysis by the computational fluid dynamics, the latter have as boundary conditions, values measured experimentally in the prototype installed in the city of Salamanca, Guanajuato. Keywords: Design of equipment, heat exchanger, CFD simulation, Experimental validation

1. Introducción En los sistemas mecánicos, químicos, nucleares y otros, ocurre que el calor debe ser transferido de un lugar a otro, o bien, de un fluido a otro. Los intercambiadores de calor son los dispositivos que permiten realizar dicha tarea. Un entendimiento básico de los componentes mecánicos de los intercambiadores de calor es necesario para comprender cómo estos funcionan y operan para un adecuado desempeño [1]. Un intercambiador de calor es parte importante de diferentes dispositivos alternos, como el de acondicionamiento del aire, dispositivos de refrigeración,

procesamiento químico y producción de energía. Es un equipo utilizado para enfriar un fluido que está más caliente de lo deseado, transfiriendo calor a otro fluido que está frío y necesita ser calentado. La transferencia de calor se realiza a través de una pared metálica o de un tubo que separa ambos fluidos [2, 3, 4]. Las distintas aplicaciones de la transferencia de calor requieren diferentes tipos de accesorios y configuraciones del equipo para dicha transferencia. El intento de acoplar los accesorios para la transferencia de calor a cada tipo de necesidades, dentro de las restricciones específicas, ha conducido a numerosos tipos de diseños innovadores de intercambiadores de calor. El tipo más simple de intercambiador de calor consta de dos tubos

ISSN 2448-5551 TF 126 Derechos Reservados © 2018, SOMIM


concéntricos de diámetros diferentes llamado intercambiador de calor de tubo doble. En un intercambiador de este tipo uno de los fluidos pasa por el tubo más pequeño, en tanto que el otro lo hace por el espacio anular entre los dos tubos. En un intercambiador de calor de tubo doble son posibles dos tipos de disposición del flujo: en el flujo paralelo los dos fluidos, el frío y el caliente, entran en el intercambiador por el mismo extremo y se mueven en la misma dirección. Por otra parte, en el contraflujo los fluidos entran en el intercambiador por los extremos opuestos y fluyen en direcciones opuestas [5]. Existen numerosas razones por cuales, lo intercambiadores de calor, son usados en diversas actividades cotidianas; motivo por el cual, su estudio resulta bastante provechoso, en el sentido de la optimización de dichos equipos para aumentar su eficiencia y, por ende, el aprovechamiento energético sea mejor. Específicamente, en el campo del acondicionamiento del aire, los intercambiadores que conforman el sistema convencional de climatización de casas y edificios (mejor conocidos como mini Split) se caracterizan por tener un alto consumo energético, además del empleo de refrigerantes que presentan elevados niveles de potencial de calentamiento global; sin embargo, debido a su amplia necesidad, sobretodo en ciudades con climas extremos, éste no es visto como un impedimento para continuar su uso, además de que aún no existen tecnologías lo suficientemente competitivas como para sustituirlos. En el presente reporte, se desarrolla el desempeño preliminar del funcionamiento del intercambiador de calor mediante dos casos de estudios: día típico de verano y día típico invierno, ambos en la ciudad de Salamanca, Guanajuato; resultados preliminares demuestran el aumento y/o descenso significativo de la temperatura del aire. Debido a la gran variedad de procesos en el que se utilizan los equipos de transferencia de calor, existen diferentes tipos de equipos que se conocen con éste nombre genérico; la forma de clasificarlos es muy diversa, pero se puede considerar la que lo hace de acuerdo a su tipo de construcción, como se enlista a continuación: Intercambiadores de doble tubo, Intercambiadores de tipo evaporativo, Intercambiadores de placa, Intercambiadores de serpentín, Intercambiadores de espiral, Intercambiadores enfriados por aire, Intercambiadores de coraza y tubos, Intercambiadores de rotatorios [6]. Se han analizado diferentes experimentos para mejorar el rendimiento de los intercambiadores de calor. Se encontró que la distribución de flujo bruto mejora colocando un deflector perforado en la cabecera de las aletas de plato, para una mala distribución de flujo la estrategia propuesta se basa en la modificación de los coeficientes porosos de cada canal de aletas para imponer iguales caídas de presión para todos los canales, se encontró que la estrategia basada en canales es menor que la estrategia basada en la cabecera [7]. Con altas cantidades de aire exterior caliente y húmedo operando por 24 horas por día, es posible proporcionar el 50% de reducción de agua potable necesaria para el enfriamiento de la torre y aumentar la eficiencia de la torre de enfriamiento debido a la introducción de una fuente de agua con contenido muy bajo de sólidos disueltos

totalmente [8]. Para una condición de entrada de una Unidad Manejadora de Aire (UMA) establecida, la configuración de tracción muestra mayores tasas de condensación aumentando de este modo la carga latente y la carga adicional de enfriamiento del condensado en la bobina del evaporador. Por otro lado, el tipo de soplado de UMA tiene sus propias reservas, al elegir el tipo de UMA es importante considerar todos los factores de compensación relacionados con el consumo de energía y el buen funcionamiento que conducen a una vida eficiente y larga sin problemas [9]. Las fallas en las Unidades Manejadoras de Aire afectan significativamente la eficiencia energética. Todavía hay escasez de métodos eficaces para diagnosticar automáticamente fallas en las UMAs [10]. Durante la búsqueda de intercambiadores de calor compactos, los cuales presentan un buen desempeño en circunstancias exigentes, se desarrolló una serie de pares de placas espaciadoras apiladas para intercambiar calor entre múltiples corrientes. Este micro intercambiador de calor se denomina intercambiador de calor de matriz porque los espaciadores están hechos de un material menos conductor térmico y se utilizan para inhibir la conducción axial y permitir la redistribución del flujo. Mediante el uso de un modelo de medios porosos y suponiendo el no equilibrio térmico, se desarrolló un modelo térmico para la transferencia de calor en medio poroso y se verificó frente a los datos de laboratorio. Este modelo se modificó para asimilar mejor un intercambiador de calor de matriz. Los resultados muestran una concordancia favorable entre las correlaciones de Nusselt existentes para la transferencia de calor en una matriz de intercambiadores, así como entre Número de Transferencia de Unidades por correlaciones de placas [11].

2. Análisis del intercambiador de calor

En este caso el intercambiador en cuestión es con el cual opera la manejadora para extraer o suministrar energía al aire circundante dependiendo de la condición climática a la cual se encuentre operando. Se realiza una prueba experimental a la manejadora de aire y obteniendo resultados de velocidad de aire antes del intercambiador para poder realizar las simulaciones de fluidodinámica y conocer su comportamiento, y así también obtener una temperatura a la salida y verificar la funcionalidad del equipo. 2.1Geometría El intercambiador de calor está conformado por 64 tubos los cuales están configurados con 8 secciones y a su vez con 7 pasos cada sección, además de que cuentas con 304 aletas aproximadamente. En la Figura 1 se observa a detalle el intercambiador, donde se puede ver la geometría general del modelo, en la parte derecha se puede observar las líneas de entrada de agua que provienen a una temperatura de 20 °C. El aire entra al modelo desde la parte



inferior como se muestra en la Figura 2 y sale por su parte superior para dirigirse directamente a la entrada del ventilador. De acuerdo con la simplificación para el análisis numérico de fluidodinámica del intercambiador se utiliza solo un arreglo de tubos de los 8 disponibles de esta manera se obtienen las temperaturas a la entrada y salida de cada uno de los tubos incluidos en el arreglo, y es posible extrapolar a los demás tubos para poder realizar un análisis por espacio de aleta para la determinación de resultados más exactos. La entrada del aire tiene espacios entre tubos (Pitch) de 1/8” En el caso del lado agua el tubo tien diámetro de 1/2” por el cual entra el agua a una temperatura de 20 °C (color azul) y la superficie por la cual sale el agua una vez que haya pasado a través del intercambiador de calor. Así también, en la Figura 3 se muestra la dirección del aire en una vista lateral por donde se encuentra la entrada y salida de agua para su recirculación por el subsuelo.

En este caso se realiza una inspección de las temperaturas en el modelo simplificado y se aplica como condición de frontera en los demás arreglos de tubos. Las condiciones de frontera se aplican en el dominio computacional, donde se ingresa una velocidad de entrada

de aire en la manejadora de 5.134 m/s de acuerdo con experimentos llevados a cabo en la ciudad de Salamanca. El proceso seguido para la simulación del sistema es el siguiente: 1.- Modelado en CAD, 2.- Definición de condiciones de frontera y volumen de control, 3.- Mallado libre a través de elementos hexaédricos, el cual tiene actualmente 630000 elementos, 4.- Simulación a través de volumen finito utilizando software comercial ANSYS V16.0 (licencia comercial no. 1053518)

2.2Casos de estudio La principal función de la manejadora de aire es usar la temperatura constante del agua obtenida del subsuelo la cual se encuentra a 20 °C para enfriar el aire en caso de un día soleado como en verano o, por el contrario, aumentar la temperatura del aire en época de invierno. Se tienen dos casos críticos, así que se realiza una investigación de las temperaturas alrededor del año de la ciudad de Salamanca en donde se realizaron las pruebas experimentales, las temperaturas para los casos de estudio se presentan en la Tabla 1. Tabla1. Condiciones de temperatura para los diferentes casos.

La velocidad del agua en los tubos es de 0.02 m/s y una temperatura de entrada de 20 °C.

3. Análisis experimental

La manejadora de aire es de configuración horizontal y tiene dimensiones externas de 57 x 89 x 150 cm, de alto, ancho y largo respectivamente, como se aprecia en la Figura 4.

Caso Ciudad Condición °T

1

Salamanca

Cálida 28.75°C

2 Frío 12.16°C

Figura 2. Diseño conceptual de la manejadora de aire.

Figura 3. Mallado del Volumen de control

Figura 1. Intercambiador de calor de la manejadora de



El intercambiador de calor, es el encargado de transferir

energía del aire por medio de un fluido secundario. Está compuesto por 8 tubos en 4 pasos los cuales se atraviesan de forma transversal como se muestra en la Figura 5. Esta sección de la manejadora cuenta con una placa para recolección de condensados expulsados mediante un tubo de dren.

Los resultados de las simulaciones y los análisis son

divididos en líneas de flujo, presión y los resultados numéricos:

Líneas de flujo

Para el caso en que el damper de retorno se encuentra cerrado, genera grandes recirculaciones en la cámara de mezclado. Ya que, en el filtro la velocidad baja drásticamente (de 11.478 m/s a 2.87 m/s) haciendo que el modo de flujo regrese y sea redirigido al filtro del aire que sigue entrando a la manejadora de aire.

Un segundo caso, en el que la inyección de aire se realiza por los dos dampers, donde la apertura está en un 50%, tanto para el aire de retorno como para el aire de inyección. En este caso el flujo pasa por la zona de filtro y el intercambiador en tres cuartos de la altura, ocasionando un vórtice debajo del damper de aire de inyección.

Contorno de presión En el damper de retorno que se encuentra

cerrado, genera una presión en la entrada del damper de inyección de aire de 587.712 Pa

aproximadamente. Y se observa una caída de presión en el filtro a 431.483 Pa.

En el caso en que los dampers se encuentran abiertos un 50%, se mantiene una presión constante en toda la zona de mezcla antes de dirigirse al filtro. Obteniéndose una presión en la salida del filtro mayor a 738.702 Pa, mientras que en la salida del intercambiador de calor es menor a 621.161 Pa.

En las

4. Resultados de la simulación

Para el caso 1 donde la condición es un día cálido el intercambiador opera de la siguiente manera, se extrae agua a 20 °C y pasa aire a través de las aletas con una temperatura de 301.75 K (28.75 °C). Para el modelo simplificado se puede obtener al final del intercambiador una temperatura alrededor de los 298 K lo que tiene como una baja en la temperatura de aproximadamente 3 grados lo cual es muy significativo en cuanto a la temperatura externa del recinto a climatizar. En la Figura 6 se pueden observar los contornos de temperatura en el modelo simplificado y como disminuye la temperatura del aire cuando pasa alrededor de los tubos.

También se presentan los contornos de presión en la Figura 7 y se puede observar la caída de su magnitud al pasar por los tubos del intercambiador, obteniendo una presión promedio a la salida de al menos 22 Pa. En cuanto a la velocidad tomada por el aire se tiene un incremento de velocidad de aproximadamente 0.5 m/s.

Figura 4. Vista lateral de la manejadora.

Figura 5. Intercambiador de calor.

Figura 6. Contornos de Temperatura en el intercambiador de calor Caso 1 [K].



También se presentan los resultados del análisis numérico de fluidodinámica para el volumen de control entre aletas, como se puede observar el comportamiento es el mismo que en el modelo simplificado, de esta manera se aproximan los resultados para todo el intercambiador tomando en cuenta una caída de presión, así como en las temperaturas. Al igual también se puede ver la dirección tomada por el aire cuando pasa por los tubos, así como su comportamiento visto en los vectores de velocidad.

Para el caso 2 en donde se simula un día en condiciones frías, el intercambiador opera de la misma manera pues se extrae agua a 20 °C y se suministra por el lado de los tubos del intercambiador, mientras que al aire se le disminuye la temperatura para después ser enviado al área de climatización. A continuación, se muestran los contornos obtenidos por la simulación en el modelo simplificado. En la Figura 9 se puede observar un aumento en la temperatura del aire cuando pasa través de los tubos del intercambiador teniendo como resultado una temperatura final de 287.60 K, recordando que el aire se introduce a una temperatura de 285 K se tiene un aumento de al menos 2 grados.

Así también se presentan los contornos de presión para el modelo simplificado en el caso 2 de simulación en donde se observa la disminución de su magnitud con el paso por los tubos del intercambiador. Al igual también se presentan los contornos de presión en la Figura 10, tomando en cuenta un aumento en la velocidad hasta 5.6 m/s.

Figura 7. Contornos de presión [Pa] en el intercambiador de calor Caso 1.

Figura 8. Contornos y vectores en el intercambiador de calor Caso 1. (a) Temperatura [K] y (b) Velocidad [m/s].

Figura 9. Contornos de temperatura en el intercambiador de calor Caso 2 [K].

Figura 10. Contornos de presión [Pa] en el intercambiador de calor Caso 2.



Para el caso 2 también se presentan los resultados obtenidos en el volumen de control entre aletas, con el fin de obtener una aproximación de los resultados obtenidos en el modelo simplificado.

En el caso en que el damper de retorno se encuentra cerrado, existen grandes recirculaciones en la cámara de mezclado, debido a que en el filtro su velocidad baja drásticamente, de este modo el flujo regresa y es otra vez dirigido al filtro del aire que sigue entrando a la manejadora de aire. La velocidad promedio aproximada en la entrada del filtro es de 2.87 m/s, esta velocidad se mantiene en la zona entre el filtro y el intercambiador de aire, puesto que el ventilador establece una succión después del intercambiador y pasa a través de el con una velocidad de salida aproximada de 11.478 m/s, la cual es la velocidad máxima presentada en la manejadora de aire. Las líneas de corriente que describen la dirección del aire dentro de la manejadora se pueden observar en la Figura 12.

En la Figura 13 se pueden observar los contornos de velocidad en un plano YZ en la mitad del ancho de la manejadora, en esta figura se puede observar la presencia de alta velocidad en la zona justo antes del filtro, verificando los vórtices que produce el aire mostrados en la Figura 12. En la zona donde se encuentra el filtro de aire e intercambiador de calor se muestra una velocidad constante, y justo después de que el aire pasa a través del intercambiador su velocidad asciende para salir por el ventilador, en donde se presenta la velocidad máxima.

La presión presente en la manejadora de aire en el caso donde el damper de aire de retorno se encuentra cerrado se muestra en la Figura 14. La presión a la entrada del damper de inyección de aire es de 587.712 Pa aproximadamente, se puede observar una caída de presión en el filtro de aire, así como en el intercambiador, teniendo una presión en la zona previa al ventilador mayor a 431.483 Pa.

5. Resultados experimentales

Se realizaron mediciones de velocidad y flujo en diferentes puntos de la manejadora de aire, para obtener parámetros de referencia que ayudaran en la validación de los modelos numéricos. Para las mediciones se utilizó un medidor de flujo marca Fluke modelo 922.

Figura 11. Contornos y vectores en el intercambiador de calor Caso 2. (a) Temperatura [K] y (b) Velocidad [m/s].

Figura 12. Líneas de flujo de inyección de aire

Figura 13. Contorno de velocidad, plano YZ entrada al ventilador

Figura 14. Contorno de presión, plano YZ en Unidad Manejadora de Aire.



A continuación se presentan los valores obtenidos en las diferentes caras, estos valores se clasifican de acuerdo a los puntos indicados en la Figura 15.

Nombre de la sección Lugar de Medición

Sección de entradainyección

Sección de entradaretorno

Sección zona deventilador

Sección zona deventilador

Succión del ventilador

Salida del ventilador



Para la realización de las mediciones de velocidad y presión en la manejadora de aire se siguieron los siguientes pasos:

Se transportó la manejadora de aire a un sitio con la conexión eléctrica adecuada y con condiciones aisladas para obtener lecturas adecuadas en las mediciones. Se realizó la conexión correcta del motor para su conexión a 220 V. Se marcaron los puntos donde se tomaron las mediciones para las distintas caras, de forma que se realizó un barrido en las caras señaladas, los puntos se marcaron de acuerdo a las distribuciones y a la facilidad de acceso a estas zonas, los puntos donde se tomaron las mediciones se muestran en la Tabla 2. Tabla 2 Mediciones experimentales con tubo de pitot y

medidor de flujo Fluke 922.

Mediciones en la sección de entrada de retorno: Velocidad (m/s) Presión (Pa)

J K J K

7 4.33832 4.66344 1.99072 1.49304

8 4.29768 4.89712 1.74188 1.99072

9 4.3688 4.68884 1.49304 1.2442

Mediciones en la sección de entrada de inyección: Velocidad (m/s) Presión (Pa)

L M N L M N

11 3.67284 4.0132 3.71856 2.4884 2.73724 1.99072

12 4.91744 4.83616 4.87172 2.23956 2.4884 2.23956

Mediciones en la sección zona de ventilador 1 Velocidad (m/s) Presión (Pa)

G H I G H I

4 2.75336 3.05816 4.19608 -262.27736 -248.84 -

298.11032

5 4.07924 4.89712 4.53136 -260.28664 -262.5262 -276.2124

6 2.6162 3.73888 3.76428 -259.78896

-268.99604

-282.68224

Mediciones en la sección zona de ventilador 2 Velocidad (m/s) Presión (Pa)

D E F D E F

4 3.32232 4.9784 3.6576 -273.724 -266.00996

-269.49372

5 3.57632 5.588 4.51104 -273.97284

-265.26344

-268.99604

6 3.79984 5.4864 4.80568 -275.46588

-264.76576 -277.4566

Mediciones en la succión del ventilador Presión (Pa)

A B C

1 -303.08712 -299.8522 -291.88932

2 -307.81508 -295.37308 -290.89396

3 -298.608 -288.6544

Nota: En el punto B3, el eje y la chumacera del ventilador no permitieron posicionar el tubo de Pitot. Mediciones en la salida del ventilador Velocidad (m/s) Presión (Pa)

O P O P

13 23.89632 23.81504 300.59872 274.9682

14 23.3934 23.53056 297.11496 301.84292

Los vórtices en la manejadora de aire se presentan en

todas las simulaciones numéricas de fluido-dinámica independientemente de la configuración en la apertura de los dampers, uno de los casos más impactantes es cuando a la apertura del damper de retorno es 0%, en este caso los vórtices se presentan en gran medida en la zona justo antes del filtro ocasionado por la disminución de velocidad repentina en esta zona. En el caso de apertura del damper del 50% se presenta un vórtice justo debajo de la inyección del aire, este espacio puede ser suavizado, aunque la forma final afectaría la manufactura del equipo.

En la sección donde se encuentran el filtro y el intercambiador se obtienen unas líneas de corriente de velocidad homogéneas a través de toda el área transversal, esto para todos los casos, en donde la presión se disminuye y la velocidad aumenta por la misma succión del ventilador.

En cuanto a la zona donde se encuentra el ventilador se puede observar de los contornos de presión una zona de succión en el área de entrada lo que ocasiona un aumento de velocidad del aire a la salida de 23 m/s, lo cual es un valor ideal para la distribución del aire a través de la ductería para finalmente transportarlo hacia el recinto a climatizar.

Para el análisis térmico en el intercambiador de calor se

tiene un agua del subsuelo a 20 °C que pasa través de la tubería, la cual disminuye la temperatura del aire a 25 °C (298 K) considerando una temperatura máxima de 28.75 °C (301.75 K) en un día soleado en la Ciudad de Salamanca. Para el caso de un día con baja temperatura, durante invierno, por ejemplo, se tiene una temperatura mínima del aire de 12.16 °C (285.16 K), al pasar por el intercambiador la temperatura aumenta a 14.6 °C (287.6).



Considerando la temperatura de agua de 20 °C obtenida

del subsuelo, lo que representa un gradiente considerable de temperatura para la manejadora, la cual ofrece al menos un flujo de 1 kg/s de aire para climatizar. Para este caso en particular se considera disminuir la temperatura del agua del subsuelo que aunque se obtienen resultados óptimos es necesario para obtener mayores gradientes de temperatura y así tener un rango amplio de climatización, esto se considera principalmente cuando la manejadora se encuentra operando en días extremadamente calurosos, ya que la temperatura en el bajío se ha presentado de hasta 30 °C.

6. Conclusiones

El estudio del diseño y simulación del intercambiador de calor de la manejadora de aire, con las modificaciones especificadas, arrojó que es posible la simplificación del intercambiador en sólo 8 tubos y posteriormente extrapolar los resultados hacia el comportamiento global del equipo de intercambio de calor.

La obtención de los resultados numéricos se llevaron

cabo por la resolución del modelo de medio poroso, el cual ofrece comportamiento para diferentes tipos de lechos compactados, en este caso para la obtención del comportamiento de la presión y la velocidad en el filtro de aire y el intercambiador de calor. Esta simplificación ayudó principalmente para la disminución del tiempo de cómputo del análisis numérico de fluido-dinámica, así como para la simplificación del dominio computacional. La convergencia del modelo de medio poroso se verifica principalmente en la correlación de las caídas de presión y velocidad obtenidas por simulación en comparación con la obtención de resultados por pruebas experimentales.

Los resultados de estas simulaciones serán

considerados en el rediseño y optimización de la manejadora de aire, buscando mejorar el comportamiento fluido dinámico del aire al pasar a través del equipo, disminuir la vorticidad en las zonas donde se presentar y proporcionar unas líneas de corriente más suaves, lo cual puede representar menor consumo de energía en el ventilador.

Agradecimientos

Agradecemos el trabajo conjunto con la empresa i-energy natural technology y su departamento de investigación y desarrollo, así como el apoyo de CONACYT a través del Programa de Estímulos a la Innovación, mediante el proyecto no. 231180.

Apéndice

Fotografías de las mediciones a la unidad Manejadora de Aire.

REFERENCIAS

[1] O. A. Jaramillo, Intercambiadores de calor. Centro de investigación de energía, Universidad Nacional Autónoma de México (2007).

[2] Process component design. P. Buthod & all, Capítulo 8 “Heat Exchangers Design”. Universidad de Tulsa .Oklahoma.



[3] Chemical process equipment, selection and design Stanley M. Walas. Section 8 “Heat Transfer and Heat Exchangers”. Butterworth-Heinemann

[4] Manual del ingeniero químico. Perry & Chilton. Sección 10. “Transferencia de Calor”. Sección 11.

“Equipos de Transferencia de Calor”. Mc Graw Hill [5] Cengel, Y.. (2007). Transferencia de calor y masa.

México: McGraw-Hill. [6] Salazar, J. F. (2001). Diseño de equipos de

transferencia de calor. México: Universidad Autónoma de Nuevo León, Faultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, División de estudios de postgrado.

[7] Weiping Wang (2013). Numerical study on hydrodynamic characteristics of plate-fin heat exchanger using porous media approach.

[8] Dusan Licin (2011). Energy and water conservation from air handling unit condensate in hot and humid climates.

[9] Sarkar (2013). Theoretical comparison of cooling loads of an air handling unit in blow-through and draw-through configurations

[10] Yang Zhao (2017). Diagnostic Bayesian networks for diagnosing air handling units faults– part I: Faults in dampers, fans, lters and sensors.

[11] Andrew M. Hayes (2008). The thermal modeling of a matrix heat exchanger using a porous medium and the thermal non-equilibrium model

[12] Yang Zhao, J. W. (2017). Diagnostic Bayesian networks for diagnosing air handling units faults– part I: Faults in dampers, fans, lters and sensors. Applied Thermal Engineering, 1272–1286.

[13] Yuebin Yu, D. W. (2014). A review of fault detection and diagnosis methodologies on air-handling units. Energy and Buildings, 134.


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