instrumentación virtual en equipo intercambiador de calor

MEMORIAS DEL XXVII CONGRESO INTERNACIONAL ANUAL DE LA SOMIM 22 al 24 DE SEPTIEMBRE DE 2021 PACHUCA, HIDALGO, MÉXICO

A5 Educación en Ingeniería Mecánica: Transferencia de calor

“Instrumentación virtual en equipo intercambiador de calor por

convección con sistema de adquisición de datos”

Jorge V. Cervantes*, Pedro L. Figueroa, Humberto M. Alonso

Facultad de Estudios Superiores Aragón-UNAM, Av. Rancho Seco s/n

Col. Impulsora, Nezahualcoyot, Estado de México, C.P. 57130, México.

* [email protected]

R E S U M E N

El monitoreo de la transferencia de calor en equipos con flujos de calentamiento y enfriamiento permiten el

análisis y la obtención del coeficiente de calor por convección. El presente artículo habla sobre la

implementación de un sistema de adquisición de datos con instrumentación virtual, como resultado de un

proyecto aplicado al monitoreo de las variaciones de temperatura a flujo constante, de los fluidos de

enfriamiento y calentamiento en tubos concéntricos en un equipo de laboratorio marca Wards, del laboratorio

de Térmica y Fluidos de la FES Aragón. Se busca mejorar la calidad de la enseñanza en el área de la

Transferencia de calor, habiendo obtenido una interfaz con el software de National Instruments LabView, el

cual además de obtener el monitoreo y registro de las temperaturas, procesa los datos obtenidos para una

comparación entre el coeficiente de transferencia de calor por convección experimental y el calculado por los

usuarios.

Palabras Clave: Transferencia de calor, Instrumentación virtual, Coeficiente Convección.

A B S T R A C T

The monitoring of heat transfer in equipment with heating and cooling flows allows the analysis and

obtaining of the convection heat coefficient. This paper it is about implementation of acquisition data system

as a result of a project applied to the monitoring of temperature variations at constant flow of the cooling and

heating fluids in concentric tubes, of Wards laboratory equipment in Thermal laboratory and Fluids at FES

Aragón. Through virtual instrumentation, the aim is to improve the quality of teaching in the area of Heat

Transfer, having obtained an interface as Virtual Instrumentation with the National Instruments LabView

software, which also obtains the monitoring and recording of temperatures, processes the data obtained for a

comparison between the experimental heat transfer coefficient convection and that calculated by the users.

Keywords: Heat transfer, Virtual Instruments, Heat transfer coefficient.

1. Introducción

El empleo de equipos de transferencia de calor en

sistemas industriales es importante para los cambios de

estado de los sistemas térmicos y su análisis industrial

siempre ha requerido de las mediciones inherentes a la

temperatura, presión y flujo, además de conocer las

propiedades de los materiales así como del medio

ambiente que los rodea. Actualmente es amplia la

obtención de los valores numéricos de la temperatura

aplicando el mili-voltaje producido por el contacto

directo entre metales diferentes como el caso de los

termopares, mismo mili-voltaje que está relacionado

ISSN 2448-5551 EIM 11 Derechos Reservados © 2021, SOMIM


proporcionalmente con la temperatura del material o

sistema donde hace contacto el extremo del termopar.

Sin restar importancia al uso de algunos termómetros

convencionales como los mercuriales, lograr medir el

mili-voltaje generado por los termopares, ha conducido

a la medición y registro de temperaturas con el empleo

de tarjetas DAQ o Sistema de Adquisición de Datos

(SAD) y sus correspondientes chasis cDAQ, que

traducen el mili-voltaje recibido por las tarjetas a

señales en lenguaje de computadora, procesando la

información para representarla con valores numéricos, o

bien, con gráficas en lapsos de tiempo definidos por el

usuario. Los valores numéricos con sus

correspondientes gráficas se muestran finalmente en una

interfaz de usuario, que permite representar el

dispositivo o equipo en la pantalla de la computadora

con los instrumentos virtuales.

La diferencia de utilizar o no la Adquisición de Datos

son la rapidez de lectura que se puede considerar en

tiempo real y la seguridad de las lecturas sin intervenir

directamente en los equipos a sensar.

Mediante la instrumentación virtual del equipo

Wards, se busca contar con una opción comparativa de

resultados, en la que haya registro de datos tanto de

manera tradicional por lectura directa y la obtención de

datos automatizada al mismo tiempo. De acuerdo a lo

anterior, se podrá mejorar la enseñanza de la

transferencia de calor al obtener el coeficiente de

transferencia de calor y el porcentaje de error al trabajar

el flujo paralelo y a contraflujo, corroborando los

resultados calculados manualmente con los

automatizados, logrando que el usuario interactúe en un

equipo de transferencia de calor renovado con

dispositivos electrónicos empleados industrialmente.

La FES Aragón cuenta actualmente con equipos para

ensayar los mecanismos de transferencia de calor por

conducción, convección y radiación, con el

inconveniente particular que para convección, el equipo

tiene más de cuarenta años de los cuales son contadas

las ocasiones en que se usó. Actualmente se dio

mantenimiento para la rehabilitación de dicho equipo,

con el apoyo del proyecto institucional del que se

generó el presente artículo, y que ayuda a mejorar la

enseñanza aplicando la adaptación de un SAD como lo

presentan sistemas térmicos actuales.

2. Descripción del equipo Wards

El equipo de Transferencia de Calor marca Wards

Steam, es un equipo del tipo “tubería doble” o de tubos

concéntricos. La marca Wards es de origen Inglés y

tiene una edad de cuarenta años aproximadamente. De

acuerdo con su historial de bitácora, el uso que se le ha

dado nunca fue frecuente y se abandonó su uso al no

poder obtener las condiciones adecuadas de lecturas en

los flujos y las presiones.

De acuerdo con la Fig. 1 y Fig. 2, el equipo WARDS

consta de las siguientes partes [1]:

Tuberías curvadas y concéntricas para el

intercambio de calor con flujo paralelo y contraflujo.

Conjunto de ocho intercambiadores de calor.

Tubería independiente de otros equipos para su

funcionamiento al emplear flujo de agua caliente y

agua fría.

Bomba integrada para flujo de agua caliente.

Banco de resistencias eléctricas para calentamiento

de agua, en conexión trifásica con alimentación a

220 V AC.

Termómetros de tipo bimetálico con carátulas en

distintas graduaciones para flujo de enfriamiento y

flujo de calentamiento.

Indicador digital de 18 puntos con termopares tipo

“J”.

Medidores de flujo del tipo rotámetro.

Figura 1. Equipo de transferencia de calor Wards [1].

Para conseguir los flujos paralelo y contraflujo se

cuenta con el conjunto de válvulas manuales que se

manipulan de acuerdo con el esquema mostrado en la

Fig. 2.

El código mostrado en la Tabla 1, identifica los

símbolos empleados en la Fig. 2.

Las dimensiones de la tubería así como sus

materiales se muestran en la Tabla 2 [1].



Figura 2. Esquema de circulación de los fluidos, las válvulas se

muestran señaladas con letras y los termómetros con rombos

numerados: (1) - (9) para flujo de calentamiento, (10) – (18) para

flujo de enfriamiento [1].

Tabla 1. Códigos esquemáticos del equipo [1].

Tabla 2. Medidas conocidas de la tubería en el equipo. Se

considera tener el producto de las longitudes por el número de

pasos (n) en los cálculos, pudiendo ser cuatro u ocho [1].

La Fig. 3 muestra la disposición de la tubería en el

equipo [2].

Figura 3 - Intercambiador de tubería doble. 1) Prensaestopas tubo

exterior, 2) conexión T, 3) unión roscada, 4)codo en U, 5) prensa

estopas, 6)tubo conector, 7) tubo interior, 8) entrada tubo interno,

9) salida tubo externo, 10) prensaestopas de paso, 11) entrada

tubo externo, 12) tubo externo, 13) salida tubo externo. [2]

2.1 Descripción de los componentes del sistema de

adquisición de datos.

El software empleado en la instrumentación virtual es

LabVIEW. “Este programa es una herramienta de

programación gráfica, orientada para aplicaciones de

control de equipos electrónicos empleados en el

desarrollo de sistemas de monitoreo y control, lo que se

conoce como instrumentación virtual” [3].

Los componentes físicos empleados en la obtención

de la instrumentación, se muestran en la Fig. 4 y su

descripción es la siguiente para cada una:

Computadora Laptop con el software de National

Instruments instalado: NI LabView y NI Max. Fig.

4(a)

Un cDAQ – 9174, es el Rack o chasis portátil con

conector USB, para realizar la conexión rápida con

las tarjetas DAQ, los sensores y controlar la

temporización, la sincronización y la transferencia de

datos. Fig. 4(b).

Dos Tarjetas DAQ en Módulos NI-9213 de entrada

para termopares en 16 canales cada una, con filtros,

compensación de unión fría y detección de

termopares abiertos. Fig. 4(c).

Dieciocho Termopares tipo “J”, colocados en

proximidad con los termómetros bimetálicos de

carátula.

Interfaz de usuario, mostrada en la Fig. 5, fue

generada con el software LabView y NI MAX. La

versión de LabView es 2018 y se debe considerar

debido a la compatibilidad entre versiones.

Parte esquemática Símbolo

Tubos de enfriamiento

Tubos de calentamiento

Puntos de temperatura de enfriamiento

Puntos de temperatura de calentamiento

Válvulas de enfriamiento

Válvulas de calentamiento

Objeto Material Dimensiones

Longitud de tubos de

enfriamiento

Acero 1 [m] * n pasos

Longitud de tubos de

calentamiento

Al - latón 1 [m] * n pasos

Diámetro interno, tubos

enfriamiento

31.6 [mm]

Diámetro interno, tubos

calentamiento

16.612 [mm]

Espesor de tubos de

enfriamiento

5.4 [mm]

Espesor de tubos de

calentamiento

1.219 [mm]



Figura 4. Componentes físicos del SAD. (a) Laptop mostrando la

interfaz elaborada con LabView, (b) chasis cDAQ-9174, (c)

Tarjetas DAQ NI-9213.

Figura 5 - Interfaz completa de usuario. (a) Se muestran las

casillas de los dieciocho termómetros bimetálicos, (b) las opciones

para registro de datos, (c) el área del diagrama.

3. Metodología

Se muestra a continuación las ecuaciones empleadas en

el proyecto y fueron las consideradas en primer lugar,

para garantizar que se contara con todas las variables y

realizar el proyecto. Las ecuaciones son las empleadas

en el manual del equipo Wards [1].

3.1. Ecuaciones empleadas

La ec. (1) se empleó en la obtención del coeficiente

global de transferencia de calor.

(1)

La temperatura del fluido que circula por la tubería

está en continuo proceso de cambio, y por consiguiente

la diferencia de temperaturas entre los dos fluidos no es

constante. Es preciso determinar la Diferencia de

Temperatura Media Logarítmica (DTML) para ser

utilizada en la ec. (1). De primera intención, podría

parecer que se debería utilizar la diferencia aritmética

promedio de la temperatura. Sin embargo, esto no

sucede así, debido a que la temperatura del fluido

cambia con mayor rapidez al principio y después es

gradual. La DTML (Tm) se calculó con la ec. (2),

considerando los gradientes de temperatura iniciales y

finales entre los fluidos de calentamiento y

enfriamiento.

(2)

Se consideró que al ser diferentes las superficies de

contacto para ambos fluidos que circulan por el interior

de la tubería, se empleó el área media logarítmica

calculada con la ec. (3), considerando el diámetro medio

logarítmico dm, la longitud l de tubería donde se realiza

el intercambio de calor y el número de tubos n.

(3)

Como el diámetro logarítmico está en función de los

diámetros interno di y externo do de la tubería de

calentamiento, se empleó la ec. (4) considerando que se

requiere su valor en las unidades adecuadas

convirtiendo los milímetros en metros.

(4)

La ec. (5) fue la empleada para el flujo de calor que

se trabajó en el equipo con la densidad, calor específico,

temperaturas del fluido caliente y flujo. Considerando

que el flujo del fluido caliente , se mide con rotámetro

en unidades de litros/min, se ajustaron dichas unidades a

m3/s, razón por la que aparece el valor de ajuste.

(5)

Una vez identificadas las ecuaciones a ocupar y los

componentes físicos requeridos para la instrumentación

Virtual, se procedió a realizar la conexión de los

sensores de temperatura, termopares tipo “J”, con las

tarjetas DAQ NI-9213. Posteriormente se montaron las

tarjetas en el chasis cDAQ-9174 y se programó la

interfaz.

(a)

(b)

(c)



3. 2. Conectividad y operación de la Interfaz

La interfaz obtenida es una representación gráfica del

equipo Wards que incluye los instrumentos de medición

de temperatura. Posteriormente se diseñó el diagrama de

conexiones de la DAQ por cada instrumento virtual. En

la Fig. 7 se puede observar el diagrama de conexiones.

Una vez terminada la interfaz se realizaron pruebas

de sensado conectando el sistema a la computadora

mediante el puerto USB del chasis. Se procedió de

acuerdo a los siguientes pasos para la conectividad:

Se conectan los termopares a la bornera de la DAQ,

teniendo en cuenta la terminal positiva (color blanco)

y la terminal negativa. (color rojo). Colocar los

termopares en orden ascendente del 1 al 18, esto

quiere decir que el termopar #1 se conectará en la TC

0, el #2 en la TC 1 repitiendo consecutivamente para

las demás terminales.

Conectar la alimentación de 127 VAC al Rack de

National instruments y conectar el cable USB a la

computadora

En el escritorio de la Laptop, abrir el archivo del

instrumento virtual, contenido en la carpeta con el

nombre “PAPIME”, Fig. 6.

Figura 6. Carpeta PAPIME

Dentro de la carpeta se ejecutará con doble clic el

proyecto de LabVIEW con el nombre de

“PROYECTO PAPIME”, Fig. 7.

Figura 7. Proyecto de LabView con el nombre de

PROYECTO PAPIME

En este paso se abre el software LabView y se debe

dar doble clic en el Instrumento Virtual (VI) con el

nombre “INTERCAMBIADOR SN REPORTE”, como

se muestra en la Fig. 8.

Se puede observar en la Fig. 8 que existen sub

instrumentos virtuales con extensión “.vi”, los cuales no

se necesita abrir ya que se ejecutan en segundo plano.

Figura 8. Árbol de proyecto de LabView.

Una vez que está abierto el VI, se mostrará el

diagrama de bloques mostrado en la Fig. 9. En

consecuencia se debe presionar las teclas rápidas ctrl

+ E al mismo tiempo, con lo que cambiará al panel

frontal de la Interfaz ya mostrada en la Fig. 5.

Figura 9. Diagrama de Bloques

El siguiente paso es presionar el botón de encendido

que se encuentra en la parte superior izquierda de la

interfaz como se muestra en la Fig. 10.

Figura 10. Botón de encendido.



Seleccionar el número de tubos con el que se va a

trabajar, esto se logra presionando un botón de los

mostrados en la Fig. 11, donde se muestra activo

para cuatro tubos y se puede seleccionar para ocho.

Figura 11. Botones para el número de tubos.

De acuerdo con la Fig. 12, se selecciona la

combinación de fluidos con la que se trabajará

dando clic a una de las dos flechas mostradas. Con

una se avanza y con la otra regresa. La simbología

correspondiente es V para vapor de agua, AIR-aire,

AC-agua caliente, AF-agua fría.

Figura 12. Botones para selección de Flujo.

Los espacios empleados para el registro del nombre

de profesor y asignatura se muestran en la Fig. 13.

Figura 13. Espacios de registro para nombre de profesor y grupo.

Con los datos del profesor y asignatura, se puede

proceder al registro de lecturas mediante el botón

“Lectura”, en ese momento comienza el registro y el

sensado de temperaturas con el trazo del

comportamiento en la zona de diagrama como se

muestra en la Fig. 14.

Al utilizar el botón “guardar” aparecen dos avisos de

los cuales se da a seleccionar si se desea guardar el

reporte o no, al seleccionar “si” aparece la elección

de la ubicación a guardar el archivo así como el

nombre.

Figura 14. Espacio para el trazado de los diagramas de

temperatura- tiempo para ambos fluidos de calentamiento y

enfriamiento, se muestran los botones de lectura y guardado en la

parte superior.

Es importante guardar los reportes en la carpeta con

el nombre “REPORTES”, ubicado dentro de la carpeta

principal “PAPIME”. Al presionar el botón e-mail el

reporte guardado se enviará al contacto que se haya

asignado.

En caso de no estar en el laboratorio, se puede hacer

prácticas virtuales, presionando el botón azul de

manual/auto con el cual se pueden modificar los valores

de los termopares manualmente sin necesidad de estar

en contacto con el equipo. Se recomienda que un

profesor guíe este último paso.

3.3 Lecturas y su registro

La operación del Sistema de Adquisición de Datos

permitió la obtención de las lecturas mostradas en las

Tablas 3 y 4, las cuales fueron registradas en la interfaz

al momento de la prueba con flujo en paralelo y

contraflujo [4]

Tabla 3. Lecturas de temperatura de los fluidos caliente

(subíndice H) y frío (subíndice C) con flujo paralelo e iguales de

500 L/h., con SAD. Por cada prueba son tres mediciones para

obtener el promedio.

T H2OH T H2OC

# 1 2 3 Media # 1 2 3 Media

1 85 87 87 86.3 10 19 19 19 19.0

2 78 78 79 78.3 11 28 28 28 28.0

3 71 72 72 71.6 12 34 35 35 34.6

4 67 68 68 67.6 13 40 40 40 40.0

5 63 64 65 64.0 14 43 44 44 43.6

6 61 61 61 61.0 15 47 48 48 47.6

7 59 59 60 59.3 16 48 48 48 48.0

8 57 58 58 57.6 17 49 49 50 49.3

9 56 57 57 56.6 18 50 51 51 50.6



Tabla 4. Lecturas de la prueba de los fluidos caliente y frío con

circulación a contraflujo entre ellos e iguales de 500 L/h, con el

SAD.

Los diagramas de las Figs. 15 y 16 muestran el

comportamiento gráfico de las pruebas con flujo

paralelo y en contraflujo. Los puntos de ubicación entre

sensores corresponden por ejemplo, uno con diez y

finalizan nueve con dieciocho.

Fig. 15. Diagrama de temperaturas con flujo en paralelo.

Obtenido con el SAD

Fig. 16. Diagrama de temperaturas con circulación a contraflujo.

Obtenido con el SAD.

Las pruebas en flujo paralelo y contraflujo se

repitieron con diferentes valores de flujo, los cuales

dieron oportunidad de obtener los diagramas

correspondientes.

Los valores de flujo empleados fueron los siguientes:

500 L/h ambos fluidos para prueba 1 flujo paralelo y

2 contraflujo.

20 L/h ambos fluidos en la prueba 3 flujo paralelo y

4 contraflujo.

Es importante mencionar que fueron realizadas más

series de pruebas. En el presente artículo se mencionan

las más significativas obtenidas con el SAD y las

obtenidas de forma manual.

La prueba del SAD fue realizada al finalizar el

registro de datos de forma manual. Con el botón virtual

“Guardar” de la interfaz, se capturaron los valores

mostrados en la Fig. 17, como un ejemplo y son los

correspondientes con la Tabla 4.

Fig. 17. Ejemplo de captura de pantalla mostrando la interfaz

con los valores obtenidos mediante el SAD y el trazo en tiempo

real del diagrama temperatura-número del termopar.

Las Tablas 5 y 6 muestran respectivamente las

lecturas efectuadas manualmente con las mediciones en

las carátulas de los termómetros bimetálicos, para flujo

paralelo y contraflujo. Para obtenerlas se tuvo que

disminuir el flujo volumétrico a 20 l/h debido a que fue

la condición en que se logró la mejor estabilidad para

los termómetros bimetálicos de carátula, y se observará

en la fig. 18 el comportamiento de los diagramas con

mucha variación en esos valores.

Tabla 5. Lecturas de temperatura de los fluidos caliente

(subíndice H) y frío (subíndice C) con flujo paralelo e iguales de

20 L/h, sin el SAD. Por cada prueba son tres mediciones para

obtener el promedio.

T H2OH T H2OC

# 1 2 3 Media # 1 2 3 Media

1 82 81 81 81.33 10 56 56 56 56.00

2 78 78 78 78.00 11 51 51 51 51.00

3 75 74 74 74.33 12 47 47 47 47.00

4 70 70 70 70.00 13 42 42 42 42.00

5 66 66 66 66.00 14 37 37 37 37.00

6 63 63 62 62.67 15 34 33 34 33.67

7 59 58 58 58.33 16 29 29 29 29.00

8 55 55 55 55.00 17 23 23 23 23.00

9 51 51 51 51.00 18 19 19 19 19.00

T H2OH T H2OC

# 1 2 3 Media # 1 2 3 Media

1 72 72 80 74.7 10 28 25 51 34.7

2 70 71 78 73.0 11 37 34 66 45.7

3 60 60 81 67.0 12 34 32 63 43.0

4 52 55 80 62.3 13 34 34 64 44.0

5 51 52 81 61.3 14 31 35 54 40.0

6 50 51 80 60.3 15 34 37 61 44.0

7 45 51 78 58.0 16 32 40 51 41.0

8 43 47 79 56.3 17 28 34 50 37.3

9 41 45 80 55.3 18 25 38 40 34.3



Tabla 6. Lecturas de la prueba de los fluidos caliente y frío con

circulación a contraflujo e iguales de 20 L/h, sin el SAD. Por cada

prueba son tres mediciones para obtener el promedio.

Figura. 18. Diagramas de temperatura obtenidos con lecturas sin

el SAD y flujo volumétrico de 20 litros/hora, (a) flujo paralelo de

la Tabla 5, (b) a contraflujo de la Tabla 6.

3.4 Resultados

En la Tabla 7 se reportan los resultados obtenidos de los

valores de los coeficientes calculados automáticamente.

Corresponden las lecturas uno y dos con los valores

registrados por el SAD, los valores 3 y 4 son los

registrados sin el SAD, las pruebas numeradas con el

cinco y seis fueron introducidas para presentar los

valores proporcionados por el manual del equipo y que

ayudan a la comparación de resultados.

Al realizar la comparación entre valores U de lectura

manual con los entregados por el SAD, se hace posible

obtener el porcentaje de error con la ec. 6.

(6)

Tabla 7. Coeficientes obtenidos mediante el SAD en pruebas uno y

dos, los obtenidos sin el SAD son las pruebas 3 y 4. Se incluyen

para comparación los valores proporcionados por el manual del

equipo como pruebas cinco y seis.

Considerando Um el valor del coeficiente obtenido

sin el SAD y USAD al valor obtenido mediante el SAD,

el error resultante es total (100%) si se utilizan los

termómetros de carátula bimetálicos para el flujo

paralelo y contraflujo. Son correspondientes a las Tablas

5 y 6 respectivamente.

Al comparar los valores obtenidos con el SAD y los

valores obtenidos con los ejemplos del manual del

equipo, se obtienen los siguientes porcentajes de error.

%Eflujo paralelo: 0.8%

%EContraflujo : 1.44%

4. Análisis

Se observa que si se compara los resultados de la tabla 5

y 6 por pares, el mayor valor pertenece a las pruebas de

contraflujo, considerando que ambas pruebas fueron

sometidas a las mismas condiciones de operación. Se

puede razonar que si se requiere mayor transferencia de

calor el método de contraflujo es el más eficaz.

Los resultados obtenidos tienen una diferencia muy

considerable si se aplica el Sistema de Adquisición de

Datos o no, ya que los resultados demuestran que existe

un daño en los termómetros de carátula bimetálicos, que

bien puede deberse a una variedad de factores, entre los

que destaca el medio ambiente en que el equipo ha

permanecido sin usarse. Puede además, llegar a tener

cierta interferencia por las uniones o juntas con que

están apoyados los termómetros ya que usan termo

pozos.

Considerando lo anterior, el programa LabView

ofrece la herramienta de compensación de interferencias

al calibrar el sistema en el enlace de prueba, mismo que

se ejecuta al iniciar la conexión entre sensores, DAQ,

cDAQ, y computadora, lo que incrementa la

confiabilidad en el registro de lecturas. Los mejores

puntos de referencia que se emplearon, fueron los

coeficientes proporcionados por el manual, ya que la

comparación con ellos nos permite afirmar que la

pequeña diferencia obtenida con el porciento de error,

T H2OH T H2OC

# 1 2 3 Media # 1 2 3 Media

1 70 70 80 73.3 10 43 43 60 48.7

2 70 71 78 73.0 11 46 46 51 47.7

3 60 60 74 64..7 12 40 39 47 42.0

4 58 56 70 61.3 13 38 49 42 43.0

5 55 53 66 58.0 14 34 34 37 35.0

6 52 51 62 55.0 15 34 33 33 33.3

7 47 48 58 51.0 16 34 34 29 32.3

8 45 45 55 48.3 17 28 27 23 26.0

9 45 45 51 47.0 18 25 25 22 24.0

Prueba Tipo de flujo Coeficiente U

1 Paralelo 1.605

2 Contraflujo 1.662

3 Paralelo -0.00057

4 Contraflujo 0.053

5 Paralelo 1.618

6 Contraflujo 1.686

(a)

(b)



permite considerar que el equipo es completamente apto

para usarse en los ensayos de transferencia de calor por

convección, con arreglos de flujo en tubos concéntricos.

5. Conclusiones

La adaptación de un Sistema de Adquisición de Datos

aplicado al monitoreo y registro de valores reales de

temperatura en un equipo de transferencia de calor,

como el presentado, permite desarrollar en los

estudiantes habilidades como la destreza y autonomía

para el manejo correcto de equipos, desarrollando

comparativamente gráficas y diagramas basados en los

resultados que deben obtener de acuerdo al cálculo

automático entregado por la computadora empleada. [5]

Las habilidades que se mencionan a continuación, se

pueden evaluar en el desarrollo de las prácticas con el

equipo mediante rúbricas de evaluación ante lo cual ya

fue establecida una para profesores y una para alumnos

con propósitos de autoevaluación. Se consideraron las

habilidades con la asesoría de una compañera de la

carrera de Pedagogía y que aportó su conocimiento en

el desarrollo del proyecto.

Trabajo en equipo, considerando que se debe

preparar el equipo para las pruebas correspondientes

y tienen que distribuirse entre quienes realizan la

parte manual y quienes controlan la parte automática

del SAD.

Destreza y autonomía, mediante el cuidado de los

materiales y su capacidad de resolver problemas que

pueden surgir al momento de operar los sistemas.

Toma de decisiones al seleccionar el orden y el

arreglo del flujo (paralelo o contraflujo) en que

realizaran la prueba.

Interpretación y análisis. Con la obtención del

coeficiente global de transferencia de calor pueden

analizar su importancia para lograr transferir la

mayor cantidad posible de energía térmica entre

fluidos, y comparar sus resultados particulares con

los automatizados, generando confianza en su

actividad encomendada.

Una ventaja adicional para la enseñanza con los

materiales expuestos en el presente artículo, es la

aplicación de equipos de cómputo con sistemas

actualizados y que en la vida profesional los pueden

encontrar en una amplia variedad de industrias que

monitorean y controlan sus procesos mediante los SAD

[6].

Agradecimientos

Los autores agradecemos a la UNAM por la

autorización de este proyecto en la FES Aragón al ser

un ‘Trabajo realizado con el apoyo del Programa

UNAM-DGAPA-PAPIME”, con número PE100319. Un agradecimiento especial a la compañera Lilia

Andrea Luna Labra, que como becaria del proyecto

aportó sus conocimientos profesionales en pedagogía de

manera sobresaliente, así como Alejandro García

Noguez quien con los conocimientos adquiridos durante

su trayectoria escolar en Ingeniería Mecánica, rehabilitó

el equipo Wards en beneficio de la comunidad

universitaria.

A todos los alumnos y profesores, que preocupados

por mejorar la enseñanza de la carrera de Ingeniería

Mecánica en la FES Aragón, han participado con gran

entusiasmo en este proyecto, en particular al profesor

Rosendo Méndez Gallo, por su aportación al participar

y apoyar la rehabilitación del equipo.

Un reconocimiento al Profesor Arturo Ortíz

Fragoso† que apoyó el proyecto con gran entusiasmo y

lo recordaremos por su compañerismo e ímpetu.

REFERENCIAS

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Instrumentación virtual para una turbina de vapor

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[6] Fernández-Sánchez, P.; Salaverría, A.; Mandado

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instrumentación virtual en equipo intercambiador de calor

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