PROYECTO INTEGRADOR 2014-01

PROYECTO INTEGRADORrea Trmica y Control2014-01

ObjetivosEvidenciar la apropiacin de los conceptos aprendidos en clase mediante el desarrollo de un problema de ingeniera.

Mostrar la importancia de relacionar los diferentes saberes para resolver un problema de ingeniera.

Fomentar el trabajo en grupo y la capacidad de decisin de los mismos en la solucin de problemas de ingeniera.

Mostrar que para un mismo problema existen muchas soluciones que deben ser examinadas antes de tomar una decisin final. EL PROBLEMADiseo de un cuarto fro industrial

TAMBIENTE CUARTO FROT = -20 SISTEMA DE REFRIGERACINIDEA BSICA DE UN SISTEMA DE REFRIGERACIN

QU QUIERE EL CLIENTE?Un cuarto con capacidad con capacidad de almacenamiento de 300 toneladas de hielo.Cmo nos vamos a organizar?La divisin Termodinmica I: Clculo las propiedades termodinmicas y volumtricas de las sustancias involucradas, as como del clculo de la carga trmica del cuarto

La divisin Termodinmica II : Anlisis termodinmico del cuarto con el fin de establecer y cuantificar las ineficiencias; sugerir posibles formas de reducirlas.

9La divisin Transferencia de calor: Cuantificar la transferencia de calor de los alrededores hacia el cuarto, seleccionar y calcular el espesor del aislante trmico y realizar el diseo trmico de los intercambiadores de calor.

La divisin Mecanismos Control : Anlisis del comportamiento dinmico del sistema, seleccin y diseo del esquema que permita mantener el cuarto funcionando a las condiciones deseadas.

10INFORMACIN BSICACapacidad mxima del cuarto de almacenamiento de hielo: 300 toneladas.

Tamao de las bolsas de hielo: 10 kg

Densidad de empaque de las bolsas: 980 kg/m3.

El peso mximo que puede soportar una bolsa de hielo sin daar el empaque es de 60 kg.

INFORMACIN BSICAEl cuarto debe contar con rutas de acceso para dos personas y un montacarga elctrico, contar con fcil acceso para el mantenimiento y reparacin de los equipos, y ventilacin suficiente para el enfriamiento homogneo del cuarto.

La variacin de temperatura ambiente de Barranquilla durante los ltimos aos es:x

INFORMACIN BSICALa intensidad de radiacin solar promedio sobre la costa atlntica colombiana es: 1,82 kWh/m2/ao.

Cada 6 horas se retiran del cuarto 400 kg de hielo. El tiempo de apertura de la puerta durante esta operacin permite el reemplazo de una cantidad de aire equivalente al 7% del aire del cuarto con aire del ambiente.

La temperatura del cuarto de cuarto fro de almacenamiento de hielo debe ser -20 C (1 C)

Fuente: http://www.upme.gov.co/Docs/Atlas_Radiacion_Solar/1-Atlas_Radiacion_Solar.pdfINFORMACIN BSICARefrigerantesR-407CHC-12AR-502AHC-22AAGUA

Termodinmica I

Entrega 1: Dimensionamiento bsico del cuarto (plano con la informacin bsica).Diagrama del proceso identificando las corrientes de masa y energa que salen e ingresan considerando diferentes volmenes de control (desde el cuarto como un todo, hasta cada uno de sus componentes principales). Una estimativa de la transferencia de calor con el ambiente.Identificacin de los equipos presentes en el ciclo asignado.Anlisis del impacto ambiental de la sustancia refrigerante asignada.Entrega 2: Una hoja de Excel que permita el clculo de la entalpa de las diferentes sustancias involucradas en el diseo del cuarto.

Termodinmica I

Entrega 3: Una hoja de Excel que permita el clculo de los flujos de masa y energa en el cuarto de almacenamiento de hielo.Comprobacin de la primera ley de la termodinmicaSeleccin de un equipo comercial de refrigeracin que se ajuste a las necesidades del sistemaCosto del equipo comercial seleccionado y del refrigeranteInforme tipo artculo cientfico bajo el formato IEEE, donde se encuentre consignado todo lo desarrollado desde la primera entrega, en l se deben incluir todas las consideraciones realizadas. El Abstract debe ser escrito en ingls.

Termodinmica II

Entrega 1Dimensionamiento bsico del cuarto (plano con la informacin bsica).Descripcin del ciclo que fue asignado para el desarrollo del anlisis.Calculo del coeficiente de desempeo logrado para cada uno de los refrigerantes utilizados.

Entrega 2Calculo de las prdidas generadas en cada etapa del proceso, incluyendo anlisis comparativos entre refrigerantes.Anlisis de segunda ley del ciclo de refrigeracin asignado.

Entrega 3 Anlisis exegtico del ciclo de refrigeracin.Seleccin del refrigerante adecuado para la aplicacin Seleccin de un equipo comercial de refrigeracin que se ajuste a las necesidades del sistemaCosto del equipo comercial seleccionadoInforme final con la descripcin de los procesos desarrollo durante el proyecto, este debe ser presentado en formato de articulo IEEE.

Transferencia de calorEntrega 1Dimensionamiento bsico del cuarto (plano con la informacin bsica).Anlisis de los mecanismos de transferencia de calor presentes en el procesoEcuacin general de la conduccin de calor que rige el procesoEsquema de las resistencias del procesoIdentificacin de las condiciones de frontera del procesoEcuacin de la temperatura a lo largo del sistema. Espesor mximo y mnimo del aislamiento a utilizar. Sugerir aislamientos que se encuentren en el mercadoHoja de clculo donde se encuentren el desarrollo llevado a cabo, este debe incluir grficas de la distribucin de temperatura de las paredes

Transferencia de calorEntrega 2 Anlisis de las prdidas de calor del sistema. Hoja de clculo donde se puedan calcular las prdidas de calor del proceso

Entrega 3Dimensionamiento del evaporador y/o el condensador del ciclo de refrigeracin de acuerdo a las condiciones de operacin (termodinmica II)Hoja de clculo donde se muestren las operaciones matemticas llevadas a cabo. Costo de los equipos y del aislanteInforme tipo artculo cientfico bajo el formato IEEE, donde se encuentre consignado todo lo desarrollado desde la primera entrega en el se deben incluir todas las consideraciones realizadas. El Abstract debe ser escrito en ingls.

MECANISMOS DE CONTROL

Entrega 1Dimensionamiento bsico del cuarto (plano con la informacin bsica). Modelado dinmico del sistema (Cuarto fro), con sus balances de masa y energa, teniendo en cuenta los equipos de refrigeracin, prdidas a travs de paredes y puertas.

Entrega 2. Simulacin del sistema modelado y las posibles respuestas frente a perturbaciones ambientales o fallas dentro del sistema. Debe usarse un software especializado.

MECANISMOS DE CONTROL

Entrega 3Establecer un sistema de control PID para la temperatura del Cuarto fro para variaciones por perturbacin y por Cambio de punto de Control. Para ello debe tenerse en cuenta las variaciones de temperatura promediadas durante el dia en la Ciudad de Barranquilla y realizar su ajuste mediante el Mtodo 3 y la sintona por medio de la Integral Mnima del Error.Costo de los equipos Informe tipo artculo cientfico bajo el formato IEEE, donde se encuentre consignado todo lo desarrollado desde la primera entrega en l se deben incluir todas las consideraciones realizadas. El Abstract debe ser escrito en ingls.

Es obligatorio:

Que en cada entrega se adjunte un documento en donde se explique en forma detallada los conceptos, mtodos y clculos empleados. El documento debe seguir el formato IEEE disponible en:www.ieee.org/conferences_events/conferences/publishing/templates.html

El plano del cuarto de refrigeracin (entrega 1) debe contener la distribucin de los espacios de almacenamiento, pasillos y zonas de acceso, las reas de las paredes y del techo. El plano debe ser generado en una herramienta computacional especfica para esta tarea en formato A4.

Para la entrega final se debe tener un poster que muestre el trabajo realizado durante el semestre.