ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL

GUAYAQUIL ECUADOR

Proyecto de Transferencia de Calor II

Presentado por:

Alexis Garca Josu Gavilanes

Juan Jos Robles

Fecha de sustentacin: 09 de Febrero de 2011

II Trmino 2009 - 2010

AGRADECIMIENTO

En primer lugar queremos manifestar nuestro agradecimiento al Dr. Alfredo Barriga porque su colaboracin fue fundamental en el desarrollo de este proyecto. Gracias a sus conocimientos brindados dentro y fuera de las aulas.

DEDICATORIA

Quienes nos unimos para desarrollar este proyecto aportando trabajo voluntario con amor y desinters, queremos ofrecerlo a todos sin distingo de raza, religin, sexo, condicin poltica y social. Respetamos la vida y fomentamos la oportunidad que tenemos de dar y aprender. Hacemos todo con las mejores intenciones, trabajando transparentemente con respeto y humildad, sin forzar a otros a creer en lo que creemos, ofrecindolo de corazn. Para algunos miembros esto significa en resumen, ofrecer lo que hacemos a Dios.

RESUMEN

El presente trabajo consiste en el anlisis de un intercambiador de calor de banco de tubos con el que se desea por una parte condensar vapor salido de una turbina y por otra calentar agua para uso dentro de las instalaciones de un hotel, el cual est ubicado en una zona fra.

CAPITULO 1

ENUNCIADO DEL PROBLEMA

Para realizar el anlisis ya mencionado, se realizar el proceso de esterilizacin de una pinza, que ser utilizada durante una ciruga plstica. Se utilizar un autoclave de calor hmedo, buscando elevar la temperatura de la pinza a 180 C en un proceso que durar media hora. Se busca determinar el flujo msico de vapor que se debe utilizar para poder lograr el cometido, sin excederse de la temperatura mencionada. Esto es importante, ya que si se utiliza un flujo msico mayor al debido, se transferir ms calor a la pinza. Esto ocasionar que alcance temperaturas muy altas y el material se rompa o se deforme. En caso que el flujo msico sea menor, la pinza no alcanzar la temperatura adecuada, lo cual significa que no estar esterilizada. Esto puede traer graves consecuencias al paciente, como fue mencionado en el captulo anterior.

CAPITULO 2

DESCRIPCION DE LAS CONDICIONES DEL PROBLEMA

Para describir el problema, se tomar el proceso como uno ideal. Es decir, que no habr prdidas de calor o vapor al ambiente. Debido a que tenemos una masa de vapor que est fluyendo dentro del autoclave, asumimos que es un sistema de flujo estacionario. Se tomar tambin como un sistema abierto debido a que el vapor recibe energa al calentarse y la pierde al condensarse. Esto siendo fiel a la ley de la conservacin de la energa, con lo cual decimos que no habr una variacin en la masa o en la energa del sistema. Adems, las propiedades en todos los puntos de la masa del sistema se tomarn como constantes.

CAPITULO 3

PLANTEAMIENTO DE LA SOLUCION

Para un sistema de flujo estacionario, la ecuacin correspondiente de la energa es la siguiente:

(Q = U + Wf + K + P + W)

Donde

Q es el calor transferido

U es la variacin de energa interna

Wf es el trabajo realizado por el flujo

K es la variacin de energa cintica del fluido

P es la variacin en la presin del fluido y

W es el trabajo mecnico realizado sobre el fluido.

Esta ecuacin puede ser escrita tambin de la siguiente manera:

(Q = h + k + P + W)

Donde

Q es el calor transferido

H es la variacin de entalpa del fluido

k es la variacin de energa cintica del fluido

P es la variacin en la presin del fluido y

W es el trabajo mecnico realizado sobre el fluido.

Entonces las condiciones del sistema son las siguientes:

Por lo que la ecuacin de la energa se reduce a:

En s este es el calor que se transfiere al aire

Por lo que:

En donde m es la masa de aire, es el calor especfico del aire a presin constante, y el rango de temperaturas.

Tambin tenemos que la velocidad de transferencia de calor es:

CAPITULO 4

DESARROLLO DE LA SOLUCION

Vamos primero a analizar el calor que se transfiere al aire, despus tomaremos este calor y lo dividiremos para el tiempo en que tarda el proceso del autoclave, con eso obtendremos la velocidad de transferencia de calor. Esa velocidad de transferencia va a ser igual al flujo msico del fluido multiplicado por la diferencia de entalpas del agua. Nuestro autoclave en s es de forma cilndrica.

Para el aire:

Dimensiones del autoclave:

Radio de la base = 30 cm

Altura = 70 cm

Volumen del autoclave = = = 0.0495

Segn datos de tabla la densidad del aire ( ) a 25 es: 1.205

Entonces la masa de aire que est contenido en el autoclave es:

Sabemos que:

es un valor que se lo obtiene buscando en tablas, quiere decir calor especfico a presin constante.

Normalmente se requiere media hora para hacer el proceso de autoclave, entonces la velocidad de transferencia de calor por minutos es:

Ahora ya tenemos la velocidad de transferencia de calor hacia el aire, con este dato podremos calcular la cantidad de vapor de agua que circula por el serpentn del autoclave. En s vamos a calcular el flujo msico del vapor de agua que circula travs de l.

Sabemos que:

a 200 y 1.20 MPa en la tabla de supercalentado

a 190 en la tabla de vapor saturado

CAPITULO 5

ANALISIS DE RESULTADOS

El resultado del flujo msico que pasara en las tuberas del autoclave es 0.0044284Kg/min o 4.4284 g/min, lo cual quiere decir que en un segundo pasa 0.0044284 kg o su equivalente en gramos 10.58g en un minuto.

Esta es la cantidad de flujo msico de vapor de agua que se debe utilizar para elevar la temperatura de 25 a 180 dentro del autoclave por 30 minutos considerando el rea de 0.0495 .

Este es el resultado al igualar

Q entregado es en el vapor de agua

Q recibido es en el aire

CAPITULO 6

CONCLUSIONES

Podemos concluir que la mejor manera de esterilizar las herramientas quirrgicas, es la esterilizacin por vapor de agua, es decir por medio de un autoclave, ya que podemos esterilizar pinzas de diseccin, tijeras, inyecciones, etc con una eliminacin completa de toda forma microbiana de objetos inanimados , incluyendo las esporas, sin contaminacin al medio ambiente y en tiempo de 30 minutos.

Entre las ventajas de este mtodo de esterilizacin tenemos que no deja residuos, los autoclaves modernos son sencillos de manejar y es un mtodo rpido de esterilizacin. ste es el mtodo de eleccin para esterilizar materiales termoestables y no sensibles a la humedad como medios de cultivo, cultivos de microorganismos para descartar, lencera, uniformes, instrumentos quirrgicos, etc.

Entre sus desventajas estn que no permite la esterilizacin de materiales sensibles al calor y materiales no miscibles con el agua como es el caso de polvos, aceites y grasas.

ANEXOS

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