Spelling suggestions: "subject:"simulación por computador"" "subject:"simulaciońn por computador""
1 |
Simulación numérica del funcionamiento de una nueva celda de flotación basada en tecnologías no convencionales del tipo hidrociclón magnético para un uso más eficiente de los recursos hídricosRojas Ojeda, Vicente Andrés January 2018 (has links)
Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva.
Ingeniero Civil de Minas / 29/03/2021
|
2 |
Energía de postcombustión de altos explosivos en espacios confinadosDíaz Sandoval, Diego Armando January 2018 (has links)
Ingeniero Civil / Cuando un alto-explosivo detona, se genera una reacción ultrasónica que libera calor y hace que los reactivos se transformen súbitamente en gases altamente presurizados. La rápida expansión de los gases resulta en la generación de una onda de choque, la cual se expande a través de un medio como el aire, para posteriormente impactar en las estructuras.
El proceso de detonación involucra exclusivamente a los reactantes contenidos en el alto-explosivo, implicando que la energía de combustión liberada por la detonación se ve influenciada solamente por el contenido de oxígeno que está presente en el explosivo. En la medida que el contenido de oxígeno al interior del explosivo es bajo (explosivo deficiente en oxígeno), la combustión no se completa, generándose una postcombustión asociada a la interacción entre los productos aún inflamables de la detonación y el aire circundante. Este segundo proceso de combustión (postcombustión) es mucho más lento que el proceso de detonación y no genera una onda de choque; sin embargo, la postcombustión puede liberar una energía que es comparable a la liberada durante el proceso de detonación. Por lo tanto, la postcombustión presenta el potencial de aumentar significantemente la componente de presión de gas (cuasi-estática), en la medida que la explosión ocurra dentro de un espacio confinado.
El objetivo de este trabajo consiste en determinar valores apropiados de la energía específica aportada por la postcombustión, que se debe incorporar en el software comercial AUTODYN, con el fin de obtener predicciones más confiables de la presión cuasi-estática para distintos tipos de altos-explosivos. Para ello, en una primera etapa se lleva a cabo un modelo de equilibrio termodinámico simplificado asociado a reacciones de altos-explosivos en espacios totalmente confinados sujetos a condiciones atmosféricas. 57 explosivos son estudiados, en donde los resultados obtenidos permiten determinar las presiones cuasi-estáticas, concentraciones y temperaturas residuales. Para el caso del TNT, se obtiene un ajuste adecuado en comparación con datos experimentales, donde el modelo termodinámico simplificado genera resultados levemente mayores (25%) a lo observado experimentalmente, lo cual es conservador para el diseño y suficiente, teniendo en cuenta las simplificaciones consideradas en el modelo de equilibrio termodinámico.
Como segunda parte del estudio, se determina la energía de postcombustión que se debe emplear en el software AUTODYN para que la presión cuasi-estática se ajuste a los valores determinados por el modelo termodinámico simplificado. Esto se lleva cabo empleando la metodología descrita por Hernández (2016) (aplicado a TNT). Se observa que las presiones cuasi-estáticas obtenidas de las simulaciones incorporando la energía de postcombustión se ajustan al modelo termodinámico simplificado, mostrando diferencias menores a un 0.2%. En adición, se concluye que la práctica actual de considerar una carga de TNT equivalente puede ser bastante inexacta y que el método sugerido en este estudio es más adecuado para la obtención de la componente de presión de gas.
|
3 |
Cálculo del consumo máximo de oxígeno diario del reactor biológico de un sistema de tratamiento de lodos activadosProschle Salazar, Felipe Andrés January 2017 (has links)
Ingeniero Civil / El objetivo general de este trabajo de título es estudiar la variabilidad del consumo máximo diario de oxígeno en el reactor biológico de un sistema de tratamiento de lodos activados para determinar factores de requerimiento de oxígeno máximo horario respecto del medio diario y máximo diario respecto del medio anual, a partir de los datos de seis plantas de tratamiento de origen domiciliario.
Para la obtención del factor de carga máxima diaria respecto del medio anual, los datos se ordenan según la carga orgánica afluente para encontrar el día representativo para el diseño de las plantas utilizando como criterio, el día correspondiente al percentil 85. Posteriormente, los datos de caudal se depuran o se modifican según la naturaleza de los antecedentes, ya que existen datos horarios o cada 15 minutos. Adicionalmente se obtiene el factor de caudal máximo horario para cada día dentro del periodo de estudio. Finalmente se realiza una corrección y relleno de los datos para utilizarlos en las simulaciones.
Para el cálculo del factor de máximo horario respecto del medio diario, se plantea una fórmula que se puede utilizar en plantas sin sedimentador primario. Para validar los resultados entregados por esta fórmula, se realizan simulaciones en BIOWIN, y se comparan los resultados mediante un análisis de sensibilidad respecto de la temperatura y de la tasa máxima de crecimiento de los organismos autótrofos. Los escenarios planteados corresponden a cuatro edades del lodo (5 (d), 15 (d), 20 (d), 25 (d)), cuatro temperaturas, (5°C, 15°C, 20°C y 25°C), y de tres tasas máximas de crecimiento (0,3, 0,6 y 0,9).
Se concluye respecto del factor de carga máxima diaria respecto del medio anual, que su relación con la población y el caudal medio de las plantas de tratamiento es inversamente proporcional similar a un comportamiento logarítmico. En cuanto al factor de consumo máximo horario respecto al medio diario, se concluye que en ningún caso este valor supera el 1,35 y en consecuencia obrando de manera conservadora, es posible aplicar este valor como uno general. El resultado del análisis de sensibilidad el error no superaba el 10%, salvo las condiciones en que es probable que no se produzca nitrificación.
|
4 |
Análisis de apéndices inerciales en acinonix jubatusTello Crino, Álvaro Ignacio January 2017 (has links)
Ingeniero Civil Mecánico / El Acinonyx jubatus (Chita) es reconocido como el animal más rápido en tierra, quién además logra reajustar su trayectoria rápidamente al momento de perseguir su presa a altas velocidades, donde cada cambio de dirección viene asociado con un rápido movimiento de cola, sin tener claridad si la cola aporta al equilibrio del movimiento como apéndice inercial. Hasta ahora se ha estudiado el aporte de la cola modelando el cuerpo del Chita como un cubo y el movimiento a lo largo de una curva, sin preocuparse del movimiento realizado por el cuerpo del animal y que este principalmente zigzaguea al perseguir a su presa.
En el presente trabajo se propone que el Chita, dado que realiza maniobras de persecución a altas velocidades que involucran movimientos rápidos del cuerpo, entonces la cola debe otorgar eficiencias mecánicas al giro del cuerpo realizando torques en el sentido contrario, ya que al momento de maniobrar las patas delanteras y traseras presentan un cambio rotacional independiente sobre el eje axial (roll) el que estaría facilitado por el movimiento de la cola.
El objetivo principal corresponde a determinar el aporte cuantitativo y cualitativo del movimiento de la cola sobre sobre las capacidades locomotoras de Acinonyx jubatus (Chita). Como objetivos específicos se encuentran confeccionar un modelo cinético y cinemático del Chita para establecer la relación entre el movimiento relativo de la cola respecto al movimiento del tren delantero y trasero del Chita y determinar la importancia del movimiento de la cola sobre el movimiento del animal.
La metodología consta del desarrollo del modelo del Chita como un cuerpo rígido de tres piezas, representando el tren delantero, trasero y la cola, donde se estudia la cola como elemento que conserva el momentum angular. Definiendo una trayectoria para el tren delantero, se analiza el modelo en distintos casos: primero un modelo que no presenta cola, en donde el tren trasero compensa el movimiento del tren delantero; segundo, un modelo donde el tren trasero se mantiene estático y es la cola quien compensa la rotación del tren delantero; y el tercer caso, el cual tiene los tres cuerpos, tren delantero, tren trasero y cola, junto con un acople en forma de resorte y amortiguador torsional entre el tren delantero y trasero. Se resuelve el tercer caso mediante integración numérica iterando el valor del resorte y amortiguador hasta que la solución sea semejante a la observada en la referencia; a partir de propiedades mecánicas de los músculos y tendones del chita, mediante la teoría de mecánica de sólidos, se aproxima la resistencia elástica del cuerpo del animal que es comparado con el valor del resorte obtenido mediante iteración.
Como resultado de nuestro análisis se identifica el aporte cualitativo de la cola como un elemento que ayuda a la maniobrabilidad del animal al conservar el momentum angular del cuerpo, además, se obtiene el resultado cuantitativo del aporte de la cola que depende directamente de las variables del acople entre el tren delantero y tren trasero. El movimiento de la cola puede amortiguar completamente el movimiento del tren delantero, pero si el chita no tiene cola, la compensación al movimiento del tren delantero se realiza ejerciendo mayor esfuerzo sobre el tren trasero. Finalmente el análisis de las propiedades mecánicas del cuerpo del chita resulta similar a las propiedades cinemáticas de la iteración, con una diferencia menor al 15%.
|
5 |
Análisis de configuraciones de carga y descarga en estanques de almacenamiento, evaluando su eficiencia de estratificaciónWolde Ponce, Ian January 2019 (has links)
Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico / Para satisfacer las necesidades de calefacción y agua caliente sanitaria en contextos domiciliarios, surge el uso de energías renovables no convencionales, en donde la energía solar térmica destaca por su factibilidad técnica. Para lograr mitigar las variaciones de este recurso y satisfacer completamente las demandas, se utilizan sistemas de almacenamiento térmico, en donde el uso de agua como fluido de trabajo se muestra como una de las opciones más baratas y seguras; y la estratificación de temperatura en el estanque de almacenamiento ha mostrado ser conveniente en términos de aprovechamiento de la energía y acoplamiento a otros sistemas como bombas de calor. El fenómeno de la estratificación térmica se genera debido a que a diferentes temperaturas, los fluidos varían su densidad, provocando que en un mismo estanque puedan existir distintas masas de fluido a diferentes temperaturas. En un intento por fomentar el fenómeno de la estratificación térmica, se realizan simulaciones computacionales de configuraciones de carga y descarga de dos estanque de almacenamiento, con variaciones el caudal y alturas de entrada de éste en el estanque; y evaluando el impacto de dos geometrías de difusores en el comportamiento térmico. Las simulaciones son realizadas en el software ANSYS Fluent, utilizando un modelo de turbulencia y la aproximación de Bousinessq para emular las fuerzas de empuje. Para comparar cuantitativamente los perfiles de temperatura resultantes de cada configuración, se utiliza la eficiencia de estratificación térmica, basada en la generación de entropía producto de las irreversibilidades internas. Este parámetro resulta independiente de los flujos entrantes y salientes, y de las pérdidas térmicas. Los resultados de las simulaciones son validados experimentalmente en un banco de pruebas, y muestran en primer lugar, para un estanque con una baja relación de aspecto (altura dividido en diámetro), el efecto de los difusores propuestos es bajo en comparación al caso base, con mejoras en en la eficiencia de estratificación de hasta un 2%. En cambio, la altura de entrada se muestra como un factor determinante, en donde una mayor altura lleva a una mejor estratificación, con mejoras de hasta un 15% para un estanque con baja relación de aspecto y hasta un 20% para un estanque con una alta relación de aspecto. Para este segundo estanque, los difusores mostraron un impacto considerable, llegando a mejoras de hasta un 15% para un difusor tipo T que divide el flujo entrante.
|
6 |
Estudio del comportamiento de la potencia reactiva en sistemas zonales y propuesta de criterios para la compensación en subestaciones AT/MTGuerra Valdés, Paula Fernanda January 2018
Ingeniera Civil Eléctrica / Diversas prácticas internacionales tratan la compensación de reactivos de forma específica para el área de servicio en particular, delegando esta labor a las entidades encargadas de la distribución. Por otro lado, desde el punto de vista de la planificación y expansión del sistema, la compensación es considerada un aspecto crucial para planificar las redes dentro de los rangos de confiabilidad aceptados.
El objetivo principal de este trabajo radica en esto. Se busca desarrollar una metodología de análisis con el fin de obtener criterios de compensación de reactivos en el Sistema Zonal, y de este modo cumplir con los requerimientos específicos de los consumos y las topologías particulares. Para lograrlo, la metodología a seguir comienza con un análisis de la experiencia internacional en términos de tratamientos de reactivos la que sirve de base para realizar una comparación con la experiencia nacional, para luego utilizar el enfoque de análisis localizado en el sistema de 154-66 kV perteneciente al Sistema Zonal del sistema eléctrico chileno, el enfoque del análisis y objeto de estudio es el consumo interno reactivo de los equipos transformadores.
De la caracterización del sistema, y en específico considerando los transformadores, equipos con una demanda constante de reactivos, se obtiene una predominante tendencia en las capacidades y en la compensación de reactivos instalada, de 30 MVA y 2,5 MVAr respectivamente. La tendencia se mantiene al integrar los nuevos proyectos a entrar en operación al 2020, aumentando la capacidad transformadora en cerca de un 20%, sin embargo, la capacidad instalada de compensación solo se incrementa en un 12%.
Lo anterior provoca una carencia de compensación reactiva que se mantiene en el tiempo al no incluir nuevos proyectos de bancos de condensadores. El déficit de reactivos provocado por el consumo interno del transformador en comparación con la compensación reactiva instalada se mantiene en diferencias superiores al 100%. Estas razones dan pie para generar una propuesta de bancos de condensadores que compense el consumo interno reactivo de cada transformador. Para alcanzar este fin, se analiza el subconjunto de equipos de mayor predominancia e impacto de consumo interno en el sistema, cuya compensación se determina en base a su condición de máxima exigencia mediante datos temporales de potencia activa y reactiva.
Finalmente, la propuesta de compensación es validada mediante simulación de flujos de potencias y contingencias logrando evidentes mejoras en la cargabilidad de las líneas y transformadores del sistema. Demostrando la carencia de compensación reactiva de la zona y el impacto considerable del consumo interno reactivo de los equipos.
|
7 |
Diseño conceptual de un horno solar de alta temperatura, mediante segmento de paraboloide móvil, con receptor fijo, de pequeña escalaBauerle Concha, Ignacio Adolfo January 2018 (has links)
Ingeniero Civil Mecánico / Dentro de todo el rango de las diferentes energías renovables no convencionales, la energía solar es la que se ha visto mayormente impulsada en los últimos años. De los diferentes tipos de tecnologías solares, la concentración solar (CS) es la que permite lograr mayores temperaturas de trabajo. Los CS basan su principio de funcionamiento en redirigir toda la radiación incidente de una superficie en una zona más pequeña, denominada zona focal. En consecuencia, toda tecnología CS posee, al menos, un elemento concentrador y un elemento receptor. En las tecnologías CS de alta temperatura, la zona focal puede alcanzar elevados valores de densidades energéticas, y, por consecuencia, altísimas temperaturas. Los hornos solares son ejemplos de CS de alta temperatura. Por otro lado, el norte de Chile posee un potencial solar privilegiado, ideal para el desarrollo de tecnologías CS. Es por ello que resulta motivador la idea de diseñar un horno solar para dicha zona geográfica.
Para llevar a cabo el diseño del horno lo primero que se realiza es una recopilación bibliográfica del estado del arte de las tecnologías CS. Posteriormente, se define el tipo de horno solar a utilizar, así como también la ubicación geográfica de diseño. Con dichos parámetros definidos, se hace un diseño conceptual del horno, se identifican sus parámetros y la relación que existe entre ellos. Con las relaciones entre los parámetros ya definida, se seleccionan los valores para dichos parámetros, y se realiza un análisis tanto óptico como térmico del horno. Dicho análisis entrega tanto la potencia como la temperatura del horno, dentro de otros parámetros de interés.
En cuanto al lugar de diseño, se elige la localidad de San Pedro de Atacama. A su vez, se selecciona un concentrador tipo Scheffler. Con el diseño definido, se realiza el análisis óptico-térmico para siete configuraciones distintas. Dichas configuraciones varían en el valor de uno o más parámetros. Para el análisis óptico-térmico se utilizan los softwares SolTrace y Maple. Los resultados obtenidos para las siete configuraciones indican que las temperaturas máximas alcanzadas varían entre 1.211-1.727 [°C]. Por otro lado, la variación de la potencia térmica varía entre 1.544-12.000 [W]. Por su parte, las superficies brutas de reflectoras varían entre 3,62-28,43 [m²], siendo la más pequeña la que obtiene los menores valores en cuanto a temperatura y potencia, mientras que los máximos son alcanzados por la configuración de mayor superficie. La configuración más pequeña es también la que más tarda en llegar al estado estacionario, demorándose 7,31 [min], mientras que la configuración más grande tarda tan solo 2,63 [min].
Finalmente se concluye que el diseño conceptual del horno cumple con los requisitos de diseño. Entonces, queda como trabajo propuesto el desarrollar la ingeniera básica y posteriormente la ingeniería de detalle del prototipo.
|
8 |
Estudio teórico, experimental y numérico de ondas superficiales de gravedad en fluidos no newtonianosCalvo Cortés-Monroy, Carlos Patricio January 2018 (has links)
Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico.
Ingeniero Civil / Las ondas solitarias superficiales en líquidos consisten en pulsos estables no lineales, producto del balance entre la no linealidad de la componente advectiva de la aceleración y la dispersión. La formulación comúnmente utilizada es la solución de flujo potencial donde su velocidad de fase y longitud dependen sólo de la amplitud y profundidad. En la realidad, la principal fuerza restitutoria es la gravedad mientras que la viscosidad afecta su atenuación y celeridad. En la naturaleza dichas perturbaciones se observan en el agua producto de cualquier variación singular de volumen o presión. El estudio de estas ondas en fluidos netwonianos más viscosos que el agua se torna importante cuando hay derrame de aceites, como petróleo, cerca de la costa. Éste fenómeno ondulatorio se ha observado también en fluidos no netwonianos como solitones en la porosidad producto de súbitas subpresiones en magma fluidizado. Actualmente no está claro cómo afecta la viscosidad en la propagación de estas ondulaciones tanto en la celeridad como en la amplitud. Si bien existen soluciones analíticas para el agua, donde la viscosidad afecta débilmente su dinámica dentro de una delgada capa límite, no se encuentran mayores referencias para un fluido más viscoso.
En el último tiempo se han perfeccionado técnicas ópticas de medición no intrusivas, especialmente útiles para medir con alta precisión a escala de laboratorio. Asimismo, se han desarrollado modelos computacionales en fluidodinámica cada vez más complejos, los que permiten complementar investigaciones experimentales y/o teóricas. Gracias a esto, se realiza un estudio experimental del efecto de la viscosidad en ondas solitarias superficiales en fluidos netwonianos y no netwonianos. Se establece el marco teórico de la propagación de dichas perturbaciones obteniendo una relación analítica usando análisis dimensional y mediante simulaciones numéricas. Las ondas se miden utilizando velocimetría de imágenes de partículas y perfilometría por transformada de Fourier utilizando un canal de acrílico en el Laboratorio de Materia Fuera del Equilibrio del Departamento de Física de la Universidad de Chile. Se obtiene la amplitud, velocidad de fase, profundidad, el número de onda y las propiedades físicas, una solución de glicerina y una de carboximetilcelulosa. Además se implementa un modelo numérico en OpenFOAM para analizar la propagación de ondas más allá de los rangos medidos experimentalmente.
Tanto las mediciones realizadas como los modelos numéricos demuestran que a mayor viscosidad disminuye la celeridad de la onda solitaria, para fluidos netwonianos y no netwonianos, resultado consistente con la relación teórica para el rango lineal. Por otro lado, a partir del modelado numérico se obtiene que la celeridad aumenta al disminuir el índice de flujo de la reología del fluido al mismo índice de consistencia. Esto se debe a que a mayores índices de flujo mayor es la viscosidad aparente para un fluido dilatante cuando la tasa de deformación es mayor a la unidad. También se obtiene una relación adimensional entre la tasa de decaimiento, número de Reynolds y el número de onda, donde dicha atenuación de la onda disminuye a mayores números de Reynolds en fluidos no netwonianos para la reología y rango de deformación estudiado. De esta forma se determina el efecto que tiene la viscosidad de un fluido newtoniano y otro no newtoniano sobre la celeridad de la onda solitaria. / Este trabajo ha sido financiado por FONDECYT a través de proyecto de investigación N° 1161751 y la beca de Magíster en Chile, CONICYT-PCHA/Magíster Nacional /2016 - 22161261. Powered@NLHPC: Esta investigación /tesis fue parcialmente apoyada por la infraestructura de supercómputo del NLHPC (ECM-02)
|
9 |
Propuesta de rediseño de procesos de recepción y distribución de productos de moda en un centro de distribución retail mediante simulaciónVargas Guzmán, Pablo Ignacio January 2018 (has links)
Magíster en Gestión y Dirección de Empresas / En el presente trabajo vinculado a tiendas por departamento, la situación actual del proceso de distribución a tienda de mercadería importada de tipo textil, presenta síntomas que indican altos lead time de distribución, para productos los cuales según el plan comercial, deben ser gestionados en el centro de distribución bajo un proceso de cross-docking. Actualmente el empaque de los productos en el país de origen es siempre de tipo sólido (igual producto talla-color dentro de una caja), las cajas no vienen con una etiqueta que identifique el contenido, una vez que los productos llegan al centro de distribución se deben imprimir etiquetas y adherirlas manualmente a cada caja y posteriormente las cajas deben abrirse para realizar un proceso de clasificación automática por tienda.
Los actuales procesos han generado problemas tales como: alto lead time de distribución a tienda de la mercadería planeada como primera carga a tienda, incorporación de costos operativos en procesos que no agregan valor, cuello de botella en el proceso de carton sorter (clasificación automática de mercadería), altos tiempos en el proceso de recepción, almacenamiento temporal de mercadería y aumento de los costos de mantención de inventario.
Esta situación debe ser optimizada, una de las alternativas de mejora está relacionada directamente con cambiar la forma de empaque de la mercadería desde un formato sólido a un formato curvado con alcance de productos destinados a la primera carga de las tiendas, es decir, incorporar varias curvas de talla de un mismo color en la caja, incorporar una etiqueta en origen que para identificar sistémicamente el contenido de cada caja, adaptar los procesos actuales en el centro de distribución, y que el proceso de distribución funcione con un nuevo enfoque de operación.
Para lograr evaluar el proyecto, se realizó un análisis financiero de la situación actual, se realizó un análisis y construcción de simulación en el software Arena de cada uno de los procesos involucrados en la distribución de la mercadería. Los resultados preliminares del modelo coinciden con los síntomas observados en la realidad, aspecto que ha permitido validar la veracidad de la simulación, que permitió evaluar el impacto de diferentes supuestos de optimización en el centro de distribución, ámbito que ha permitido ser contrastado respecto a la factibilidad operacional de efectuar dicho ajuste.
Los resultados de la simulación son alentadores, debido a que permitió evidenciar que es posible disminuir los costos operacionales cerca del 3% respecto al total de costos logísticos de la compañía ámbito que se traduce en una optimización de 0,6 millones de dólares anuales. Los ahorros son consecuencia de un menor costo de mantención de inventario, menor dotación de fuerza de trabajo y un menor número de procesos involucrados en la distribución de acuerdo al modelo de simulación.
Las ventajas de realizar una simulación, corresponde a que no es necesario interrumpir los procesos operacionales cotidianos para identificar procesos con problemas, es factible evaluar distintos escenarios y evaluar los impactos en beneficios financieros, además de ayudar a presentar de forma dinámica el proyecto a la gerencia. No obstante una de las desventajas a tener en consideración, es que existe un margen de error en los procesos asistidos por simulación.
|
10 |
Análisis fluidodinámico computacional para determinar el efecto térmico de la carcasa en el enfriamiento de baterías ion-litioContreras Gallardo, Sergio Alejandro January 2017 (has links)
Ingeniero Civil Mecánico / Una batería ion-Litio es un dispositivo de almacenamiento energético compuesto de celdas eléctricas con sales de Litio, que se agrupan en módulos para conformar una estructura mayor llamada empaquetamiento. Son la mejor alternativa de almacenamiento en autos eléctricos o sistemas de energías renovables, sin embargo su rendimiento y vida útil se ven altamente afectados por las temperaturas de operación. Esto motiva la realización del presente trabajo de título apoyado por el Centro de Energía de la FCFM, en el marco del proyecto EOBLI que busca optimizar el desempeño de baterías ion-Litio a través del diseño óptimo de empaquetamientos.
El objetivo de este trabajo es implementar un modelo fluidodinámico computacional (CFD), para determinar los efectos térmicos de la carcasa de un empaquetamiento, sobre el enfriamiento de celdas cilíndricas ion-Litio sometidas a refrigeración forzada con aire. El modelo es la representación 3D de un montaje experimental, del cual se conoce la medición de temperatura de enfriamiento de las celda en el tiempo y que consta de un módulo con carcasa de madera y 5 celdas cilíndricas enfriadas con aire desde 302 [K] hasta 292 [K] luego de 2500[s].
Se utiliza el software ANSYS basado en el cálculo de volúmenes finitos con mallado de geometrías, seleccionando un mallado de 1600000 elementos y un modelo de turbulencia k-e RNG, con un tratamiento de pared Enhanced Wall Treatment para resolución de capa límite. La validación y calibración del modelo se logra satisfactoriamente ajustando la temperatura de enfriamiento de las celdas entregada por el modelo con la curva de temperatura conocida del montaje experimental. La pérdida de carga resultante es de 12 [Pa], la velocidad máxima entre celdas es de 6 [m/s] y el coeficiente convectivo por celda es cercano a los 60 [W/m2K], lo que se verifica con bibliografía para intercambiadores de calor de tubo con flujo cruzado.
Para el análisis térmico se varía la materialidad, longitud y temperatura de la carcasa. Se analizan 5 materiales, comparando resultados para el campo de temperaturas, coeficientes convectivos y el flujo de calor en las interfaces batería-aire y carcasa-aire. Se concluye que la materialidad de la carcasa a temperatura, T=292[K], no afecta el enfriamiento de las celdas, pero una carcasa refrigerada a T=275 [K] permite reducir el tiempo de enfriamiento de las celdas hasta en un 40% respecto al caso inicial, aunque esto es un resultado independiente del material de carcasa utilizado, ya que entre usar un conductor térmico o un aislante, la diferencia es solo de 1[min] y un ΔT=1[K], valor que de todos modos podría mitigar envejecimiento después de varios ciclos de carga y descarga. Por último, aumentar la superficie de intercambio carcasa-aire, favorece la disipación térmica y el enfriamiento de las celdas.
Basado en los resultados obtenidos, se propone un estudio futuro de carcasas con el uso de materiales conductores y aislantes en forma estratégica para direccionar el flujo de calor. Se recomienda validar lo anterior con el diseño de geometrías orientadas a la refrigeración.
|
Page generated in 0.1048 seconds