Este documento presenta los resultados de un estudio experimental sobre el desempeño de paneles evaporativos de celulosa utilizados en sistemas de refrigeración evaporativa. Se evaluaron dos tipos de paneles de celulosa de diferentes espesores y áreas superficiales a varias velocidades de flujo de aire. Los resultados mostraron que la efectividad de enfriamiento de los paneles de celulosa es mayor que la de paneles de aspen o khus tradicionales. Al aumentar la velocidad del aire, la caída de presión y evaporación de agua aument

1. UNIVERSIDAD DE SONORA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA
QUÍMICA Y METALURGIA
HUMIDIFICACIÓN
Alumna: Ana Valentina Aguirre Vega
Curso de Operaciones Unitarias II (2018-2)
Instructor: Marco Antonio Núñez
27 de Septiembre del 2018

2. “ANÁLISIS EXPERIMENTAL DE LOS PANELES ENFRIADORES
DE CELULOSA USADOS EN EQUIPOS DE REFRIGERACIÓN
EVAPORATIVA”
Dipak Ashok Warke(1), Samir Jaiwantrao Deshmukh(2)
(1)Department of Mechanical Engineering, J. T. Mahajan College of
Engineering, Jalgaon, India
(2)Department of Mechanical Engineering, Ram Meghe Institute of Technology
& Research, Amravati, India
REVISTA : International Journal of Energy Science and Engineering
Vol. 3, No. 4, 2017, pp. 37-43

3. ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN
2. REVISIÓN DE LA BIBLIOGRAFÍA
3. CONFIGURACIÓN EXPERIMENTAL
4. INSTRUMENTACIÓN Y PROCEDIMIENTO
5. RESULTADOS Y DISCUSIONES
6. CONCLUSIÓN

4. 1. INTRODUCCIÓN1. INTRODUCCIÓN

5. ENFRIAMIENTO POR EVAPORACIÓN DIRECTA
• Técnica para enfriar el aire.
• Utilizada en torres de enfriamiento, humidificadores, coolers.
• Proceso con arreglo de flujo cruzado.

6. Pasos:
1. Abanico envía aire caliente por un ducto.
2. Aire caliente pasa a través de panel húmedo.
3. Agua del panel absorbe calor y se evapora.
4. Finalmente, el aire sale frío del sistema.

7. Durante el proceso de enfriamiento:
• Temperatura de bulbo húmedo permanece constante.
• Panel es humedecido continuamente con agua.

8. La eficiencia del sistema es afectada por:
• Área superficial y grosor del panel.
• Tipo de material del panel.
• Tamaño en las perforaciones.
• Velocidad de flujo.
• Humedad relativa del aire.
• Volumen de agua utilizado.

9. Material de paneles:
• Hechos de metal, madera, plástico y vidrio.
• Su manufactura es complicada y costosa.
• Paneles de Aspen y Khus son más utilizados en coolers

10. Paneles de Celulosa:
• Son novedosos, más útiles y eficientes.
• Se utilizan en sector industrial y residencial.
• Eficientes energéticamente, compactos, ligeros, libres de
contaminantes.

11. Propósito del estudio:
Evaluar el desempeño térmico e hidrodinámico (papel
de celulosa), que es barato, de fácil construcción,
visualmente atractivo, utilizado en amplio rango de
aplicaciones.

12. 1. INTRODUCCIÓN2. REVISIÓN DE LA BIBLIOGRAFÍA

13. 1. Koka et al:
• Desarrollan procedimiento para probar los paneles.
• Parámetros que afectan el desempeño: velocidad frontal del aire,
caída de presión estática, ángulo y espesor.
2. Liao et al :
• Estudian efectos del espesor y velocidad del aire, en la caída de
presión y la eficiencia.
• Usan dos paneles: textil no tejido, fibra de coco.

14. 3. Al sulaiman
• Evaluó el desempeño de tres fibras (palma, yute y luffa).
• Para velocidad de aire de 2.5 m/s la eficiencia de enfriamiento es
mayor para el yute(62.1 %), luego luffa.
4. Liao y Chiu
• Simulan sistema de ventilación (desarrollan túnel compacto).
• Usan 2 materiales de malla esponja de PVC (agujeros distinto
diámetro)
• La eficiencia en la esponja fibra fina es menor que tejido grueso.
• Desarrollan 2 correlaciones para coeficientes de transferencia de
calor.

15. 5. Gunhan et al.
• Evalúan conveniencia de red de sombreado en invernaderos (piedra
pómez y volcánica)
• la piedra volcánica es una alternativa de material de panel (a 0.6 m/s.)
• Si desciende la velocidad de flujo de aire e incremento en el espesor,
aumenta la eficiencia evaporativa.
• al incrementar la velocidad de flujo del agua y el espesor, la caída de
presión incrementa.

16. La revisión muestra:
• paneles evaporativos de celulosa son raramente investigados.
• Este artículo estudia variables sobre parámetros que afectan el
desempeño térmico e hidráulico de los paneles.
• la efectividad de enfriamiento es la razón de la diferencia entre la
salida y entrada de las temperaturas de bulbo seco a la diferencia
entre el punto húmedo y las temperaturas de bubo seco.

17. 1. INTRODUCCIÓN3. Configuración Experimental

18. Sobre los experimentos:
• Condiciones de estado estacionario
• Dos paneles estudiados (5090 y 7090)
• 50, 100, 150 mm de espesor
• 0.35 x 0.35 m^2 de área

19. Identificación comercial 5090, 7090
• Dos primero dígitos: distancia promedio entre 2 capas adyacentes
en mm.
• Últimos dos dígitos: ángulo entre 2 capas corrugadas secuenciales.

20. La figura muestra:
• Canales de flujo de aire formados por delgadas capas
onduladas alternas de papeles de celulosa.
• El ángulo entre dos papeles corrugados adyacentes.
H: altura del panel
D: profundidad del panel
W: ancho del panel
a y b: ángulos de la estría
H: altura de la estría

21. Diseño del experimento:
• Parámetros variables: variación de la humedad, caída de presión,
cantidad de agua evaporada y efectividad.
• Túnel de viento con sección cuadrada cruzada (0.35 x 0.35 m^2, L=
3m)
• Sección de prueba aislada con fibra de vidrio.
• Paneles (0.35 x 0.35 m^2) posicionados a 80 cm después de la
entrada del túnel.

22. • Pantalla anti-turbulencia en la entrada del túnel(entrada
constante de aire y minimiza turbulencias).
• Un calentador de aire.
• Tres tubos de cabecera con válvulas son utilizados en la cima
de los paneles.
• Bombas para circulación de agua.

23. • Canal recolector de agua al fondo ( mide velocidad de flujo de agua).
• Abanico centrífugo (0.46 cm diámetro) controlado por regulador.
• Velocidad de flujo de aire controlada por motor (12 A, 0 a 3000 rpm
provee velocidades de 1.6, 2.3,2.6, 3, 3.2, 3.6 y 4 m/s)

24. 1. INTRODUCCIÓN
4. INSTRUMENTACIÓN Y
PROCEDIMIENTO

25. • cuarto con ambiente controlado (provee aire acondicionado y mantiene la
Twb)
• medidor diferencial de flujo de presión (mide promedio de velocidades flujo
aire)
• Un gauge digital de presión.
• Termopares tipo T con exactitud más menos 0.1 °C instalados a 30 cm lejos
de ambos lados de paneles (Para obtener Twb y Tsb; grabadas manualmente
en toda posición para validar termopar, diferencias de 0.9 y 0.21°C con
desviaciones de 0.15 y 0.37°C, respectivamente).
• Sensores de presión y humedad y los termopares fueron cuidadosamente
arreglados en una locación específica.
• Un tanque de agua de 0.5 m^3 fue aislado completamente. El agua
evaporada se midió leyendo del depósito.

26. INCERTIDUMBRE
• Se origina a partir de la medición de errores de parámetros como la tasa
de flujo y temperatura
• Se usa un método descrito por Taylor y Kuyatt
• las incertidumbres máximas de efectividad, la velocidad de entrada del
aire, caída de presión, temperaturas y la variación de la humedad, se
estima en ± 4,8%, ± 3%, ± 2,1%, ± 1,1% y ± 2.3%.
• La incertidumbre experimental en la ubicación del termopar se estimó en
± 7%.
• Para garantizar que los paneles evaporativos se humedezcan por
completo se humedecieron durante 24 horas antes de los experimentos.

27. CONFIGURACIÓN
EXPERIMENTAL
1. Termómetro
2. Presión diferencial
3. Medidor de humedad
4. Sumidero
5. Abanico
6. Calentador
7. Suministro
8. Deflector
9. Conducto de aire

28. • Se toma un período de espera de al menos 20 minutos para
garantizar el equilibrio.
• Después, el ventilador se encendió durante 20 minutos para
alcanzar estado estacionario
• Se registraron la temperatura, humedad, consumo de agua
y presión en entrada y salida de los paneles.

29. RESULTADOS DEL ANÁLISIS EXPERIMENTAL
• Consisten en tres partes en un rango de velocidad del viento de
entrada 1.6-4 m / s.
1. Se estudian, efecto de espesor y tipo de panel en la caída de
presión general.
2. Se investiga, el efecto de estos parámetros sobre la variación de
humedad.
3. Finalmente, los efectos del grosor y tipo de panel sobre la
cantidad de agua evaporada y eficacia.

30. EVALUACIÓN DEL RENDIMIENTO
• Para la evaluación del rendimiento de los paneles investigados se usa
la ecuación:
• Tout y Tin = temperaturas de salida y entrada de bulbo seco.
• Twb= temperatura de bulbo húmedo.

31. CAIDA DE PRESIÓN PARA PANEL 5090

32. CAIDA DE PRESIÓN PARA PANEL 7090

33. CAIDA DE HUMEDAD PARA 5090

34. CAIDA DE HUMEDAD PARA 7090

35. AUMENTO DE AGUA EVAPORADA 5090

36. AUMENTO DE AGUA EVAPORADA 7090

37. EFECTIVIDAD 5090

38. EFECTIVIDAD 5090

39. La Tabla 1 proporciona los datos de grosor
utilizados para los tres tipos de paneles de
enfriamiento.

40. PANEL DE CELULOSA

41. PANEL ASPEN

42. PANEL KHUS

43. 1. INTRODUCCIÓN5. CONLUSIÓN

44. • Efectividad de los paneles en orden decreciente de magnitud :
Celulosa> Álamo(Aspen) > Khus.
• Se concluye que, para el panel de celulosa, al aumentar la velocidad
del aire de entrada, aumenta la caída de presión y la cantidad de agua
evaporada; pero la efectividad y la variación de la humedad
disminuyen.
• Cuando la velocidad del aire disminuye y aumenta el grosor del panel,
el punto óptimo puede ocurrir.
• Investigaciones adicionales son necesarias para encontrar la velocidad
y espesor óptimos, y usar el panel de celulosa eficazmente en
edificios residenciales.

45. 1. INTRODUCCIÓN¡GRACIAS POR SU ATENCÍÓN!