Avanzado Seleccion de una maquina para enfriar un sistema

[davidgruty]

[FONT=Verdana]Buenas,[/FONT]
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[FONT=Verdana]Estoy diseñando una camara para mantener unas piezas a -25ºC dentro de ella.[/FONT]
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[FONT=Verdana]Para esta tarea tengo que buscar un fabricante de una maquina refrigerante con potencia suficiente para quitar todo el calor en el sistema.[/FONT]
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[FONT=Verdana]Estoy teniendo en cuenta el calor que pasa a traves de las paredes y tambien los soportes mecanicos.[/FONT]
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[FONT=Verdana]He estado viendo un documento de un sistema parecido y para el calculo de las cargas termicas, mediante un calculo de elementos finitos (usando un software), calculan el tiempo que tardan las piezas en enfriarse y luego por medio de[/FONT]
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[FONT=Verdana]P = Q/t = (masa *calor especifico * delta T) / tiempo[/FONT]
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[FONT=Verdana]consiguen una nueva carga termica la cual tienen en cuenta para la eleccion de la maquina.[/FONT]
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[FONT=Verdana]Esto me confunde mucho; porque el calor que pasa a traves de las paredes y sujeción esta siempre ahi, pero las piezas se enfrian solo una vez.[/FONT]
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[FONT=Verdana]Entiendo que hace falta enfriar las piezas, pero que pasa si tengo una carga de 100W entrando en el sistema (paredes y sujeción) y la maquina tiene tambien una capacidad de 100W?[/FONT]
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[FONT=Verdana]Gracias[/FONT]
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[FONT=Verdana]Saludos[/FONT]
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[alefriz]

Re: Seleccion de una maquina para enfriar un sistema

La potencia total necesaria para tu cámara debe emplearse para enfriar las piezas desde la temperatura incial (ambiente?) hasta -25 ºC y además para contrarrestar los efectos de calentamiento del exterior (ya sean por conducción, convección o radiación).

Si el aislamiento de la cámara de bueno, la componente térmica debido a la transmisión de calor puede considerarse despreciable.

[davidgruty]

Re: Seleccion de una maquina para enfriar un sistema

Buenas,

Gracias por tu respuesta alefriz.

Me estoy liando un poco con esto. Voy a hacer todos los calculos "a mano".

Los calculos de calor a traves de las paredes (las 3 conduccion, conveccion, radiacion) puedo hacerlos sin (demasiados) problemas.

Pero como calculo el calor necesario para enfriar las piezas?

Por un lado he visto este calculo de este documento, pero hay usado un programa de elementos finitos.

Por otro lado pienso:


Todo el calor entrando a traves de las paredes hasta las piezas (a -25º). Digamos 100 W.

El calor especifico del material de las piezas. Digamos 200 J/Kg/K

El peso de las piezas. Digamos 500 Kg

Y el salto de temperatura. Digamos 50ºK

Entonces calculo la energia. E = 500 Kg * 200 J/Kg/K * 50ºK = 5 000 000 J (masa*calor especifico*delta T)

Como tengo 100 W a traves de las paredes...

El tiempo necesario para enfriar las piezas:

t = 5000000J / 100W = 50000 segundos


Es todo esto correcto??

Con esto obtengo el tiempo de enfriamiento, pero cual es el calor necesario para enfriar las piezas??

Gracias

Saludos

[alefriz]

Re: Seleccion de una maquina para enfriar un sistema

Buenas,

Gracias por tu respuesta alefriz.

Me estoy liando un poco con esto. Voy a hacer todos los calculos "a mano".

Los calculos de calor a traves de las paredes (las 3 conduccion, conveccion, radiacion) puedo hacerlos sin (demasiados) problemas.

Pero como calculo el calor necesario para enfriar las piezas?

Por un lado he visto este calculo de este documento, pero hay usado un programa de elementos finitos.

Por otro lado pienso:


Todo el calor entrando a traves de las paredes hasta las piezas (a -25º). Digamos 100 W.

El calor especifico del material de las piezas. Digamos 200 J/Kg/K

El peso de las piezas. Digamos 500 Kg

Y el salto de temperatura. Digamos 50ºK

Entonces calculo la energia. E = 500 Kg * 200 J/Kg/K * 50ºK = 5 000 000 J (masa*calor especifico*delta T)

Como tengo 100 W a traves de las paredes...

El tiempo necesario para enfriar las piezas:

t = 5000000J / 100W = 50000 segundos


Es todo esto correcto??

Con esto obtengo el tiempo de enfriamiento, pero cual es el calor necesario para enfriar las piezas??

Gracias

Saludos

Has calculado la energía necesaria para enfriar las piezas desde 25 ºC hasta -25 ºC (salto térmico de 50 ºC o K), pero ¿en cuanto tiempo quieres o necesitas enfriarlas? La potencia para el enfriamiento dependerá del tiempo.

La potencia que necesitas será la de enfriamiento de las piezas (será mayor o menor si quieres enfriar las piezas en menor o mayor tiempo respectivamente) + potencia para contarrestar calentamiento desde exterior (100 W).

[davidgruty]

Re: Seleccion de una maquina para enfriar un sistema

Buenas,

Entonces si tengo una maquina que a -25 grados me da 100W podre enfriar en los 50000 segundos.

Si la maquina es de 200W tardara la mitad??

Otra pregunta un poco abstracta;

En este documento que he visto, calculan el tiempo con un software de elementos finitos mediante una aproximacion transitoria (viendo como cambia el calor a lo largo del tiempo) teniendo en cuenta la temperatura interior, exterior (iniciales y finales) y la conductuvidad termica de las piezas.

Quiza lo estoy liando mucho, aqui esta ese documento

http://ipnweb.in2p3.fr/~rdd/publicat...DD_2004_02.pdf

Esto es volver un poco al principio; entiendo como calcaular el tiempo para enfriarlo con el calor que entra en el sistema (lo que hemos hablado hasta ahora) pero no entiendo lo que aqui se hace.

Gracias,

Saludos