Construcción de un termosifón a escala de laboratorio

Abstract

Una manera eficiente y económica de recuperar energía térmica de procesos industriales es empleando intercambiadores de calor con cambio de fase cómo los termosifones. Estos dispositivos consisten en un contenedor sellado con un fluido de trabajo en su interior. Cuentan con una zona de evaporación en donde el fluido recibe la energía para que se produzca el cambio de fase y el vapor producido lleva la energía a una zona de condensación en donde la entrega, retornando como condensado para iniciar el ciclo nuevamente. Una de sus principales características es la alta conductividad térmica equivalente, permitiéndoles aprovechar la energía de cualquier tipo de fuente externa de alta o baja temperatura. A nivel global se han hecho numerosas investigaciones en la construcción y funcionamiento de los termosifones, principalmente los materiales de construcción, relación de aspecto, diferentes fluidos de trabajo, relaciones de llenado y potencia, buscando mejorar la eficiencia de estos dispositivos. En este trabajo se construyó un termosifón a escala laboratorio, para su uso en el laboratorio de ciencias térmicas del Instituto Tecnológico Metropolitano de Medellín ITM. El dispositivo construido cuenta con una zona de evaporación con resistencia eléctrica, una zona de condensación con una chaqueta para la recirculación de agua y una zona adiabática completamente aislada, adicionalmente el dispositivo permite la variación del ángulo de inclinación para evaluar su efecto en el rendimiento. Su funcionamiento fue validado con agua cómo fluido de trabajo y con una relación de llenado del 30%. La potencia entregada en el evaporador fue variada entre 10 y 100 W y se utilizaron dos ángulos de inclinación de 90° y 45°. La resistencia térmica del termosifón fue evaluada midiendo las temperaturas a lo largo del termosifón. La mayor eficiencia se alcanzó a una potencia de 100 W y un ángulo de inclinación de 45°