TRABAJO DE SIMUSOL

TRABAJO DE SIMUSOL

Tengo la intención de aplicar el Simusol a mis trabajos o experiencias de cambio de fase empleando grasa vacuna. En este aspecto el año pasado hice algunas experiencias sencillas colocar en una mesa de la terraza (del Depto. de Física) grasa vacuna en bolsas selladas expuestas a la radiación y condiciones del ambiente (temperatura, vientos, ) durante algunos días. Coloqué 4 bolsas ; dos bolsas de ½ kilo que se emplean cuando un paciente no puede evacuar por la vias normales: una bolsa blanca de orina y una bolsa forrada con tela color carne de colestomía; una bolsa de 1 kg de grasa tal como viene envasada,solo que se la pinto de negro y una cuarta bolsa de pvc negro termosellada que contiene aproximadamente 3.9 kg de grasa. Se colocó en el centro de cada contenedor una termocupla para medir la temperatura alcanzada por el material, una quinta termocupla registra la temperatura ambiente. Al examinar los archivos observé que la temperatura de grasa, alcanza una temperatura máxima de 53 °C; si bien acumula una gran cantidad de energía térmica, durante la noche pierde mucho calor. Por ello, repetí la experiencia aislando el paquete con telgopor en su base y laterales y colocando una cubierta de telgopor a las 18 horas una vez que se pone el sol (esto era porque yo veía de la grasa después de las 18 horas perdía muy rápidamente la energía acumulada ya que su temperatura en forma asintótica se acerca rápidamente a la del ambiente. La idea en principio era calentar una bolsa de material de cambio de fase que en la noche podía servir de cama a cerdos recién nacidos que necesitan una ambiente confortable aun apartados de su madre). En estos ensayos se observó que las perdidas en la noche eran mucho más pequeñas. Hice otras experiencias colocando una cubierta trasparente como techo de la caja de telgopor que rodea el paquete de grasa. En este caso la temperatura alcanzada por la grasa es de aproximadamente 70°C.

A los efectos de la presentación de este trabajo solo se mostrarán los diagramas del programa DIA en un formato .jpg y los resultados obtenidos de la simulación en forma gráfica para los diferentes casos.

1. Experiencia 1: Bolsas a la intemperie tanto de día como de noche. En este caso se considera que:

• Hay tres nodos de temperatura: en el interior de la grasa (GRAS), el del piso (PISO) y el exterior (EXT).

• El piso está a una temperatura prácticamente constante durante todo el día, por eso se le adjudica una fuente (PIS) la que puede ser parametrizada usando valores entre 16 y 20 °C. El exterior (AMB) tiene un valor de temperatura que oscila durante una jornada completa y que se obtiene de los registros tomados en la experiencia.

• La grasa recibe la radiación del sol mediante el flujo (RAD) que incide sobre la superficie superior de la bolsa, de 0,09 m2. Este flujo se obtiene de los registros diarios de una estación meteorológica que funciona en el mismo predio. De este flujo se considera que solo incide sobre la muestra de grasa el 80% del total, considerándose perdidas por reflexión y absorción sobre la cubierta del envase que contiene la sustancia.

• Entre la grasa y el piso existe una pérdida conductiva dada por el telgopor sobre el que se asienta. Entre la grasa y el exterior existe una pérdida convectiva forzada, con un coeficiente de convección dada por la conocida ecuación: h=5,7+3,8 v; siendo v es la velocidad del viento en m/s, dato que también se obtiene de la estación meteorológica disponible y h se expresa en W/°C m2. Se considera además una pérdida radiativa que puede cobrar cierta importancia durante la noche.

En el caso de las pérdidas conductivas entre la base del paquete de grasa y el piso (superficie de la mesa), está dada por el poliestireno expandido (conductividad térmica: 0,04 W/m°C, área: 0,09 m2, espesor: 0,004 m). Para las pérdidas radiativas al exterior se consideró una absortancia de 0,95 para la superficie negra de la bolsa, un área efectiva de 0,09 m2 y factor de forma igual a uno. Esto se puede mejorar considerando alguna correlación para la temperatura de cielo del lugar. El diagrama que describe el sistema se muestra en la Figura 1

Figura 1. Diagrama del programa DIA para la Experiencia 1.

De la simulación se puede determinar la temperatura del material de cambio de fase. Los resultados obtenidos de la simulación y los de la experiencia se muestran en la Figura 2. Se observa que hay un acuerdo aceptable entre los valores experimentales y los simulados.

Figura 2. Resultados experimentales y simulados para la temperatura del material de cambio de fase para la Experiencia 1.

2. Experiencia 2: Bolsa aislada en laterales, cubierta de noche. En este caso se considera que:

• En los ensayos la bolsa que contiene el material se ubica dentro de una caja de telgopor de 4 mm de espesor. Durante el día la radiación incide sobre la muestra descubierta en su parte superior, pero después

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