Evaluación del rendimiento térmico de los intercambiadores de calor compactos con núcleos TPMS

Abstract

El presente trabajo tiene el objetivo de encontrar nuevas aplicaciones para las estructuras TPMS (Superficie mínima triple periódica) específicamente en el rendimiento térmico de intercambiadores de calor compactos con núcleo TPMS, para lo cual se ha diseñado una plataforma de evaluación IoT (internet de las cosas) con el uso de estereolitografía e impresión 3D convencional que someterá dichas estructuras en un sistema de convección forzada con una fuente de calor y que recopila las variables físicas más importantes utilizando instrumentación mecatrónica, estos en conjunto registran las mediciones en una hoja de datos en Google Sheets disponible en cualquier lugar y dispositivo con acceso a internet. Se diseñó las estructuras TPMS utilizando código de lenguaje Python asistido con la herramienta PyVista la cual permite controlar características topológicas de las estructuras, se procedió a diseñar y unificar alimentadores para imprimirlos con estereolitografía en resina de fundición para fabricarlos con aluminio por el método de cera perdida. Se realizó un diseño experimental factorial donde los factores fueron los tipos de estructuras más estudiados: Shwartz diamante, Shwartz primitiva y Schoen giroide con tres niveles de porosidad y dos niveles de número de Reynolds. Los experimentos realizados se validaron haciendo uso de un balance energético general aplicado en un volumen de control crítico presente en la plataforma de evaluación, posteriormente se analizó y validó el diseño experimental haciendo uso de software estadístico el cual proyecta mediante gráficas de residuos la distribución normal de los datos y la incidencia de los factores en las variables de respuesta: diferencia de temperatura, caída de presión y rendimiento térmico de intercambiadores de calor compactos con núcleo TPMS.