Diseño y construcción de un Intercambiador de Calor didáctico a Pequeña Escala, para clases de termodinámica en las unidades tecnológicas de Santander 2025-2026

Abstract

El presente trabajo de grado tuvo como finalidad el diseño y la construcción de un intercambiador de calor didáctico a pequeña escala para fortalecer el proceso de enseñanza–aprendizaje de la termodinámica en las Unidades Tecnológicas de Santander, sede Barrancabermeja. El proyecto surgió de la necesidad identificada en el programa de Tecnología en Operación y Montaje Electromecánico de contar con herramientas prácticas que complementaran la formación teórica en transferencia de calor, termodinámica, eficiencia energética y comportamiento de fluidos. Antes de su ejecución, la enseñanza de estos contenidos dependía de explicaciones y simulaciones, lo que limitaba la observación directa de los fenómenos físicos y reducía la posibilidad de desarrollar habilidades experimentales en los estudiantes.

El equipo, configurado como intercambiador de coraza y tubos con haz de 21 tubos de acero inoxidable, longitud total de 700 mm y área de transferencia de 0,50 m², permitió visualizar el intercambio de calor entre fluidos en condiciones controladas, registrar datos experimentales y relacionarlos con los fundamentos teóricos estudiados en clase. Las pruebas permitieron verificar la circulación del agua, la ausencia de fugas y el registro de temperaturas mediante termómetros digitales. A partir del caudal asumido en la etapa de diseño, se estimó un calor transferido de aproximadamente 313 W, un coeficiente global U = 29,3 W/m²·K y eficiencia térmica aproximada de 6,38 %.