escuela superior politecnica del litoral ingeniero mecanico jose abel cedeno lopez

320 Pages·2015·32.2 MB·Spanish

ESCUELA SUPERIOR
POLITECNICA DEL LITORAL
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA
"CALCULO y DISE~O DE UNA PISTA DE HIELO
ARTIFICIAL PARA LA CIUDAD DE GUAYAQUIL"
TESIS DE GRADO
Previa a la obtención del Título de:
INGENIERO MECANICO
Presentada por:
-
JOSE ABEL CEDENO LOPEZ
I
•
GUAYAQUIL - ECUADOR
1.987
A G R A D E e 1 M 1 E N T o
A la Escuela Superi~r Politéc
nica del Litoral.
Al amigo, al maestro, Ing.
ANGEL VARGAS Z., Director de
Tesis, por su valiosa ayuda y
colaboración en la realización
del presente trabajo.
ti E DIe A T o R I A
A MIS PADRES
A [,11S HERI1ANOS
A MIS SOBRINOS
A MARIA ALEJANDRA
ING. EDUC\ROO ORCES P. --Ll1.IP--~iGEL ',lARGAS 1...
DECANO DE LA FACULTAD DI RECTOR DE TESIS
INGENIERIA MECANICA
,/
ING. EDUA YADENElRA P.
MIE~1B TRIBUNAL
DECLARACION EXPRESA
~l~ responsabilidad por los hechos, ideas y
doctrinas expuestas en es ta Tes is, me corres
pcrrden exclusivamente y el patrimonio intelec
ae
tual la misma~.a la ESCUELA SUPERIOR POLI-
TECN'ICA DEL LITD-RAtll
•
(Reglamento de Exámenes y Títulos profesiona~
les de la ESPOL).
JOSE ABEL CEDEÑO LOPEZ
R E S U M E N
Creo ~ue una de las mayores atracciones que ofrece este
deporte es su ilimitada variedad. Es, a la vez, deporte
competitivo y pasatiempo; puede practicarse al aire li-
bre y en locales cerrados, por jóvenes y mayores. El p~
tinaiE-es~ tambffin, deporte intern&tional, organizándose
camp-e.f.matas mundiales y europeos. El patinaje artístico
o de fi9~ras~ asf como los de velocidad sobre hielo, for
man parte integrante de las Olimpiadas de Invierno.
El presente trabajo se podría resumir de la siguiente m~
nera. En los capítulos 1 y 11, se describe las diversas
aplicaciones de las pistas, sus tipos y también los pari
metros que van a influir en la acogida de este proyecto.
Luego se detalla un capítulo aparte acerca de la constru~
ción civil y arquitectura, porque su influencia es muy
importante en este proyecto. En el capítulo IV se esco-
gue, el tipo de ciclo de refrigeración y los refrigeran-
tes mis convenientes de acuerdo a las necesidades. En el
capítulo V, que corresponde al cálculo de la carga frigo-
rífica, es sin duda el más importante, y el que mayor tr~
bajo y tiempo me significó. Digo que es el más importan-
te por dos razones fundamentales: Primero, porque el cá1
VII
culo de la carga frigorifica es la que nos va a determi-
nar las máquinas para producir frío, (las cuales son par-
clalmente determinadas en el siguiente capítulo~ son im-
portadas." ya que hasta ahora no se las fabrica en el
País.
El diseñe} de equipos> frigor'lf'l;cos requiere, de varios aná
1t sj s: termodj námñcos., técnicos, '1 económ.ico's,. En el ca-
pítulo VI, se detalla minuciosamente el anilisis termodi
námico de los pr+nc t pales comporren tes COIJl&'Sow: el com-
presor, evaporador~ condensadQr~ t~beria5 y aislamientos.
Con ello se demuestra que en nue-s-tro pals si estamos en
capacidad de producir tales máquinas, ya que contamos con
el elemento humano que la ESPOL ofrece al servicio del
adelanto tecno16gico del Pafs. Para ello debemos contar
también con el apoyo de los especializados en el área de
diseño y metalurgia que ofrece la Facultad de Ingeniería
t~ec á n iea .
En el capítulo VII, se determinan los elementos adecua-
dos de automatismos de la planta. En el capítulo VIII,
se hace un análisis econ6mico, presentando las diversas
posibilidades para que este proyecto pueda ser una reali
dad. En el último capítulo, se complementa con ciertas
normas que se deberán tomar en consideraci6n, para una
obra de esta naturaleza.
INDICE G E N E R A L
Pág.
RESUMEN 6
I I I I I I • , I I I I I • I I I I I I I I I I , I I I I I I I I I I I I I I I
INDICE GENERAL ••••••••••••••••••••••••••••••••• 8
INDICE DE FIGURAS ••••• , •••• , ••••••••••••••••••• 13
INDICE DE TABLAS ••••••••••••••••••••••••••••••• 17
INDICE DE FORMULAS ••••• , •• " ••• ,.,., ••• , •••• ". 18
LISTA DE ABREVIATURAS , ••• , •••••••••••••••••••• 22
I
1NTRODUCC ION • 26
I ••••••••• I ••••••• I ••••••• I • I •••••
I. CAPITULO , 28
'1111'.111111111111
TIPOS DE PISTAS SEGUN SU USO Y SU UBICACION 28
1,1 Según su uso . 28
1. 1. 1 Hockey sobre hielo . 29
1. 1. 2 Curling . 33
1. 1. 3 Revista sobre hielo y patinaje
37
artístico. . .
1. 1. 4 Patinaje público . 38
1. 1. 5 Salas y auditorios . 39
1.2 Según su ubicación 39
1. 2.1 Pistas al aire libre . 40
1. 2.2 Pistas cubiertas . 43
)( 1I. CAP 1TUlO 45
l. I •• I • I I • I I I I I 1I I •• I I • I I • I I I I I • I
PARAMETROS DE BASE QUE INFLUYEN EN EL CALCU
LO Y DISEÑO DE LA CONSTRUCCION . 45
2.1 Variación de la temperatura exterior
de Guayaquil. . 45
IX
Pág.
2.2 Dimensionamiento de la pista 48 -/"
2.3 Ubicación de la pista 48
2.4 Arquitectura de la pista 50
2.5 Materiales de construcción civil 58
111. CAPITULO •••••••••• "".""""""."", 62
CONSTRUCCION CIVIL y ARQUITECTURA .. 62
3.1 Construcción civil 62 ~
3.2 Arquitectura 69
1V CAP 1TUlO ,. 76
I I • I 1 1 • 1 • I • 1 • I 1 1 I • I I 1 I I I I 1 1 1 1 1 1 1
CONSIDERACIONES TERMODINAMICAS 76
4.1 Tipos de ciclos termodinámicos 76
4.1.1 A una etapa . 79
4.1.2 A dos eta pa s . 82
4.1. 3 A tres eta pa s . 85
4.1.4 Booster . 86
4.2 Refrigerantes primarios 87
4.3 Sistemas de refrigeración 89 /
4.3. 1 Refrigeración directa . 89 /'
4.3.2 Refrigeraci6n indirecta . 91 --
4.4 Comparación y selección del sistema de
ref rigera ción. . . 92
4.5 Selección del refrigerante primario 94 ---
4.6 Refrigerantes secundarios 95 »:
4.6.1 Salmueras 97 .,
4.6.2 Líquidos incongelables 99 ,/
4.7 Selección del refrigerante secundario. 101
4.8 Consideraciones técnicas del glico1
et i1éni co . .. ........................ 102
x
Pág.
v. CAP 1TU.LO • 104 --
l·• I • I I I I I I I I I I I I I I I I lit I ••• I I I I •
CALCULO DE LA CARGA REFRIGERANTE . 104
--
5.1 Apartes frigorificos internos 104
ea
5.1.1 1or por con vección ......... 105
5.1.2 ea10r por radi ación .... 110
r •• r ••
5.1.3 Condensación y solidificactón
del va~or de agua sobre la su-
perficie de la pista de hielo .. 117
S.l.if: Rozamiento de los patines 121
5.1.5 Mantenimienta y rehabilH:.a:ci;ó-ff
de la superficie de hi~lfr_ 124
5.1.6 Calor que absorbe el pisa 129
5.2 Capacidad frigorífica a usarse 133 --
5.3 Observaciones finales relacionadas
con el cálculo de carga. 137
5.4 Sistema de aire acondicionado para el
ambiente interior de pistas cubiertas. 138
VI. CAP 1TUlO 140 --
I I I I I I , I I I •• I I I • I • I I •• I , lit. I I I • I
CALCULO DE LOS PRINCIPALES COMPONENTES DE
LA PLANTA. . . 140 --
6.1 Trazado del ciclo de refrigeración 140 ....--
-
6.2 Compresor 147
6.2.1 Parámetros técnicos del compre-
sor a seleccionar . 152
6.2.2 Accionamiento del compresor 160
6.3 Evaporador 170
6.3.1 Clasificación y selección del
evapora dor. . .
170 ---
6.3.2 Cálculo de las principales ca-
racterísticas del evaporador. 174