Diseño y desarrollo de enfriador doméstico

Abstract

En el presente proyecto queremos focalizar nuestro estudio en el ámbito termodinámico para situaciones muy comunes de la vida cotidiana, ya que han sido múltiples las ocasiones donde hemos tenido que enfrentarnos a situaciones complejas para enfriar determinados productos. Donde debido a las condiciones climatológicas de la zona y del momento nos hemos visto incapacitados para realizar. Además de las necesidades humanas de enfriar productos líquidos, se pretende también estudiar y al mismo tiempo diseñar un modelo de enfriador de relativa sencillez, ya que debe de estar enfocado para el consumo tanto mayorista como minorista, por lo que es necesario centrar los esfuerzo en desarrollar un dispositivo hermético de fácil transporte para poder enfriar en cualquier momento y en cualquier lugar las bebidas refrescantes. Para el desarrollo de este proyecto hemos querido fusionar la originalidad con la necesidad real de enfriar productos líquidos, ya que hasta el día de hoy no hay ningún tipo de dispositivo capaz de poder realizar esta tarea con relativa rapidez y sin que abarque grandes espacios o altos costes. En el dispositivo enfriador altamente aislado se acoplará un dispositivo de giro para poder hacer girar los hielos que habrán sido introducidos previamente, con el objetivo de hacer rotar la masa de hielo ya que se pretender obtener el mayor coeficiente de convección posible con los menores recursos necesarios y así poder realizar una mayor transferencia de calor y poder enfriar con mayor rapidez el seno del fluido, para poder ser servido en cuestión de segundos. Por lo que se facilitaría a los usuarios la refrigeración de bebidas con un cubo de dimensiones ajustables a la cantidad de bebidas que se quieran enfriar y la cantidad de tiempo que se quiera esperar. Con ello se pretende poder suplir las neveras eléctricas o en zonas donde no haya electricidad estar a merced de las condiciones climatológicas para poder enfriar las bebidas, se intenta tener una mayor independencia eléctrica al mismo tiempo que se permite beber las bebidas en las condiciones óptimas. Por lo tanto los objetivos fundamentales del presente proyecto se podrían resumir en los siguientes puntos:

- Conseguir independencia eléctrica para poder refrigerar bebidas en latadas.

- Desarrollar un dispositivo innovador de bajo coste y de alta eficiencia, que aún no se encuentra en el mercado.

- Enfriamiento con hielos de bebidas con cierta rapidez y así poder eliminar el tiempo de espera de las neveras móviles tradicionales.

- Poder llegar a comercializar el producto una vez finalizado y aprobada su eficiencia.

La elaboración del presente proyecto se ha dividido en 5 fases principalmente las cuales se exponen a continuación, dichas fases han sido desarrolladas en el orden que se presentan con el objetivo de poder consolidar todos los pasos. 1ª fase.- La primera parte del proyecto consiste en un estudio detallado de transmisión de calor sobre el cubo base para ello será necesario determinar la capa de aislante que se le debe proporcionar al cubo para poder así reducir al máximo las pérdidas por aislamiento. 2ª fase.- Una vez desarrollado el aislamiento de nuestro cubo se procedió a estudiar el modelo teórico de enfriamiento por convección natural, donde se tomarán diferentes medidas de referencias según las condiciones climatológicas del momento. 3ª fase.- Tras haber realizado el modelo teórico de convección natural se procederá al estudio y diseño del dispositivo acoplado para poder mover los hielos en el cubo. Para ello será necesario un desarrollo preciso del mismo para disminuir el peso y la geometría del mismo para poder facilitar su transporte. 4ª fase.- Cuando el dispositivo se haya diseñado con éxito se podrá proceder a realizar el estudio teórico de enfriamiento por convección forzada, es decir, realizar el estudio por transmisión de calor desde los hielos en movimiento hacia nuestra bebida, para las diferentes climatologías, dentro de esta fase se desarrollaran diferentes pruebas para poder determinar la cantidad optima de hielos a introducir así como el número de latas para poder enfriar de la forma más rápida posible. 5ª fase.- Elaboración de un plan de marketing y un plan de operaciones. 6ª fase.- Elaboración de un plan económico donde se recoja todos los conceptos a tener en cuanta a la hora de considerar la viabilidad del proyecto.

En referencia a los recursos a emplear en el diseño de este proyecto será un cubo recubierto de un aislante lo suficientemente eficiente para reducir en la medida de lo posible las perdidas por transmisión de calor, aparte de dicho cubo será necesario el diseño de diferentes prototipos de agarre para el dispositivo acoplado que permita el agarre de las bebidas así como el dispositivo que permita el giro de los hielos dentro de cubo, para ello será necesario el diseño y elaboración de una hélice acoplada a un mango para poder hacerlo girar.

In the current project we want to focus our study on the thermodynamic field regarding common situations of daily life, since there have been multiple occasions where we have had to face complex situations to cool certain products. In addition to the human needs to cool liquid products, it is also intended to study and at the same time design a cooling model of relative simplicity, as it must be focused on both wholesale and retail consumption. It is necessary to focus our efforts on developing a hermetic device that is simple to transport in order to cool refreshments at any time and in any place. For the development of this project, we wanted to merge the originality with the real need to cool liquid products, because until today there is no type of device able to perform this task relatively quickly and without covering large spaces or high costs. A small engine will be attached to the cooler gadget in order to convert the fluid from water to ice faster. It means that it will reach a higher convection coefficient and therefore a greater heat transfer between the fluid and the can of soda, with the objective of faster cooling using the least possible resources. Because the main goal is cooling the fastest way possible. It will thusly be easier for users to refrigerate beverages with a cube of adjustable dimensions to the amount of drinks they want to cool and the amount of time they want to wait. This is intended to supply the electric refrigerators or in areas where there is no electricity to be at the mercy of weather conditions to cool the drinks, trying to have greater electrical independence while allowing for drinks in optimal conditions. Therefore, the fundamental objectives of this project could be summarized in the following points: - Achieve electric independence to be able to refrigerate beverages in cans. - Develop an innovative device with low cost and high efficiency, which is not yet on the market. - Cooling drinks with certain speed and thus eliminating the waiting time of traditional mobile refrigerators. - To be able to commercialize the product once finalized and approved.

The elaboration of this project has been divided into 5 phases, which are explained below, these phases have been developed in the order that they are presented with the aim of consolidating all the steps. 1st phase - The first part of the project consists of a detailed study of heat transfer on the base cube. For this purpose it will be necessary to determine the insulation layer that must be provided to the cube in order to reduce the losses due to insulation. 2nd phase - Once the isolation of our cube is developed, we proceeded to study the theoretical model of cooling by natural convection, where different measurements of references will be taken according to the weather conditions of the moment. 3rd phase - After having made the theoretical model of natural convection, we will proceed to the study and design of the coupled device to move the ice cube. This will require a precise development of the abovementioned to reduce the weight and geometry of it to facilitate its transportation. 4th phase - When the device has been designed successfully, it will be possible to carry out the theoretical study of cooling by forced convection, that is, to carry out the study by heat transmission from the moving ice towards our drink, for the different climatologies, Within this phase, different tests will be developed to determine the optimum amount of ice to be introduced as well as the number of cans to be able to cool as quickly as possible. 5th phase - Preparation of a marketing plan and an operational plan. 6th phase - Preparation of an economic plan where all the concepts are take into account considering the feasibility of the project.

In reference to the resources to be used in the design of this project, it will be a cube covered with an insulator efficient enough to reduce as much as possible the losses by heat transmission, apart from said cube the design of different prototypes will be necessary. Grip for the coupled device that allows the grip of beverages as well as the device that allows the rotation of the ice cubes, for this it will be necessary to design and elaborate a propeller attached to a handle to be able to turn it.