Modelo matemático y experimental de un termosifón

Abstract

En un circuito cerrado de un fluido, ubicado en un plano vertical, se puede generar una circulación permanente al calentar continuamente el fluido que está en la parte inferior o en una parte ascendente, y, simultáneamente enfriando la parte superior o la parte descendente del fluido, esto debido a las fuerzas de empuje arquimedianas generadas sobre la zona caliente al disminuir su densidad. Las ecuaciones que modelan el fenómeno son la de conservación de masa, la del balance de cantidad de movimiento y la del balance de energía, y se pueden aplicar al circuito propuesto para los casos de flujos lentos, laminares o de Hagen-Poiseuille con el fin de determinar la relación entre la velocidad de un fluido newtoniano específico, la geometría del circuito (diámetro, longitudes) y la transferencia de calor en estado estacionario.

Para corroborar el modelo matemático con la realidad, se propone un modelo experimental sencillo, de bajo costo y con un tiempo de respuesta corto que funciona con agua como fluido de trabajo.