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Title: Diseño de un sistema de recuperación de calor de un motor de combustión para desalinizar agua de mar
Authors: Castillo Romero, Victoria Alejandra
Zabala Ortiz, Gonzalo Rodolfo, Director
Keywords: Desalinización
Recuperación de calor
Calor residual
Transferencia de calor
Intercambiador de tubos aleteados
Evaporador-condensador.
Issue Date: 2025
Publisher: ESPOL.FIMCP
Citation: Castillo Romero V.A. (2025) Diseño de un sistema de recuperación de calor de un motor de combustión para desalinizar agua de mar [Proyecto Integrador] Escuela Superior Politécnica del Litoral
Abstract: CONDITION FOR PUBLICATION OF PROJECT. This work presents the conceptual design of a seawater desalination system based on the recovery of waste heat from an internal combustion engine, with the objective of contributing to sustainable energy solutions for water supply. The problem arises from the increasing scarcity of potable water worldwide, in contrast with the abundance of seawater, which has driven the development of desalination technologies. The proposed system integrates a finned tube heat exchanger and an evaporator–condenser unit, dimensioned through energy balances and heat transfer correlations, and later validated by CFD simulation. The theoretical analysis yielded an overall heat transfer coefficient of 888 [ 𝑊 𝑚2 𝐾 ] and an estimated distilled water production of approximately 3673 L/day, depending on operating conditions. However, CFD simulation reflected a less optimistic scenario, with an average overall coefficient of 96.6 [ 𝑊 𝑚2 𝐾 ], a seawater outlet temperature of 46.2 °C, and a corresponding production of approximately 40 L/day. These discrepancies are attributed to the idealized assumptions of the analytical model, such as uniform flow distribution, typical fin efficiency, and the absence of fouling resistances. The results confirmed the partial technical feasibility of the heat recovery principle, while also highlighting the need to optimize geometry, select more corrosion-resistant materials, and validate the design through experimental prototypes. The main contribution of this work is to provide a comparative technical diagnosis between theoretical calculations and numerical simulation, serving as a reference for future improvements in the design of sustainable water production systems. Keywords: desalination, heat recovery, waste heat, heat transfer, finned tubes heat exchanger, evaporator-condenser.
Description: CONDICIONAMIENTO DE PUBLICACION DE PROYECTO. El presente trabajo desarrolla el diseño conceptual de un sistema de desalinización de agua de mar mediante la recuperación de calor residual de un motor de combustión interna con el objetivo de contribuir a soluciones energéticamente sostenibles para el abastecimiento de agua. El problema surge de la creciente escasez de agua potable a nivel mundial, en contraste con la abundancia de agua de mar, lo que ha impulsado el desarrollo de tecnologías de desalinización. El sistema integra un intercambiador de tubos aleteados y una unidad evaporador–condensador, dimensionados mediante balances energéticos y correlaciones de transferencia de calor, y posteriormente validados mediante simulación CFD. En el análisis teórico se obtuvo un coeficiente global de transferencia de calor de 888 [ 𝑊 𝑚2 𝐾 ] y una producción estimada de agua destilada de aproximadamente 3673 L/día, dependiendo de las condiciones de operación. No obstante, la simulación CFD reflejó un escenario menos optimista, con un coeficiente global promedio de 96,6 [ 𝑊 𝑚2 𝐾 ], temperatura de salida del agua de mar de 46,2 °C y con ello resultando en una producción de aproximadamente 40 L/día. Estas diferencias se atribuyen a los supuestos idealizados del modelo analítico, como la distribución uniforme de flujo, la eficiencia típica de aletas y la ausencia de resistencias por ensuciamiento. Los resultados validaron la viabilidad técnica parcial del principio de recuperación de calor, pero también ponen en evidencia la necesidad de optimizar la geometría, seleccionar materiales más resistentes a la corrosión marina y validar el diseño mediante prototipos experimentales. El aporte principal de este trabajo es ofrecer un diagnóstico técnico comparativo entre cálculo teórico y simulación numérica, que sirva como referencia para futuras mejoras en el diseño de sistemas sostenibles de producción de agua.
URI: http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/67778
metadata.dc.identifier.codigoproyectointegrador: INGE-2951
Appears in Collections:Tesis de Mecánica

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