Control de temperatura en sala de células electrolíticas. Complejo Solvay Martorell

A lo largo de este proyecto se desarrolla un estudio para la implementación de una estrategia de control que controle correctamente la temperatura en la sal de salida de la sala de células donde se realiza el proceso de electrólisis de dicha sal. Para alcanzar este objetivo se dispone de dos variables de control: un caudal de sal recirculado desde la salida de la sala de células hasta un par de intercambiadores de calor, colocados en paralelo entre sí, así como otro caudal de un circuito externo de agua destinado a otros dos intercambiadores de calor también colocados en paralelo entre sí. Con el objeto de analizar el sistema de control se diseñan modelos teóricos de los intercambiadores de calor así como de la sala de células. Dichos modelos se ajustan a partir de datos reales obtenidos directamente de la planta, determinando parámetros desconocidos y minimizando el error entre modelo y realidad. A partir de estos modelos se configuran otros modelos reducidos que se emplean en el diseño del sistema de control. Se plantea una estrategia de control con dos controladores en cascada: uno primario que controla la temperatura de salida de la sal en la sala de células y otro controlador secundario en lazo interno que actúa sobre los intercambiadores de calor. El controlador primario se plantea como un PID con estructura “antiwindup” y parámetros variables establecidos mediante diseño por “gain scheduling” (GS). La solución propuesta se hace necesaria ya que el sistema planteado es un sistema de control en cascada en el que existe algún elemento integrador por lo que, como se demuestra, aparece el efecto de “windup” integral debido a la saturación de los intercambiadores de calor, en este caso. Por otro lado, en base al conocimiento de parte de la señal de perturbación para la sala de células, se diseña una solución “feedforward” sobre el controlador primario. Por otra parte, el controlador secundario se diseña como un PI de parámetros constantes en base a criterios de diseño robusto, solución que se muestra como suficiente y adecuada. Finalmente se analiza la simulación, se realiza la validación de modelos y se dispone la puesta en marcha sobre control distribuido Rosemount

Experimental analysis of passive heat exchangers with no moving parts for geothermal thermoelectric generators

Los generadores termoeléctricos han mostrado un gran potencial para aprovechar la energía geotérmica en yacimientos de roca seca caliente superficiales debido a su fiabilidad, escalabilidad y mínimo impacto. Sin embargo, para lograr las anteriores ventajas, es de suma importancia un diseño adecuado de los intercambiadores de calor. Es necesario no sólo conseguir bajas resistencias térmicas, sino también evitar las partes móviles, de forma que las ventajas de los módulos termoeléctricos se extrapolen a todo el generador, y se eviten los consumos auxiliares, maximizando así la generación neta. Además, se pretende que los intercambiadores de calor sean lo más compactos posible para reducir su impacto visual. En este trabajo se presenta el análisis experimental de diferentes intercambiadores de calor que cumplen los anteriores requisitos. Más concretamente, se han estudiado los intercambiadores de calor bifásicos y su combinación con disipadores de aletas en diferentes configuraciones. La metodología seguida combina una parte experimental en el laboratorio, determinando las resistencias térmicas de cada intercambiador en diferentes condiciones, así como simulaciones y experimentos en campo, en el Parque Nacional de Timanfaya, con un generador completos instalado en un sondeo a 460 °C. Los resultados obtenidos muestran que la combinación de intercambiadores de calor bifásicos con disipadores de aletas es la mejor opción para maximizar la potencia generada, ya que la disipación de calor se realiza correctamente. Para conseguir el requisito de compacidad, esta configuración permite eliminar el disipador y reducir la longitud de los intercambiadores de calor bifásicos, consiguiendo reducir el impacto visual y evitando partes móviles y consumos auxiliares

Estudio comparativo de los intercambiadores de calor de coraza-tubos y los de placas planas

El presente trabajo, describe los Intercambiadores de Calor de Placas Planas, así como sus ventajas frente a los intercambiadores de calor de coraza y tubos. Por ello el estudio se centrará en las ventajas térmicas (efectividad) y económicas (costos), de los intercambiadores de calor de placas frente a los tradicionales intercambiadores de corza y tubos. La importancia de la reducción de costos en los diferentes procesos industriales, es a donde apuntan las empresas para mejorar su productividad y calidad de sus productos así como la disponibilidad de éstos. Pero ello va de la mano con el uso de equipos de alta eficiencia y confiabilidad, presentándose en el presente trabajo una propuesta de solución real al problema de limitación de generación de energía en la central hidroeléctrica Santiago Antunez de Mayolo.Tesi

Diseño de intercambiadores de calor para un prototipo potabilizador de agua

95 páginasEn el siguiente documento se presenta el desarrollo del trabajo de grado para optar al título de ingeniero mecánico. El proyecto llamado “Diseño de intercambiadores de calor para un prototipo potabilizador de agua” se enmarca en la problemática planteada anteriormente por los estudiantes Esteban Lozada Giraldo y Mateo Sánchez Monsalve sobre la escasez de agua en las zonas costeras más remotas de Colombia. Sin embargo, el prototipo presentado por Esteban y Mateo no alcanzó los resultados esperados debido a una falla crítica en el diseño de los intercambiadores de calor, lo cual impidió la evaporación de agua y, por ende, la toma de datos para verificar el funcionamiento del prototipo. Este proyecto pretende como tal el diseño de los intercambiadores de calor necesarios para para el prototipo de desalinización de agua que corresponden a un colector solar y a un condensador con un caudal requerido de dicho prototipo de 18 L/día. En el proyecto se realizó un dimensionamiento con base en teoría de diseño de intercambiadores de calor y colectores para luego simular las geometrías calculadas mediante software CFD, luego comparar los resultados de los cálculos, simulación y finalmente realizar ajustes al diseño base.PregradoIngeniero(a) Mecánico(a

Mejora de la productividad en el mantenimiento de los intercambiadores de calor de los generadores de eje vertical, mediante la aplicación del estudio de métodos en la central hidroeléctrica Carhuaquero, Cajamarca - 2018

En la central hidroeléctrica Carhuaquero en Cajamarca, se realizan trabajos para mantener operativos los equipos, de los cuales se ha elegido el mantenimiento de los intercambiadores de calor de los generadores de eje vertical para mejorar la productividad por que se necesita optimizar los recursos para realizar los trabajos buscando aumentar la eficiencia, eficacia y efectividad. La presente investigación tuvo como objetivo general, mejorar la productividad en el mantenimiento de los intercambiadores de calor de los generadores de eje vertical mediante la aplicación del estudio de métodos en la central hidroeléctrica Carhuaquero, Cajamarca – 2018. La cual busca mejorar el método de trabajo, facilitar las actividades que realizan los operarios en el mantenimiento. La población de estudio estuvo conformada por el total de los intercambiadores de calor (3 unidades), la investigación se realizó entre los meses de julio a octubre de 2018, el trabajo de investigación se basó en 2 etapas: la primera consistió en realizar pruebas antes de la aplicación del estudio de métodos, la segunda consistió en realizar pruebas después de la aplicación del estudio de métodos. Se realizó un nuevo método de trabajo, disminuyendo el tiempo para realizar el mantenimiento, la productividad en los intercambiadores de calor mejoró un 4.1108%, la eficiencia disminuyó un 14 %, la eficacia aumentó un 12.6 % y la efectividad disminuyó un 25%

Influencia de la corrugación en tubos de intercambiadores de calor mediante simulación numérica

La mejora de la eficiencia de transferencia de calor es un aspecto fundamental en el diseño y manejo de los intercambiadores de calor. Este aspecto adquiere mayor relevancia en numerosas aplicaciones industriales que utilizan fluidos con viscosidad elevada, como el caso de aceites y fluidos de tipo alimentario, donde el coeficiente de transferencia de calor se reduce debido al predominio de flujo laminar [2]. En estas condiciones, se han desarrollado diversos métodos para mejorar el proceso de transferencia de calor, como es el caso de la corrugación de los tubos en intercambiadores de calor, aspecto que contribuye a la formación de un régimen de transición o turbulento, aumentando el coeficiente de transferencia de calor [3,5]. En consecuencia, los tubos corrugados permiten, en comparación con los equipos que utilizan tubos lisos, reducir el espacio físico destinado a cada uno de ellos. En el presente trabajo se analiza el efecto de la corrugación sobre la transferencia de calor, así como la pérdida de carga en tubos de intercambiadores de calor. Para ello, se utilizarán herramientas de dinámica de fluidos computacional, analizando la influencia de distintos grados de corrugación sobre los parámetros indicados.Los autores agradecen al Ministerio de Economía y Competitividad de España por la financiación del proyecto “Planta piloto destinada a la caracterización de fluidos singulares en intercambiadores de calor de tubo corrugado” (UNCM13-1E-1832)

Mejora de procesos de producción y seguridad industrial en la zona de Talara para la empresa RHBM en el año 2019

En la presente investigación titulada “Aplicación de mantenimiento autónomo en los intercambiadores de calor modelo tubo y coraza en el sector hidrocarburos en la Empresa RHBM en talara 2018”, tuvo como objetivo determinar como la aplicación de mantenimiento autónomo mejorara la productividad en el área de intercambiadores de calor modelo tubo y coraza en el sector hidrocarburos en la empresa RHBM en talara 2018, investigación descriptiva, correlación donde se concluye que la aplicación del mantenimiento autónomo y la capacitación de personal mejora la eficacia del operador de los intercambiadores de calor modelo tubo y coraza. La capacitación aumenta el conocimiento en detección temprana de fallas y la solución oportuna, incrementa la disponibilidad de las máquinas herramienta, incrementa la productividad; la capacitación incluye como registrar la información, como utilizar los formatos de control y la elaboración de informes, todas estas actividades ayuda a la productividad del área de mantenimiento de máquinas herramienta de la empresa

Aplicación de la diferencia de temperatura media logarítmica a los intercambiadores de calor

En este artículo se explican las características básicas que hay que tener en cuenta a la hora de trabajar con transporte de calor en intercambiadores de calor, haciendo especial hincapié en el hecho de que la variación de temperatura a lo largo del recorrido de los tubos por los que viajan el fluido calefactor y el fluido refrigerante no es constante. Por ello, se recurre al concepto de la diferencia de temperatura media logarítmicaCastelló Gómez, ML.; Tarrazo Morell, J.; Fito Suñer, PJ. (2020). Aplicación de la diferencia de temperatura media logarítmica a los intercambiadores de calor. http://hdl.handle.net/10251/145778DE

Control de temperatura en sala de células electrolíticas. Complejo Solvay Martorell

A lo largo de este proyecto se desarrolla un estudio para la implementación de una estrategia de control que controle correctamente la temperatura en la sal de salida de la sala de células donde se realiza el proceso de electrólisis de dicha sal. Para alcanzar este objetivo se dispone de dos variables de control: un caudal de sal recirculado desde la salida de la sala de células hasta un par de intercambiadores de calor, colocados en paralelo entre sí, así como otro caudal de un circuito externo de agua destinado a otros dos intercambiadores de calor también colocados en paralelo entre sí. Con el objeto de analizar el sistema de control se diseñan modelos teóricos de los intercambiadores de calor así como de la sala de células. Dichos modelos se ajustan a partir de datos reales obtenidos directamente de la planta, determinando parámetros desconocidos y minimizando el error entre modelo y realidad. A partir de estos modelos se configuran otros modelos reducidos que se emplean en el diseño del sistema de control. Se plantea una estrategia de control con dos controladores en cascada: uno primario que controla la temperatura de salida de la sal en la sala de células y otro controlador secundario en lazo interno que actúa sobre los intercambiadores de calor. El controlador primario se plantea como un PID con estructura “antiwindup” y parámetros variables establecidos mediante diseño por “gain scheduling” (GS). La solución propuesta se hace necesaria ya que el sistema planteado es un sistema de control en cascada en el que existe algún elemento integrador por lo que, como se demuestra, aparece el efecto de “windup” integral debido a la saturación de los intercambiadores de calor, en este caso. Por otro lado, en base al conocimiento de parte de la señal de perturbación para la sala de células, se diseña una solución “feedforward” sobre el controlador primario. Por otra parte, el controlador secundario se diseña como un PI de parámetros constantes en base a criterios de diseño robusto, solución que se muestra como suficiente y adecuada. Finalmente se analiza la simulación, se realiza la validación de modelos y se dispone la puesta en marcha sobre control distribuido Rosemount