Análisis y optimización de una torre de enfriamiento

PROYECTO INTEGRADOR                 GUTIERREZ LOPEZ JUAN PABLO 218290359

                                                                                      MODELADO DINAMICO Y OPTIMIZACIÓN DE PROCESOS

ANALISIS Y OPTIMIZACIÓN DE UNA TORE DE ENFRIAMIENTO

En este documento se presenta un ejemplo de proyecto integrador de la materia de Modelado de procesos dinámicos y optimización. Se presenta el análisis y modelado de una torre de enfriamiento

Índice

1. Descripción del proceso

1. Descripción general
2. Diagrama de proceso e instrumentación

1. Descripción del diagrama
2. Procedimiento de operación

1. Modelado del proceso

1. Balance de masa
2. Balance de energía
3. Modelado desde un punto de visa de control y optimización
4. Analisis del estado estacionario

1. Optimización del proceso

1. Planteamiento del problema y restricciones
2. Solución del problema de optimización usando Excel

1. Simulación dinámica en la condición óptima
2. Discusión de resultados

1. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

1. DESCRIPCIÓN GENERAL

En proceso de estudio para este documento es una torre de enfriamiento, esta misma es utilizada como un intercambiador de calor, permitiendo que el agua caliente proveniente de un proceso previo se enfríe, este proceso es realizado con el fin de poder recircular el agua. Dado que la transferencia de calor presentada en una torre de enfriamiento está dada al entrar en contacto el agua caliente con el aire, lo que genera calor sensible y calor latente. El agua que se evapora en el proceso lleva consigo el calor latente de vaporización del líquido, este calor es transferido al aire y por tanto se consigue el enfriamiento del agua y el aumento de la temperatura del aire (húmedo).

1. DIAGRAMA DE PROCESO E INSTRUMENTACIÓN

[pic 1]

Figura 1. Diagrama de proceso para torre de enfriamiento

En la figura 1 se observa el diagrama de proceso correspondiente a la torre de enfriamiento de este proyecto, se muestran las entradas y salidas para el balance de masa así como temperaturas de entrada y salida para los flujos de fluidos utilizados en el intercambio de calor.

[pic 2]

Figura 2. Diagrama de instrumentación para torre de enfriamiento

Con la figura 2 se puede analizar los complementos que se tienen para el proceso llevado a cabo en la torre de enfriamiento, donde primeramente se presenta una válvula que permite el control del flujo de agua caliente que entra a la torre, esta misma entrada está complementada con indicadores de flujo, así como indicadores de temperatura. En el flujo de entraba para el aire enfriante se tiene una bomba que proporciona la cantidad de aire necesario, este flujo de entrada está complementado por indicadores de temperatura y de flujo, previo a entrar a la torre se encuentra una válvula que conecta a un controlador de flujo, este mismo controlador de flujo recibe la señal a partir del flujo de entrada de agua caliente, lo que nos permite un control de entrada de aire enfriante dependiendo del flujo de agua que se presente en el proceso. A la salida de agua enfriada se presentan indicadores de flujo y temperatura, junto con una válvula que permita la regulación del flujo, a la salida del vapor húmedo se tiene un indicador de flujo y una válvula de control.

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