Implementación de un Sistema de instrumentación para la torre de enfriamiento de la Universidad del Atlántico

Implementación de un Sistema de instrumentación para la torre de enfriamiento de la Universidad del Atlántico

Implementation of an instrumentation system for the cooling tower of de Universidad del Atlántico. 

Resumen – En los laboratorios de transferencia de calor es fundamental garantizar el correcto funcionamiento de la torre de enfriamiento, esta es la que proporciona agua a la caldera para convertirla en vapor y a su vez retira el calor del agua que es usada en los demás equipos, sin embargo, este equipo carece de algunos instrumentos de medición por ello el propósito de este trabajo es evitar peligrosas maniobras a las que se ven  obligados los estudiantes al momento de tomar lecturas estudiadas en sus experiencias,  facilitarles este trabajo mostrándoles dichas lecturas en una pantalla LCD o a través del software LabVIEW de National Instruments y así proponer además que sea utilizada por los estudiantes de instrumentación industrial como base de su estudio.      

Palabras clave – Torre de enfriamiento, instrumentos, mediciones.

1. INTRODUCCIÓN

El agua es utilizada regularmente como fluido refrigerante en procesos industriales. En la mayoría de las industrias, al final del ciclo de producción, el agua caliente se enfría, se trata y se regresa a la planta o a ríos o lagos. En las grandes industrias, como las petroquímicas, la energía térmica disponible en corrientes de agua caliente es parcialmente recuperada en intercambiadores de calor o dispositivos similares, muchas veces estos dispositivos son ineficientes cuando las corrientes del intercambiador poseen bajos diferenciales de temperatura. A menudo se emplean torres de enfriamiento para llevar las corrientes de agua a temperaturas moderadas. (Marcia H.B. Mantelli Ph.D, 2016), como sería el caso del Centro de Laboratorios y Talleres de Ingeniería (CELTI) En la Universidad del Atlántico, el cuál produce grandes cantidades de calor de desecho, para lo cual se emplea una torre de enfriamiento.

Una torre de enfriamiento es básicamente un enfriador evaporativo semicerrado en donde el aire entra a la torre por el fondo y sale por la parte superior. El agua caliente del condensador se bombea hacia la parte superior de la torre y se rocía en un flujo de aire con el propósito de reducir su temperatura (Yunus A. Çengel, 2012). El CELTI, cuenta con una torre de enfriamiento cuya función es abastecer de agua fría los diferentes equipos con lo que se realiza las prácticas de laboratorio y también como experiencia de laboratorio para el curso de Transferencia de Calor, la cuál será instrumentada con instrumentos de avanzada tecnología, encargados de mostrar las variables importantes del proceso en tiempo real, con capacidad de control sobre ellas que mejorarán considerablemente las condiciones en las que se desarrolla la práctica de laboratorio no sólo para estudiantes de ingeniería mecánica sino de todas la ingenierías que tienen acceso al CELTI.

Universidad del Atlántico, Facultad de Ingeniería, Ingeniería Mecánica, Barranquilla,

Bryan Bravo, Miguel Carpintero, Miguel Insignares, Wilmer León, Carlos Martínez, Erwin Molino, Pablo Orozco, Edgardo Valencia, Hector Martinez, Adrian Rizo, Walbin villa, Laura Coba

1. JUSTIFICACIÓN

Este tipo de proyectos exponen al estudiante a una gran variedad de habilidades y de competencias tales como colaboración, planeación de proyectos, toma de decisiones y manejo del tiempo (Blank, 1997; Dickinsion et al, 1998). Ramírez [Metodología de la investigación científica”, Bogotá] explica que “más que enseñar ciencias, como paquetes dogmáticos ya hechos, se trata de enseñar a hacer ciencia, a producir y reproducir críticamente los conocimientos, a apropiarlos y a elaborarlos”; añadiendo que dada la complejidad del mismo obligará a colocar en práctica todos los conocimientos adquiridos a lo largo de la carrera, cultivando destrezas cuya importancia será reflejada en el campo laboral. Porque la ingeniería tiene que ser aplicada y aún más la mecánica, no se concibe una carrera de ingeniería sin un amplio espacio de aplicación de todos los conocimientos que son desarrollados por los estudiantes en el aula de cases.

Desde el punto en materia, el proyecto evaluara la capacidad investigativa para definir criterios de selección y diseño de sistemas de instrumentación para arreglos electro-hidráulicos que solucionen de manera eficiente inconvenientes o necesidades industriales. Es una oportunidad también para conocer cómo se mueve el mercado local y nacional en cuanto a mercancía y distribuidores de instrumentos.

1. ESTADO DEL ARTE

El análisis del proceso al que se somete el agua al pasar por una torre de enfriamiento, requiere de la aplicación de conceptos de psicrometría. Estos se encuentran ligados con las propiedades termodinámicas de las mezclas de vapor de agua con el aire. El porcentaje de vapor de agua en el aire es menor al 5% y aun así, esta afecta de manera apreciable el comportamiento de las características físicas del aire (Xiaoxiao Li ⇑, 2017).

Las aplicaciones mas frecuentes de las torres de enfriamiento de agua son sistemas de refrigeracion y aire acondicionado. En ellos enfrían los compresores de refrigeración. En el ámbito industrial se aplican en relación con procesos térmicos de la industria alimenticia, minera y claramente en plantas termoeléctricas (Yubiao Sun ⇑, 2017).

Las centrales térmicas, desde el punto de vista termodinámico, emiten calor residual a los alrededores y necesitan un depósito de baja temperatura para iniciar el proceso de enfriamiento (Tingrui Gong a, 2017). De esta manera, el rendimiento del sistema de enfriamiento es significativo para operaciones de centrales eléctricas y tienen un impacto importante en todo ciclo de potencia.

Un sistema de enfriamiento defectuoso, al no proporcionar la refrigeración adecuada para el proceso de generación de energía, disminuiría la producción de electricidad, así como graves consecuencias económicas. Con el fin de evitar este tipo de sucesos, un sistema eficiente de enfriamiento se convierte en una parte necesaria para las centrales eléctricas.

En la práctica las torres de enfriamiento más utilizadas son las de enfriamiento mecánico y las de tiro natural. Las torres de enfriamiento de tiro mecánico utilizan un ventilador motorizado para forzar o aspirar aire a través de las torres, detalle que aumenta el consumo de energía y por consiguiente los costos de operación. Aun así, las torres de enfriamiento mecánico pueden clasificarse en dos tipos: torres de enfriamiento húmedas y secas.

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