Metodologia Trabajo Utilizacion Calor Residual

METODOLOGÍA

Se analizará que tan factible es la reutilización del calor residual, disipado por los hornos, mediante la instalación de un Ciclo Rankine. El objetivo de estudiar la implementación de este ciclo, es aprovechar de mejor manera la energía térmica que se disipa en el interior de la panadería, ocupándola para la generación de energía potencial.

El Ciclo Rankine idealmente está compuesto por una caldera, una turbina, un condensador y una bomba. Sin embargo, en el caso que será estudiado se reemplazara la caldera por un intercambiador de calor, el cual entregara energía térmica de alta temperatura al fluido que circulara por el ciclo (Ilustración 1).

Ilustración 1

Las condiciones de operación del sistema en estudio son constantes durante todo el tiempo de operación de los hornos, y es ahí donde pretendemos realizar nuestra intervención, para esto pretendemos como grupo estudiar y medir la temperatura ambiente en la zona de hornos, y luego conocer la temperatura en los mismos hornos y evaluar la factibilidad de mezclar y utilizar el horno para calentar agua con el fin de poder utilizar el ciclo, ahora si nos encontramos con calor de baja temperatura, podríamos utilizar el mismo Ciclo Rankine pero como fluidos en vez de agua utilizar algún hidrocarburo que nos permita llevar a cabo el funcionamiento de la turbina.

Las dimensiones geométricas del sistema en estudio es una habitación de aproximadamente 40 metros cuadrados donde se encuentran estos hornos que utilizan gas de la red existente como combustible para generar calor.

Como se mencionó anteriormente las condiciones de trabajos se mantienen permanentes durante el tiempo de funcionamiento de los hornos, los cuales comienzan su funcionamiento alrededor de las 4:00 hasta las 21:00 todos los días.

Análisis Energético

A continuación se detalla las fórmulas para el Análisis Energético (Tabla 1).

Bomba W_bomba=(h_4-h_3)

Condensador Q_out=(h_2-h_3)

Intercambiador de calor Q=(h_5-h_6) ; Q=(h_1-h_4)

Turbina W_Turbina=(h_1-h_2)

Tabla 1

Análisis Exergético

A continuación se detalla la fórmula general de exergía del sistema, posteriormente la destrucción de exergía de los dispositivos(Tabla 2).

W_Tur-W_Bom=(Ψ_s-Ψ_e )+ q_Cond (1-To/T_cond )-q_Int (1-To/T_int )+ϕ_(d,Int)+ϕ_(d,Bom) + ϕ_(d,Tur) 〖+ ϕ〗_(d,Cond)

ϕ_(d,Int)

(Ψ_1-Ψ_4 )+(Ψ_5-Ψ_6 )- q_Int (1-To/T_int )

ϕ_(d,Bom)

- W_Bom- (Ψ_4-Ψ_3 )

ϕ_(d,Tur)

W_Tur- (Ψ_2-Ψ_1 )

〖 ϕ〗_(d,Cond)

(Ψ_2-Ψ_3 )

Tabla 2

Donde (Ψ_s-Ψ_e )=(h_s-h_e)-To(s_s-s_e)

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