Practica de intercambios de calor

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Análisis Dinámico de un Intercambiador de Calor de Tubos Concéntricos

Control de procesos

Resumen

El análisis dinámico de cualquier proceso es sumamente común en la Industria.

Con ayuda de LabVIEW y utilizando distintos sensores, se Implementó una interfaz grafica para estudiar el comportamiento de unICTC.

La interfaz permite al usuario al visualizar de forma grafica el perfilde temperaturas y una comparación de los coeficientes globales de Transferencia de calor teórico y experimental.

Los porcentajes de errorEntre Ut y Uexp obtenidos son de entre 5% y 15% en valor absoluto. A lo largo de este reporte se detalla el procedimiento seguido para la Implementación de dicha interfaz.

1. Objetivos

Estudiar el comportamiento de un Intercambiador de Calor de TubosConcéntricos (ICTC) de forma dinámica.

Calibrar los sensores recientemente implementados en el ICTC, para obtener
Una lectura adecuada.

Desarrollar una interfaz grafica con ayuda de LabVIEW, que permita
Realizar el análisis dinámico del ICTC.

Conjuntar toda la teoría respecto al ICTC en una interfaz grafica que
Muestre al usuario final todos los parámetros importantes en tiempo real.2. Introducción

El análisisdinámico de cualquier proceso es una práctica sumamente común
En la industria. Si bien el objetivo final de la implementación del proceso es que
_este opere de forma \semiautomática" por un periodo de tiempo prolongado,
Gracias a un sistema de control adecuado, el monitoreo de las variables involucradas
Es indispensable para garantizar la seguridad y la máximacalidad en el
Producto.

Con ayuda de LabVIEW es posible realizar un análisisdinámico del ICTC.
Mediante cuatro sensores de presión, cuatro sensores de temperatura y una
Válvula para variar el flujo de agua de enfriamiento, se implementó una interfaz
Grafica para detectar las señales de los sensores y poder observar el comportamientode esta operación unitaria.

Para obtener una respuestacoherente de las señales fue necesario llevar a
Cabo la calibración de cada uno de los sensores de forma independiente. Si bien
estos detectan variaciones en la temperatura o la presión, la señal no es interpretadaen las unidades adecuadas para los cálculos posteriores.

Por ello,es necesario \traducir" los valores expresados en mV a las unidades correspondientes,lo que permitirá una valoracióncorrecta del proceso. Estas calibracionesfueron incluidas en el programa realizado, como correcciones a las séales detectadaspor los censores. Asimismo se implementaron las formulas presentadas enlas Sección 3, que automáticamente calculan los valores de ciertos parámetrosde importancia en tiempo real, como el numero de Reynolds (Re), el de Prandt(Pr), la masa velocidad (G) y el coeficiente globalde transferencia de calor (U).

Este valor es comparado de forma grafica y numérica con el valor teórico lo que
Permite obtener un porcentaje de error.
El presente reporte pretende brindar al lector una visión general de la implementación del sistema para el análisisdinámico de un ICTC, así como recomendacionespara futuras implementaciones.

3. Marco Teórico

3.1. Generalidades
Loscambiadores de calor tubos concéntricos son arreglos de tubos de diferente Medida, contenido uno en otro, existen combinaciones predeterminadas Por la existencia comercial de los tubos como se muestra en la Tabla 3.1.

Tabla 3.1: Combinaciones de cambiadores de calor de tubos concéntricos.

TUBO EXTERNO IPS [in] | TUBO INTERNO IPS [in |
2 2 ½ 3 4 | 1 ¼ 1 ¼ 2 3 |

Las combinaciones de laTabla 3.1 son ensambladas en longitudes de 12, 15 o 20 ft de largo efectivo, generalmente son seleccionados para áreas entre 100 y 200 ft2, ver Figura 3.1.

Figura 3.1: Esquema de un cambiador de calor de tubos concéntricos.

3.2. Ecuaciones
Balance de energía global

Calor cedido por el fluido caliente

Calor absorbido por el fluido frio

y considerando que las pérdidas de calor...
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