Simulacion dinamica

XII JORNADAS DE INVESTIGACIÓN Revista Investigación Científica, Vol. 4, No. 2, Nueva época. Mayo - Agosto 2008 ISSN 1870-8196

Simulación dinámica de un intercambiador de calor de tubos y coraza
José Adrián Trejo Tapia, Juan Manuel García González Unidad Académica de Ciencias Química Programa de Ingeniería Química Universidad Autónoma de Zacatecas

Introducción
La simulación es el procesode representar o modelar los comportamientos de un sistema (o un proceso). Está demostrado que el modelado de procesos y la simulación son herramientas de ingeniería muy eficaces para el desarrollo y optimización de procesos físicos, químicos y biológicos. En la industria química, problemas no lineales, reales y extensos se resuelven con la simulación. Los ingenieros han sido capaces de hacercontribuciones significantes a la sociedad a través de simulaciones exitosas de una gran variedad de sistemas. Un sistema es un objeto o una colección de estos cuyas propiedades se desean estudiar, las razones para estudiarlo pueden ser por curiosidad, o para construirlo en diferente escala así como obtener una mayor comprensión del sistema en cuestión. Un intercambiador de calor es un dispositivo cuyopropósito principal es transferir el calor entre dos fluidos. Los intercambiadores se pueden clasificar en tres categorías: 1. Regeneradores. 2. Intercambiadores de tipo abierto. 3. Intercambiadores de tipo cerrado o recuperadores.

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Los regeneradores sonintercambiadores en donde un fluido caliente fluye a través del mismo espacio seguido de uno frío en forma alternada, con tan poca mezcla física como sea posible entre las dos corrientes. La superficie, que alternativamente recibe y luego libera energía térmica es muy importante en este dispositivo. Los intercambiadores de calor de tipo abierto son dispositivos en los que las corrientes de fluido deentrada fluyen hacia una cámara abierta, y ocurre una mezcla física completa de las dos corrientes. Las corrientes caliente y fría que entran por separado a este intercambiador salen mezcladas en una sola. El análisis de los intercambiadores de tipo abierto involucra la ley de la conservación de la masa y la primera ley de la termodinámica. Los intercambiadores de tipo cerrado son aquellos en loscuales ocurre transferencia de calor entre dos corrientes fluidas que no se mezclan o que no tienen contacto entre sí. Las corrientes de fluido que están involucradas en esa forma están separadas entre sí por una pared de tubo, o por cualquier otra superficie que pueda estar involucrada en el camino de la transferencia de calor. En consecuencia, la transferencia de calor ocurre por la convección desdeel fluido más caliente a la superficie sólida, por conducción a través del sólido, y de ahí por convección desde la superficie sólida al fluido más frío. El intercambiador de calor que se cubre en este trabajo es uno del tipo cerrado. Para el adecuado estudio de un sistema y la manera en que se comportará ante los cambios, se hace necesaria la experimentación con el mismo. Lo anterior no siempreresulta posible; en ocasiones, por no poder hacerlo con el sistema real, en otras, se trata de construir prototipos, lo cual resulta costoso y con gran consumo de tiempo. Por todo lo anterior, los estudios de un sistema se realizan a través de un modelo del mismo, para el cual, generalmente no es necesario incluir todos los detalles, de lo que resulta en un modelo simplificado del sistema. Existesiempre la cuestión de si el modelo refleja exactamente al sistema para los propósitos de las decisiones a tomar. 2

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Así pues, se define como modelo al conjunto de información relativa a un sistema con fines de estudio. Al ser posibles diversos fines de estudio,...