Análisis Técnico – Económico de los Sistemas de Intercambio de Calor para la Refrigeración del Agua de Alimentación de 02 Motores Diésel Ubicados en la Provincia de Arequipa
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Date
2018-07-24
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Universidad Católica de Santa María
Abstract
En el presente trabajo de tesis se desarrolla el análisis técnico – económico de los sistemas de intercambio de calor para la refrigeración de los circuitos de agua cruda de refrigeración y agua de refrigeración de cilindros de 02 motores diésel ubicados en una central termoeléctrica en la provincia de Arequipa. El objetivo de dichos circuitos es mantener la temperatura de componentes y sistemas internos de los motores a niveles recomendados por el fabricante.
Los sistemas de intercambio de calor analizados son: el sistema agua – agua, el cual está conformado por 03 intercambiadores de coraza y tubos con deflectores, por motor, con una configuración de los fluidos a contraflujo, se denominan A, B y C; los dos primeros están destinados a refrigerar el agua cruda mientras que el último refrigera agua de cilindros; y el sistema agua – aire, el cual está conformado por 03 bancos de tubos aletados de flujo transversal, por motor, con ventiladores para el suministro de aire, de los cuales 02 son idénticos y refrigeran el agua cruda mientras que el restante se encarga del agua de cilindros.
El análisis técnico de los intercambiadores consiste en realizar cálculos de transferencia de calor para determinar el coeficiente global de transferencia empleando el método del LMTD (diferencia media logarítmica de temperatura) y la eficiencia empleando el método de la efectividad NTU (número de unidades de transferencia). El análisis se realizó en base a datos técnicos obtenidos de los datos de diseño y planos de los intercambiadores de calor.
Para el circuito de agua cruda de refrigeración, se obtuvieron los siguientes resultados de eficiencia:
Sistema agua – agua:
Intercambiador A: ε=34.44 %
Intercambiador B: ε=30.30 %
Sistema agua – aire:
Banco de tubos: ε=63.36 % c/u
Para el circuito de agua de refrigeración de cilindros, se obtuvieron los siguientes resultados de eficiencia:
Sistema agua – agua:
Intercambiador C: ε=47.96 %
Sistema agua – aire:
Banco de tubos: ε=23.54 %
El análisis económico consiste en realizar cálculos para determinar el costo del empleo de los recursos necesarios, agua y energía eléctrica, para la operación de los sistemas agua – agua y agua – aire, respectivamente, para posteriormente comparar ambos sistemas en diversos escenarios de horas de operación anual.
Los resultados económicos obtenidos indican que para un régimen de operación superior a las 242 horas anuales, resulta más económico emplear el sistema de refrigeración agua – agua que el sistema agua – aire.
Palabras clave: Intercambiadores, análisis.
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Keywords
Intercambiadores, análisis