Termodinámica

 

Termodinámica

Fase 2:

Para el desarrollo de esta fase le será asignado un tema específico que describe un proceso real:

Tema:

En una industria farmacéutica es necesario realizar la inactivación de unos lodos que se generan como residuos biológicos de los procesos internos. El proceso de inactivación se lleva a cabo aumentando la temperatura de los lodos hasta los 90ºC con el uso de vapor, y luego, disminuyéndola de forma rápida hasta la temperatura ambiente mediante un refrigerante, el objetivo es enviar los lodos a una laguna de oxidación. Para el desarrollo del proceso se usa una caldera que genera el vapor requerido para el calentamiento de los lodos, de igual forma la caldera alimenta un turbogenerador que será el encargado de producir la energía necesaria para hacer funcionar el equipo de refrigeración empleado para enfriar el refrigerante. Se tiene los siguientes datos disponibles:

 

a. Temperatura inicial de los lodos: 32ºC

 

b. Temperatura final de los lodos: Temperatura ambiente Calor específico de los lodos:3,920 kJ/kg

 

c. Producción diaria de lodos: 3200kg

 

d. Porcentaje de energía producida en el turbogenerador y destinada al equipo de refrigeración: 30%

 

e. Refrigerante utilizado: Amoniaco.

 

f. Temperatura de ingreso del refrigerante: -12ºC

 

g. Temperatura de salida del refrigerante: 8ºC

 

h. Eficiencia del equipo de refrigeración: 35%

 

i. Eficiencia del turbogenerador: 68%

 

Con base en la descripción del tema, se deberá elaborar una propuesta con los siguientesaspectos:

 

a. Diagrama de bloques del proceso, deben indicarse corrientes de entrada y salida, serecomienda usar un bloque para cada equipo involucrado. El diagrama debeelaborarse en Excel.

b. Identificar el o los sistemas termodinámicos involucrados y definir los alrededores.c. Elaborar una tabla en Excel que contenga los siguientes puntos de acuerdo a lasituación asignada:

Equipos involucrados.

Sistemas termodinámicos que generan o consumen energía.

Operaciones que ocurren en cada equipo.

Tipo de procesos termodinámicos realizados en cada uno de los equipos.

Definición de variables termodinámicas para cada uno de los equipos, que permitan cálculos de trabajo y energía.

Tipo de energía asociada al equipo.

 

Fase 3:

Con base en los datos establecidos para el Tema de la habilitación, el estudiante deberádesarrollar los siguientes cálculos termodinámicos:

 

a. Determinar la cantidad de vapor requerida para el calentamiento de los lodos.

 

b. Determinar la cantidad de refrigerante requerida en el enfriamiento.

 

c. Determinar la potencia del turbogenerador empleada para la refrigeración.

 

d. Determinar la cantidad de vapor que ingresa al turbogenerador procedente de lacaldera.