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Análisis y simulación mediante Fluent de Ansys del proceso de calentamiento de una piscina de 25 M3 con vapor de agua sobrecalentado proveniente de una caldera pirotubular

Abstract:

El presente proyecto técnico investigativo tiene por objetivo el análisis del proceso de calentamiento de una piscina con capacidad de 25 m3, con el uso de vapor sobrecalentado proveniente de una caldera pirotubular que, recorriendo una tubería de cobre, sede calor al agua depositada en dicha piscina elevando así su temperatura inicial, los métodos de estudio usados para el proceso descrito son: el método analítico y método numérico, haciendo uso de las herramientas informáticas: Excel, Steam calculator, EES, Inventor y fluent de ANSYS. Las condiciones iniciales del vapor sobrecalentado son de 150 °C a 400 kPa y se pretende que la piscina pase de una temperatura inicial de 18 °C a 30 °C por convección natural; trabajando con un flujo másico de 1000 kg/h y contando con una longitud de tubería de 13.33 m, la tasa de energía calórica aproximada que llega a desprender el vapor sobrecalentado es de 26.1412 kW, mientras que la cantidad de energía calórica que requiere el volumen total de agua dentro de la piscina para completar el proceso de calentamiento es de 1251332.256 kJ, por lo que se estima esta transferencia de calor se lleve a cabo en un período de 13 horas 17 minutos, adicional a esto se muestra una leve caída de presión y una esperada caída de temperatura del vapor sobrecalentado al completar el recorrido. Como se detalla en las figuras que describen el comportamiento del proceso, se concluye que los parámetros que más influyen en el tiempo que toma en llevarse a cabo el calentamiento son: la producción de vapor y el área de transferencia de calor.