TERMODINAMICAACTIVIDAD No. 06 - TRABAJO COLABORATIVO No. 01

ACTIVIDAD GRUPAL - FASE 2

Por:

ERVIN HERNAN CARVAJAL RODRÍGUEZCódigo: 7690909

JOSE ALFREDO GUZMAN GRANDACODIGO DEL ESTUDIANTE

Código: 7708774

DAIRO LEONEL HIDALGO LOZANOCódigo: 7706925

NIDYA CLARENA PEÑACódigo: 1119510731

OSCAR MENDOZACódigo: 7.699.598

GRUPO:

201015_107

Presentado a:

ING. OSVALDO GUEVARA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNADESCUELA DE DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA

CCAV - NEIVAMarzo, 2015

UNAD – 201015 TERMODINÁMICA / ACT. 06 TC-1 FASE-2 1

INTRODUCCION

El estudio de la termodinámica abarca muchas áreas de la ingeniería, que van desde el análisis de plantas de energía motriz hasta el de celdas eléctricas de combustible.

El poder de la termodinámica radica en la capacidad de analizar, mediante el empleo de cuatro principios que constituyen la base de todo análisis termodinámico.

En el presente informe, aplicaremos el conocimiento y temática adquiridos durante el proceso de formación, partiendo y tomando como referente un simple caso como es el frigorífico. Con estos podemos entender la temática de los requerimientos de cada una de las fases del trabajo colaborativo a desarrollar, además de evaluar dinámicas físicas y químicas desde distintos puntos de vista y de acuerdo a como se encuentra la opinión de los participantes del grupo.

Con lo anterior esperamos brindar conclusiones que matemáticamente sean aplicativas y que resuelven cantidades, temperaturas, tiempos, trabajos y esfuerzos físicos requeridos e implementados en la fabricación de los múltiples productos caseros e industriales y que son demostrativos para el caso asignado de la planta de cogeneración con servicios alternativos.

Las leyes de la Termodinámica son claramente aplicables a los procesos de elaboración de dichos productos; por ello finalizaremos el contenido del curso de Termodinámica con la implementación de un proceso industrial donde interactuamos con lluvias de ideas descritas en un diagrama de bloques de proceso de la cuales en conjunto se erigirá la más acorde a lo solicitado.

Esperaos con el presente informe cumplir con las condiciones requeridas en la guía y con las fases académicas planeadas para el curso.

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OBJETIVOS

Aplicar el conocimiento adquirido en el análisis y diseño de temáticas reales y

aplicables en el conocimiento de la Ing. Industrial aplicada en el campo de la termodinámica.

Diseñar, Entender y disgregar los diversos procesos que se encuentran ligados a la termodinámica como curso aplicado a casos específicos de procesos que involucran las diversas variables y cálculos establecidos en las leyes de la termodinámica y que involucra el funcionamiento de equipos y los diversos procesos termodinámicos que se involucran entre ellos y de manera individual.

Comprender y entender las transformaciones de las materias involucradas en el proceso del caso dado mediante procesos químicos o fisicoquímicos, teniendo en cuenta las consideraciones energéticas que definitivas a la hora de tomar una decisión frente al diseño e implementación de procesos y equipos, o para si es el caso poder realizar de forma adecuada cambios en los ya existentes.

TkDeposito

Agua

TkDeposito

Condensados

TkDepósito

GasCarbónico

CO2

DESAIREADOR

CONDENSADOR

CALDERA

TURBOGENERADOR

UNIDADABSORCIÓN

COMPRESOR

TkDeposito

RefrigeranteINTERCAMBIADOR

TkCOMBUSTBLE

CALDERA

BC1

BC4

BC3

BC3

ENERGÍA CONSUMO GENERAL

ENERGÍA AUTOCONSUMO EQUIPOS

VAPOR DE AGUA

MEZCLAAGUA + CONDENSADOS

AGUA FRESCA

ACPM / COMBUSTOLEOCRUDO / ACEITES

GNV / GLP

GASES COMBUSTIÓN

DIETANOLAMIN

A

CO2 – GAS CARBÓNICO LIMPIO

REFRIGERANTE

CO

2

GA

S C

AR

BÓ

NIC

OC

OM

PR

IMID

O

CO2 COMPRIMIDO BG1

PÉRDIDA % CO

ND

EN

SA

DO

S R

ES

IDU

ALE

S

TkDeposito

Residuales

Residuales (Sedimentos Aceitosos / Sedimentos Corrosión / Otros)

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Fase 2: Para el desarrollo de esta fase a cada grupo colaborativo le será asignado un tema específico que describe un proceso real, con base en la descripción del documento, cada estudiante deberá elaborar una propuesta con los siguientes aspectos para ser compartida en el foro y sometida a debate:

a. Diagrama de bloques del proceso, deben indicarse corrientes de entrada y salida (Ver Ejemplo Problema 1), se recomienda usar un bloque para cada equipo involucrado. El diagrama debe elaborarse en Word.

Diagrama diseñado en Power Point y trasladado a este trabajo como imagen JPG.

Imagen Transformador Tomada de: http://i01.i.aliimg.com/photo/v0/108333741/Transformador_de_05kva_10kva_15kva_25kva_30kva.jpg

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b. Identificar el o los sistemas termodinámicos involucrados y definir los alrededores.

Encontramos en nuestro concepto varios sistemas termodinámicos los cuales detallamos a continuación:

1. Mezcla Acuosa de alimentación de la Caldera

Compuesto por una combinación de agua natural fresca que se encuentra a unos 20°C aprox. adicionada con residuos acuosos filtrados y decantados de los procesos involucrados en el sistema de co-generación que se encuentran almacenados y permanecen a una temperatura media de 35°C aprox..

Su uso básico de esta mezcla en el proceso radica en el uso de esta para la generación de vapor en la caldera para alimentación de el turbo generador para la generación de energía eléctrica.

2. Combustible Líquido / Gas de Alimentación Combustión de la Caldera

Combustible que puede ser usado dependiendo de la capacidad calorífica requerida y de acuerdo a los costos del mercado y de producción proyectada. Este combustible puede ser ACPM, Combustóleo, Petróleo crudo °API 22 aprox., Aceites residuales, GNV ó GLP.

3. Gases residuales de combustión de la Caldera

Son los que una vez realizado el proceso de combustión en la caldera, son enviados a la unidad de absorción para la separación del CO2.

4. Vapor de Agua

Resultante de la caldera y que es enviado al turbo generador para su proceso de generación de energía eléctrica.

5. Dietanolamina

Aplicada en la unidad de absorción y que combinada con los gases de combustión generados en la caldera y recibidos en la unidad de absorción se genera una reacción exotérmica que genera bicarbonato.

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6. CO2 – Gas Carbónico Limpio

Resultado del proceso de reacción en la unidad de absorción y re-dirigido al compresor para aumentar su presión para el ingreso al intercambiador de calor.

7. Refrigerante

Liquido que se adiciona al intercambiador como base de enfriamiento del CO2

en el intercambiador de calor para luego evaporarse y permitir el almacenamiento del CO2 a -30°C aprox.

c. Elaborar una tabla que contenga los siguientes puntos de acuerdo a la situación 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.

Ver tabla ó gráfico en Pág. Siguiente.

ISO

TE

RM

ICO

ISO

BÁ

RIC

O

ISO

CÓ

RIC

O Ó

ISO

MÉ

TR

ICO

TE

MP

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RIC

A

EL

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TR

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CÁ

NIC

A

QU

IMIC

A

Ingreso LIQUIDO Mezcla Acuosa Residual de Proceso Condensación X X X X X X X X X X

Salida SOLIDO / LIQUIDO Residuales (Sedimentos Aceitosos / Sedimentos Corrosión / Otros) Disposición Final X XIngreso LIQUIDO Agua Natural Condensación X X X X X X X X XIngreso LIQUIDO Mezcla Acuosa Residual de Procesos Condensación X X X X X X X X XSalida LIQUIDO Mezcla Acuosa Residual de Proceso Condensación X X X XSalida SOLIDO / LIQUIDO Residuales (Sedimentos Aceitosos / Sedimentos Corrosión / Otros) Disposición Final X X

Ingreso LIQUIDO Mezcla Acuosa Residual de Alimentación de Caldera para Vapor Calentamiento X X X X X X X X XIngreso LIQUIDO / GAS Combustible Líquido / Gas de Alimentación Combustión de la Caldera Combustión X X X X X X X X XIngreso GAS Aire Natural Calentamiento - Combustión X X X X X X X X XSalida GAS Gases Residuales de Combustión Reacción Química - Oxidación X X X X X X X XSalida GAS Vapor de Agua Calentamiento - Evaporación X X X X X X X XSalida LIQUIDO Mezcla Acuosa Residual de Proceso Condensación X X X XSalida SOLIDO / LIQUIDO Residuales (Sedimentos Aceitosos / Sedimentos Corrosión / Otros) Disposición Final X X

Ingreso GAS Gases Residuales de Combustión de Caldera Reacción Quimica X X X X X X X XIngreso LIQUIDO Dietanolamina Reacción Quimica X X X X X X X XSalida GAS CO2 - Gas Carbónico Limpio Reacción Quimica - Oxidación X X X X X XSalida LIQUIDO Mezcla Acuosa Residual de Proceso Condensación X X X XSalida SOLIDO / LIQUIDO Residuales (Sedimentos Aceitosos / Sedimentos Corrosión / Otros) Disposición Final X X

Ingreso GAS CO2 - Gas Carbónico Limpio Compresión X X X X X X X X XSalida GAS CO2 - Gas Carbónico Comprimido Calentamiento X X X X X X XSalida LIQUIDO Mezcla Acuosa Residual de Proceso Condensación X X X XSalida SOLIDO / LIQUIDO Residuales (Sedimentos Aceitosos / Sedimentos Corrosión / Otros) Disposición Final X X

Ingreso GAS CO2 - Gas Carbónico Comprimido Enfriamiento X X X X X X X X XIngreso LIQUIDO Refrigerante Industrial Enfriamiento X X X X X X X XSalida GAS CO2 - Gas Carbónico Comprimido -45°C Reposo / Almacenamiento X X X X X X X XSalida LIQUIDO Mezcla Acuosa Residual de Proceso Condensación X X X XSalida SOLIDO / LIQUIDO Residuales (Sedimentos Aceitosos / Sedimentos Corrosión / Otros) Disposición Final X X

Ingreso GAS Vapor de Agua Enfriamiento X X X X X X X X X XSalida Energía Eléctrica Generación XSalida LIQUIDO Mezcla Acuosa Residual de Proceso Condensación X X X XSalida SOLIDO / LIQUIDO Residuales (Sedimentos Aceitosos / Sedimentos Corrosión / Otros) Disposición Final X X

BC1 - BC2 - BC3 / Ingreso - Salida

LIQUIDO Mezcla Acuosa Residual de Proceso Bombeo X X X X

BC4 / Ingreso - Salida

LIQUIDO Agua Natural Bombeo X X X X X X X X

Bomba para Gases Comprimidos

BG1 / Ingreso - Salida

LIQUIDO / GAS CO2 - Gas Carbónico Comprimido -45°C Bombeo X X X X X X X XIngreso 10 KVA

Salida 120 / 240 / 440 V

Tk Deposito Condensados / Ingreso - Salida

LIQUIDO Mezcla Acuosa Residual de Proceso Reposo / Almacenamiento X X X X

Tk Deposito Agua / Ingreso - Salida

LIQUIDO Agua Natural Reposo / Almacenamiento X X X X X X XTk Combustible Caldera / Ingreso - Salida

LIQUIDO / GAS Combustible Líqido / Gas de Alimentación Combustión de la Caldera Reposo / Almacenamiento X X X X X X X

Tk Deposito CO2 / Ingreso - Salida

LIQUIDO CO2 - Gas Carbónico Comprimido -45°C Reposo / Almacenamiento X X X X X X XSalida SOLIDO / LIQUIDO Residuales (Sedimentos Aceitosos / Sedimentos Corrosión / Otros) Disposición Final X X

VARIABLES ENERGÍA

N/A

TIPO DE PROCESO

EQUIPOSENTIDO DE FLUJO

ESTADO DE LA SUSTANCIA

SISTEMAS OPERACIONES

TABLA GENERAL DE CONDICIONES DEL PROBLEMA

Turbogenerador

Bomba Centrifuga para Fluidos

Transformador Eléctrico

Tanques Metálicos Horizontales / Verticales de

Almacenamiento

Condensador

Desaireador

Caldera

Unidad de Absorción

Compresor

Intercambiador

CONCLUSIONES

El comprender la funcionalidad y naturaleza de los equipos en un diseño industrial son vitales para entender su aplicación y la naturaleza de los procesos termodinámicos que se realizan en estos como también las materias primas involucradas con estos y las relaciones termodinámicas entre los equipos y las materias primas.

El desarrollo de casos específico nos permite interiorizar el conocimiento y la aplicación de conocimiento y habilidades en la comprensión de diseños industriales y las diversas temáticas que se involucran desde el punto de vista académico de la termodinámica.

Al establecer la interacción de procesos termodinámicos, podemos realizar un mejor proceso de entendimiento relacional entre las leyes base de la termodinámica y las materias conexas como las matemáticas, física y química; a su vez permite mediante esto, proyectarnos como Ingenieros Industriales en la aplicación de casos en nuestra vida laboral.

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BIBLIOGRAFÍA

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Diseño y montaje de una instalación de laboratorio para la caracterización y desarrollo de absorbentes de CO2 basados en aminas. Capítulo 3: Captura de CO2 en postcombustión: absorción. Tomado de:http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/20214/fichero/4-ap%EDtulo+3%252 FCap%EDtulo3.pdf

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MÚNERA T.RUBÉN DARÍO. UNAD – Módulo Termodinámica. Palmira. 2013.