Diseño y simulación de un termocompresor para la recuperación de vapor gastado de una refinería de petróleo - Condori Cameron, Christian Dennis (2014)
En el presente documento se propone una tecnología de compresión de fluidos no muy difundida hasta el momento, pero dado la situación económica y ambiental actual, se presenta como una buena alternativa para industrias de diferentes ámbitos, tales como Refinerías, Plantas de procesamiento de azúcar, Destilerías, Textilerías, entre una gran variedad de industrias que tienen como principal motor energético el vapor. Para ello comenzamos con la comparación del vapor frente a otros medios de calentamiento actual (debido a que el vapor tiene como uso principal la transferencia de calor), para luego calcular el costo necesario para producirla. Luego de ello se procede con la explicación de las bases del proceso de compresión de fluidos, que a diferencia del efecto Venturi, el fluido se comprime involucrando cambios significativos en la densidad del fluido. En el proceso de compresión se usa un dispositivo Convergente – Divergente para producir un fluido a la mayor velocidad posible, producida en la Boquilla (parte esencial de un Termocompresor), con el fin de generar una caída de presión (cercano a la presión de succión) y luego provocar una mezcla del vapor motriz y gastado en la Cámara de Succión, para finalmente comprimirse hasta la presión de descarga deseada. En ello la variable más importante es el número de Mach, que es una relación entre la velocidad del fluido y la velocidad del sonido a las condiciones dada en el sistema. Al obtener una vista preliminar de los procesos que ocurren en la compresión, se puede dar cuenta que un Termocompresor es una tecnología que requiere de estudios especializados por la gran complejidad de los sucesos que ocurren en él. Luego de hacer énfasis en los principios físicos que gobiernan el proceso de compresión, se hace una reseña de los diferentes tipos de Termocompresores en la industria, así como sus diferencias. Según Sun y Eames hay dos enfoques para el análisis de los Termocompresores, en ella se incluye la mezcla del fluido motriz y el fluido a comprimir, a presión u área constante, pero se sabe que hay más modelos de diseño a presión constante que área constante, porque el rendimiento obtenido por el primero es más superior al segundo. Al tener fijados los parámetros a utilizar en el diseño del Termocompresor, se continúa proponiendo un algoritmo de resolución del modelo matemático unidimensional proporcionado por Hisham El-Dessouky , el cual da las pautas necesarias para poder obtener los parámetros geométricos y de flujo de un Termocompresor. Finalmente, luego de haber establecido los parámetros necesarios para el diseño del Termocompresor, se simula en un paquete de software comercial ANSYS® Fluent®, el cual tiene la capacidad de procesar la ecuación de Navier-Stokes mediante el llamado CFD (Computational Fluid Dynamic), para la validación de los resultados unidimensionales obtenidos, y evaluar su comportamiento frente a diferentes situaciones operativas. Y posteriormente los resultados obtenidos serán comparados con Termocompresores comerciales como los fabricados por Croll-Reynolds, Graham, Schutte-Koerting entre otros.