Desarrollo de un simulador para la enseñanza de procesos térmicos en una caldera pirotubular de cuatro pasos

Resumen

Estudios recientes muestran como el uso de plataformas interactivas y simuladores favorecen el proceso de aprendizaje de los estudiantes de ingeniería. El presente trabajo se enmarca en la enseñanza de asignaturas del área de procesos térmicos y se focaliza en el desarrollo de un simulador que emula la operación de una caldera pirotubular de 4 pasos, que genera vapor. El simulador incluye modelos para el proceso de combustión, entregando la opción de seleccionar diferentes tipos de combustibles, los procesos de transferencia de calor en el tubo hogar, así como la transferencia de calor en los tres pasos restantes. De esta forma, se obtienen las temperaturas del circuito de humos, el rendimiento térmico de la caldera y las emisiones gaseosas generadas, para diferentes condiciones de regulación del exceso de aire. Dentro de los aspectos más novedosos, el simulador incluye la parametrización de emisividad de la llama en función de las fracciones volumétricas de hollín de los distintos combustibles, a partir de relaciones de emisividad vs la relación C/H. El modelo es validado mediante el análisis de resultados experimentales obtenidos de trabajos previos, con la caldera operando con diésel. Las correlaciones de diferentes propiedades termofísicas y correlaciones semiempíricas se obtuvieron mediante la simulación en la plataforma EES, para luego implementarlas en los modelos del simulador.