Mejoramiento de la Enseñanza en Ingeniería a Través de Software de Dinámica de Fluidos Computacional

Abstract

ResumenEn este trabajo se presenta una propuesta de módulos de cálculo para la ampliación del simulador modular STA 4.0, orientado a la industria azucarera, con el objetivo de llevar a cabo el cálculo y análisis en destilerías de etanol. Se desarrollaron los módulos de cálculo para la simulación de las columnas que conforman el área de destilación, teniendo en cuenta los balances de materiales y energía, las relaciones de equilibrio y las propiedades termodinámicas del sistema etanol-agua. Para la determinación de las etapas teóricas en las columnas se hace uso del método de Ponchon-Savarit. Para la columna destiladora, se estableció una comparación entre los resultados obtenidos con los que ofrece el método de McCabe-Thiele. Se ilustra la aplicación de estos módulos de cálculo de destilerías de etanol a un caso real, demostrando su validez. Palabras clave: modelación, etanol, destilación AbstractNew evaluation modules are proposed to extend the scope of a modular simulator oriented to the sugar cane industry, called STA 4.0, in a way that it can be used to carry out x calculation and analysis in ethanol distilleries. Calculation modules were developed for the simulation of the columns that are combined in the distillation area. Mathematical models were supported on materials and energy balances, equilibrium relations and thermodynamic properties of the ethanol-water system. Ponchon-Savarit method was used for the evaluation of the theoretical stages in the columns. A comparison between the results using Ponchon-Savarit method and those obtained applying McCabe-Thiele method was done for a distillation column. These calculation modules for ethanol distilleries were applied to a real case for validation. Keywords: modeling, ethanol, distillation IntroducciónEl proceso de producción de etanol ha sido inmensamente refinado y actualizado en años recientes lo que le ha permitido mayor eficacia. Este varía ligeramente para cada uno de los tres usos principales del etanol (bebidas, industrial y combustible), pero los pasos fundamentales para su obtención son los mismos [1]. La fermentación es el primer paso para la obtención del etanol, proceso donde los azúcares contenidos en los jugos de caña y las mieles son transformados con la ayuda de levaduras. Después, el etanol fermentado pasa a las columnas de destilación, dondes a través de un proceso de evaporación los . Actualmente, el problema de la energía no es solo un problema de las industrias químicas, sino un problema mundial. La humanidad se enfrenta ante la problemática de una demanda energética cada vez más creciente junto con unas fuentes energéticas convencionales cada vez más escasas. La mayor parte del uso energético causa daño al medio ambiente. La quema de combustibles fósiles es la causa principal de las emisiones de dióxido de carbono, el más importante de los gases de efecto invernadero, lo que ocasiona las lluvias ácidas y la contaminación atmosférica.Algunos estudios sugieren que los países más desarrollados pueden reducir su consumo energético, y, al ...