Disseny i dimensionat d’una instal·lació industrial de vapor

Abstract

Aquest Treball de final de Grau està basat en el disseny i dimensionament d’una instal·lació industrial de vapor, destinada a proporciona l’energia calorífica necessària a una industria làctia per du a terme un procés tèrmic per tractar la llet de vaca crua, aquest procés és conegut com a ultra high temperature (UHT) i està marcat per un diagrama de flux i unes condicions de treball dels dos fluids. La base del projecte comença determinant, a partir de formules matemàtiques orientades a càlculs termodinàmics, aquestes necessitats calorífiques necessàries a subministrar per assolir els increments de temperatura del producte làctic en els diferents punts del procés. Paral·lelament i a partir d’una representació 3D es tracen les canalitzacions que formen la xarxa de distribució, dins d’uns emplaçaments físics que representen les zona de processos. A partir de les necessitats calorífiques i les condicions dimensionals de la instal·lació, es comença a determinar les seccions de les tuberies necessàries per el transport del vapor d’aigua, sempre complint les condicions de disseny de pressió i temperatura del vapor ja que la secció de les canalitzacions influeix. Com a càlculs tèrmics també es desenvolupa un estudi de les pèrdues de calor per superfície de les tuberies, utilitzant dos sistemes on el primer és a partir de càlculs matemàtics, i el segon a partir de simulacions tèrmiques per ordinador, i aquests resultats són sospesats i contrastats. A partir d’aquí, posteriorment es determina un aïllament tèrmic per reduir aquestes pèrdues i es repeteix l’operació anterior. I com a últim punt del disseny es modela un sistema PID per el control dels punts de consum i gestionar el cabal de vapor en funció de la necessitat de temperatura del producte. Els objectius han sigut la resolució de cadascun dels punts que marquen la pauta del disseny, i s’arriba a conclusions satisfactòries observant que els resultats obtinguts en tots els càlculs tenen coherència i es troben dins de valors raonables. Aquests resultats que son producte de la relació entre les pautes de procés UHT, les restriccions dimensionals de la instal·lació i les condicions dels fluids marcats en el disseny, estan estretament relacionades durant tot el desenvolupament, on la utilització de càlculs matemàtics i d’eines assistides per ordinador han donat lloc al dimensionat d’una instal·lació industrial de vapor que per la seva finalitat pot esdevenir adequada, i han atorgat una ampliació de coneixements de condicions de treball de diferents fluids, materials, components, sistemes de regulació i de capacitats de disseny que poden ser molt útils per un entorn professional futur. Un treball de fi de grau que s’espera que pugui ser una guia de procediment o font de consulta per la realització d’estudis relacionats en instal·lacions tèrmiques de fluids.