Evaluación de la eficiencia energética en un evaporador de película descendente

Abstract

La energía ha sido un factor determinante en el desarrollo de la humanidad, impulsando el crecimiento de la población y la transformación de materias primas. Actualmente, es fundamental reducir los impactos ambientales derivados de las actividades económicas, promoviendo el uso de fuentes energéticas limpias y renovables, mejorar la eficiencia energética y disminución de la huella de carbono en los procesos industriales. Para lograrlo, es necesario adaptar y modernizar las tecnologías existentes, integrando sistemas de control que optimicen las operaciones. En este contexto, los evaporadores de película descendente (EPD) son objeto de estudio por su capacidad para mejorar la transferencia de calor y aumentar la eficiencia. Se llevó a cabo el diseño y construcción de dos prototipos de EPD calentados por vapor y resistencias eléctricas como fuentes alternativas con el propósito de evaluar la eficiencia energética en tres sistemas de suministro de calor en el calentamiento de tres espesores de película líquida y el desarrollo del modelo dinámico en los dos EPD. Las pruebas se centraron en el comportamiento térmico del sistema, sin cambios de fase en el líquido tratado. Se realizo la validación para el modelo matemático mediante un análisis estadístico de error cuadrático medio MSE, RMSE y coeficiente de determinación R^2 entre los datos experimentales obtenidos y los datos calculados por el modelo dinámico, se determinó en los resultados analizados un ajuste significativo del modelo matemático y la variación de la eficiencia en cada prueba (Texto tomado de la fuente).

Energy has been a determining factor in the development of humanity, driving population growth and the transformation of raw materials. Currently, it is essential to reduce the environmental impacts of economic activities by promoting the use of clean and renewable energy sources, improving energy efficiency, and reducing the carbon footprint of industrial processes. To achieve this, it is necessary to adapt and modernize existing technologies, integrating control systems that optimize operations. In this context, falling film evaporators (FFEs) are being studied for their ability to improve heat transfer and increase efficiency. Two prototype FFEs heated by steam and electric resistances as alternative sources were designed and built to evaluate energy efficiency in three heat supply systems for heating three liquid film thicknesses and to develop a dynamic model for the two FFEs. Tests focused on the thermal behavior of the system, without phase changes in the treated liquid. The mathematical model was validated using a statistical analysis of the root mean square error (MSE), RMSE, and coefficient of determination (R^2) between the experimental data obtained and the data calculated by the dynamic model. The analyzed results revealed a significant fit of the mathematical model and a variation in efficiency in each test.