Simulación vía MATLAB de un sistema de evaporación por múltiple efecto utilizado en la industria azucarera en régimen transitorio

Abstract

La evaporación en la industria azucarera es una operación unitaria que juega un rol importante en el proceso de cristalización del azúcar y economía térmica. Simular vía Matlab un sistema de evaporación múltiple efecto utilizado en la industria azucarera en régimen transitorio, fue el objetivo principal para el desarrollo del presente trabajo de tesis como una manera de mejorar la interpretación del sistema evaporador a diferentes condiciones operativas. Ante la carencia de trabajos disponibles sobre el comportamiento dinámico de sistemas de evaporación múltiple efecto, se desarrolló un modelo matemático basados en los balances de materia y energía para la simulación estática y dinámica del sistema en estudio. El modelo que consiste en un conjunto de ecuaciones diferenciales y algebraicas se resolvió numéricamente utilizando los solucionadores “fsolve” y “ode45” en el código fuente Matlab para el estado estable y dinámico respectivamente. El modelo estático propuesto fue validado mediante el error relativo porcentual entre los datos tomados del sistema en estudio con los resultados obtenidos de la simulación en las variables temperatura y concentración, encontrándose un error máximo del 4% en la variable temperatura lo cual comprueba el grado de similitud y la validación correcta del simulador desarrollado. El estudio transitorio, muestra que el tiempo de respuesta al cambio de temperatura es mucho menor que el cambio de concentración, además la condición de estado estable para el primer efecto se logra a un ritmo más rápido que el quinto efecto. Según los resultados del régimen transitorio se llega a la conclusión que la variable más sensible a las perturbaciones de entrada (caudal, concentración, temperatura de alimentación de jugo y temperatura del vapor de escape) es la concentración en el último efecto y la perturbación que más afecta a las variables estudiadas es la concentración de alimentación seguido de la temperatura de vapor.