Caracterización de un intercambiador de calor de tubos concéntricos de simple fase para aplicaciones sanitarias en la industria farmacéutica

Abstract

El estudio se realizará en Laboratorios Industriales Farmacéuticos Ecuatorianos (LIFE), cuyo requerimiento es conseguir agua inyectable a temperaturas superiores a 80 °C que recircule en el LOOP de agua inyectable del área de producción de la planta para el abastecimiento de equipos como: lavadoras de ampollas, llenadoras de frascos, túneles de esterilización, etc. En el intercambiador de calor de tubos concéntricos de simple fase, circula vapor industrial por las secciones anulares y por la sección central fluye agua inyectable, el diseño de este tipo de intercambiador difiere de un intercambiador común ya que en la sección anular se integran dos secciones tipo “media luna” o corazas acopladas mediante pernos abrazando la tubería sanitaria, de esta forma, se garantiza que el agua inyectable no se contamine debido a que no existen uniones soldadas en el equipo, requerimiento exhaustivo en la industria farmacéutica. Se realizó un estudio experimental para determinar la combinación de flujos másicos de agua inyectable y vapor industrial mas óptima en la que el equipo pueda entregar su eficiencia máxima, calculando parámetros y variables de interés como potencia térmica, coeficiente global de transferencia de calor, diferencia de temperatura y presión, etc. Posteriormente se realizará un análisis comparativo con los resultados obtenidos en la simulacion computacional del equipo ejecutada en el software ANSYS Fluent. Como parte del proceso experimental, se utilizó el diseño de experimentos por la metodología de superficie de respuesta con dos variables independientes (flujos másicos de agua y vapor) y tres niveles cuantitativos de dichas variables, obteniéndose nueve experimentos en total, de esta manera, se analizarán distintas variables de respuesta que serán de interés para visualizar la significancia con las variables independientes y hallar su combinación mas óptima.