Desarrollo de un programa de simulación para el análisis del equipo autoclave del laboratorio de ingeniería química de la Universidad de Carabobo

Abstract

El tratamiento térmico es un proceso efectivo para la conservación de alimentos, para la esterilización de material quirúrgico y para la industria metalúrgica. Actualmente, existen muchos estudios sobre el análisis y simulación de los mecanismos de transferencia de calor durante el tratamiento térmico, orientados al estudio de las relaciones y perfiles de tiempo-temperatura, refiriéndose a la transferencia de calor conductiva que ocurre en los envases que contienen el material a tratar, dejándose a un lado el análisis de los equipos que permiten llevar a cabo estos estudios, es por ello que surgió la necesidad de desarrollar un programa de simulación que permita predecir el comportamiento de las variables de operación del autoclave instalado en el Laboratorio de Ingeniaría Química. La investigación es experimental tipo evaluativa, se desarrolló un experimento de operación del autoclave tomando en cuenta variables manipulables y controlables del proceso; las cuales son presión de operación del equipo, con cinco niveles 5,10,15, 20 y 25 psig; temperatura de operación [T (oF)], cuyos valores se obtienen de las tablas de equilibrio de vapor saturado partiendo de la presión de operación: 218 oF, 230 oF, 242 oF, 250 oF y 258 oF; y la apertura de los aspersores de agua [Apertura (adim)], que afecta directamente la etapa de enfriamiento del equipo. De los experimentos, se determinaron las curvas que caracterizan al equipo, para hallar la correlación de mejor ajuste y así usarlas en el software seleccionado (Visual Basic) como modelos matemáticos que predicen la operación del equipo. Finalmente, se evalúa la confiabilidad del software, seleccionando valores de temperaturas de operación al azar, 224 oF, 236 oF, 254 oF; los datos obtenidos se someten a modelos matemáticos obtenidos de balances de materia y energía aplicados en el autoclave, a fin de comparar los valores arrojados por el software y los valores teóricos. Se cataloga las pérdidas de calor al ambiente como la variable más importante que arroja el software, del cual se obtuvo una desviación máxima de 11 %. Para finalizar, se recomienda usar temperaturas de operación en el rango de trabajo y condiciones ambientales de acuerdo a los parámetros del Municipio Naguanagua, Estado Carabobo.