DETERMINACIÓN DE PERFILES DE TEMPERATURA AL INTERIOR DE ESTANQUE DE GAS NATURAL, ADSORBIDO Y CONTRASTACIÓN CON MODELO COMPUTACIONAL

Abstract

En este trabajo se desarrolla un estudio teórico-experimental del comportamiento de la temperatura al interior de un estanque de adsorción lleno de carbón activo granular durante los procesos de adsorción y desorción de gas natural. El estanque utilizado está lleno con carbón activado granular NORIT G1220 Extra, y fue diseado especialmente para este estudio siguiendo las recomendaciones del código ASME. Esto se enmarcó dentro del proyecto FONDECYT 1060994 el cual tiene como objetivo principal estudiar y desarrollar un sistema de transporte de gas natural adsorbido (GNA). En una primera parte se describe la teoría del fenómeno de adsorción y los parámetros que la afectan, así como también distintos tipos de adsorbentes y sus distintas aplicaciones. Luego se desarrolla la parte experimental donde se realizaron 6 casos de adsorción/desorción con el banco de ensayos especialmente diseado para este fin, el cual se ubica en el Laboratorio de Termofluidos del Departamento de Mecánica de la Universidad Técnica Federico Santa María. Este trabajo contiene una descripción del banco de ensayos utilizado, así como los parámetros más importantes registrados en cada ensayo. Gracias a esto fue posible obtener perfiles de temperatura asociados a los procesos de adsorción y desorción. De los resultados obtenidos es posible notar que en los procesos de adsorción y desorción las temperaturas involucradas son de magnitudes similares, lo que concuerda con la teoría que seala que la energía liberada en adsorción es prácticamente igual que la energía requerida para activar el proceso de desorción. Luego se presenta una modelación computacional del fenómeno estudiado experimentalmente, realizada con el software PHOENICS, el cual es un paquete de programas CFD, cuyos resultados fueron comparados y validados con los resultados obtenidos de manera experimental. Se sabe que la capacidad de adsorción de un adsorbente para cierto adsorbato está directamente relacionada con la temperatura del lecho adsorbente y de la presión a la cual se realiza la adsorción, por lo que con la información adquirida en los ensayos, va a ser posible realizar el diseo eficiente de un intercambiador de calor para poner al interior del estanque ensayado y así lograr mantener una temperatura constante en el lecho de carbón, para mejorar y optimizar los procesos.