ESTUDIO DE ALTERNATIVAS PARA MANEJAR LOS FLUJOS DE CALOR DURANTE LA ADSORCIÓN Y DESORCIÓN CONTROLADA DE GAS NATURAL EN EL ESTANQUE REPRESENTATIVO PARA EL TRANSPORTE

Abstract

El presente trabajo desarrollado en el marco del proyecto Fondecyt 1060994 tiene por finalidad la implementación de un sistema de control de flujo de salida de gas natural desde el estanque de carbón activado y el desarrollo de un estudio e implementación de un sistema de intercambio de calor, que mantenga una temperatura constante en los procesos de adsorción y desorción controlada de gas natural. Se presenta en primera instancia el estado del gas natural a nivel nacional y las teorías que rigen el fenómeno de adsorción de gases en sólidos. De igual forma se da a conocer el banco de pruebas utilizado para desarrollar cada uno de los ensayos, junto con un breve resumen de cada una de las experiencias realizadas, agrupadas en Folios, donde cada folio agrupa el proceso de vaciado, adsorción y desorción. Se implementó un controlador de flujo marca Aalborg en la línea de desorción del banco de pruebas, con el cual se estudiaron flujos de salida gas de 0,4, 0,6 y 0,8 [L/s]. A partir de los perfiles de temperatura obtenidos en estos procesos de desorción controlada, se estudia e implementa un sistema de intercambio de calor para el estanque con carbón activado. Se realiza un estudio de la penetración de la temperatura en el lecho de carbón, para de esta forma determinar la máxima distancia a la cual los elementos que componen el intercambiador de calor deben ubicarse de manera de lograr un mejor control de la temperatura al interior de éste. La búsqueda bibliográfica relacionada con el control de temperatura en procesos de adsorción se realiza con el fin de conocer que tipos de tecnología se han usado, sirviendo de ayuda al momento de elegir la tecnología a utilizar, explicándose posteriormente su implementación en el estanque. Se seleccionó e instaló un sistema de intercambio de calor consistente de esferas de 40 [mm] de diámetro, fabricadas de un material capaz de cambar de fase a una temperatura determinada, posicionadas de acuerdo con el perfil de temperaturas obtenido en el proceso de desorción controlada. Un estudio de modelación en Matlab demuestra que para obtener una reducción del 60% de la diferencia de la temperatura en la adsorción, la distancia entre esferas no debe ser mayor a 1 [cm]. También se determina de manera práctica que la temperatura entre las esferas usadas como sistema de intercambio de calor en el carbón activado, no tiene una variación significativa al existir una separación de 1, 1,5 y 2 centímetros entre éstas. Se concluye que con un flujo controlado de salida de gas natural se obtiene un aumento de la temperatura final en los procesos de desorción, además de la disminución de la temperatura entre la adsorción y la desorción. Adicionalmente, para un aumento del flujo de gas de salida se produce un aumento de la temperatura en los carbones activados