Aplicación de ingeniería básica a un generador de vapor como instrumento didáctico

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Título :	Aplicación de ingeniería básica a un generador de vapor como instrumento didáctico
Autor :	HERRERA TOLEDO, RODOLFO ALBERTO
Fecha de publicación :	2018
Resumen :	Las UNAM, se enfrentan actualmente al desafío de capacitar a la plantilla docentes para que incorporar en sus métodos de aprendizaje herramientas digitales y material multimedia de aprendizaje. Esta tarea titánica supone la adquisición de nuevos recursos y habilidades. La educación intervenida por entornos virtuales, debe irse incorporándose de forma gradual, centrada en el educando, orientada al aprendizaje activo, en escenarios que se aproximen lo máximo posible al mundo real (e-learning y b-learning), la propuesta sobre desarrollar la ingeniería básica de un generador de vapor es una problemática real con la que se puede enfrenta los ingenieros químicos egresados, al ser un equipo tradicional para procesos de calentamiento fermentación, esterilización, etc., la integración de las herramientas digital en este caso parte del conocimiento sólido pero que busca integrar mas elementos al incluir la revisión de los conceptos de operación y mantenimiento en equipos generadores de vapor. La medición de los gases productos de combustión se presenta como el principal inconveniente para desarrollar la herramienta digital, tiene adicionalmente una complejidad del tema en la enseñanza teórica, se realizará la medición de gases de combustión en el equipo de la planta piloto de ingeniería química de la FES Zaragoza, a diferentes condiciones operativas con la finalidad de dotar a la herramienta didáctica de varios ejemplos como casos prácticos con la finalidad de presentar conclusiones de esos ejemplos de acuerdo a la evaluación de la eficiencia de sistema analizado, esto enriquecerá el programa digital a desarrollar, y permitirá a los estudiantes comprender la teoría y la práctica contribuyendo a un proceso de aprendizaje menos complejo y más innovador que el actual.
URI :	http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/5953
metadata.dc.contributor.responsible:	HERRERA TOLEDO, RODOLFO ALBERTO
metadata.dc.coverage.temporal:	2018-2019
metadata.dcterms.educationLevel.SEP:	Licenciatura
metadata.dc.description.objective:	1.-Revisar la metodología para la determinar la eficiencia de los generadores de vapor de acuerdo a la normatividad mexicana de calderas y generadores de vapor, ademas de las propuestas por la CONUEE (Comisión Nacional de Uso Eficiente de la Energía. 2.-Elaborar diagramas de flujos para la estructura que tendrá la herramienta digital, considerando que se tratara de incluir al menos dos tipos de combustible, uno el diésel que es el combustible que utiliza el equipo de la planta piloto y gas natural al ser el combustible mas comúnmente usado actualmente. 3.-Desarrollar y explicar los grados de libertad aplicados a un generador de vapor es decir considerar el numero de variables a conocer en términos de un sistema de materia y energía reactivo. 4.-Motivar el interés en el alumno en el tema energético, para mejorar la compresión de conceptos, en un equipo que encontramos tradicionalmente en la mayoría de los procesos en la industria química, y mejorar el proceso de aprendizaje enseñanza a través del uso de las TICS 5.-Medir los parámetros en el generador de vapor de la planta piloto a diferentes condiciones operativas, incluyendo gases CO2, CO, O2, temperatura de chimenea, y temperatura exterior del equipo 6.-Documentar las propuestas de mejora de las condiciones operativas y de mantenimiento considerando el resultado de la medición de los parámetros. 7.-Generar la herramienta digital, que incluya dentro algunos ejemplos de los casos prácticos con la información encontrada, validando la eficiencia de la herramienta digital con la medicion del equipo analizador de gases.
metadata.dc.description.hypothesis:	Elaborar y desarrollar una herramienta didáctica de un generador de vapor e incluirlo en el material de apoyo de los primeros semestres de la carrera de ingeniería química, permitirá desarrollar las capacidades creativas, motivará y mejorará el proceso de enseñanza aprendizaje en el tema energético. La resolución de problemas a través de mostrar el análisis de grados de libertad en los balances de masa y energía de un generador de vapor servirá de apoyo en materias como fisicoquímica I Y II, Balances de Masa y energía, Ingeniería de Servicios, ademas de Transferencia de Calor, Laboratorio y Taller de proyectos en los módulos de procesos y energía. La formulación de formatos para la bitácora de el generador de vapor de la planta piloto permitirá desarrollar posteriormente la infraestructura para el seguimiento de las condiciones adecuadas del equipo a través del análisis de gases de combustión y medición de exceso de aire, parte del sistema de calidad de los laboratorios en el que se encuentra trabajando la jefatura de la carrera de ingeniería química.
metadata.dc.description.strategies:	El aprendizaje es un proceso activo, no pasivo. Para permitir que los alumnos alcancen niveles óptimos de competencia, deben ser motivados a involucrarse de forma activa en el proceso de aprendizaje, por lo tanto, se debe partir de tener una base sólida sobre los conceptos involucrados, que incluya la definición de conceptos claves para el análisis energético de los generadores de vapor. La siguiente actividad consiste en la revisión de metodologías de análisis existentes para los generadores de vapor, la cual es parte del aprendizaje del profesor tratando de visualizar y empatar las etapas de la metodología como las etapas de aprendizaje del alumno. Una vez que el profesor tenga los criterios y parámetros de las metodologías seleccionará aquellos que en desde su punto de vista ayuden a motivar al alumno al proceso de aprendizaje, para ello se requiere del desarrollo de diagramas de flujo para la estructura de la herramienta didáctica, en estos diagramas se involucrarán las tomas de decisión de acuerdo a los limites operativos que se planteen para el generador de vapor propuesto, ya que estos equipos se encuentran en un rango muy amplio de aplicación, con esto se acotaría el problema, para la posterior programación de la herramienta didáctica. El equipo generador de vapor de la planta piloto, necesita de un seguimiento en su desempeño, para tal motivo se realizará la propuesta de formato para el levantamiento y recolección de la información con base en la metodología seleccionada, y brindará la información para que en un futuro el alumno pueda hacer algún otro tipo de análisis aparte del energético con respecto a aspectos económicos y ambientales. El desarrollo de herramienta didáctica es la parte fundamental de este proyecto enriquecida con la medición del equipo con el que se cuenta, inicialmente tomando como base el uso de combustible gas natural, para lo cual ya se tiene información de equipos de estudios realizados con anterioridad, adicionalmente se realizará la obtención de datos medidos de composición de gases producto de combustión, y temperatura superficial de equipo para evaluación teórica de pérdidas por transferencia de calor del equipo del generador de vapor de la planta piloto de la carrera de ingeniería química. El análisis de datos obtenidos, servirá para la generación de casos prácticos donde una vez terminada la herramienta didáctica, alumno puede observar las diferencias que tendrá de un mismo equipo a diferentes condiciones operativas, ambientales, entre otras, motivando la reflexión sobre el porqué de tal o cual comportamiento, comprendiendo que existen varios factores involucrados despertando el interés para encontrar explicación a la problemática presentada. Además de la aplicación del formato de levantamiento de información propuesto. La última parte consistirá en terminar y probar la herramienta didáctica tomando como combustible diésel en el generador de vapor, incluyendo las conclusiones de los casos prácticos obtenidos, al menos dos diferentes al caso base de operación, con la finalidad de dar solución a una problemática clásico de ingeniería química. Desarrollar una herramienta digital para analizar energéticamente un generador de vapor (GV).con la finalidad de contribuir que el alumno mejore su aprendizaje de varios temas como los son grados de libertad, primera ley de la termodinámica, mezcla reactivas y no reactivas, ingeniería de servicios exceso de aire, entre otros, considerando de forma documental aspectos operativos y de mantenimiento. Analizar el resultado de la medición de parámetros como la composición de los gases de combustión, temperatura de gases de chimenea y temperatura superficial exterior del equipo, brindando información para los casos prácticos que se incluyan en la herramienta digital, dicho análisis tendrá como meta principal la obtención de la eficiencia del equipo de generación de vapor.
metadata.dc.description.goals:	En cuanto a las cuatro metas prometidas en el desarrollo del proyecto, se realizaron las actividades siendo la que no depende del responsable directamente la cual no se tiene en su totalidad como lo es la tesis de licenciatura. Presentamos el estatus de cada meta lograda de acuerdo a las propuestas en el proyecto: 1.-Desarrollo de herramienta digital Se desarrolló el software de acuerdo a lo programado de un modelo de generador de vapor, para combustible gas natural y diésel, y el análisis de gases de combustión, se tuvo que hacer varias consideraciones y calcular las propiedades de las sustancias de trabajo en rangos de temperatura y presión, se acoto el sistema a generadores de vapor saturado, tuvieron que realizarse correlaciones para el calculo de entalpías de agua, vapor y gases de combustión dentro de la herramienta digital. Los grados de libertad fueron revisados a través de la cantidad de datos solicitados en la herramienta, esta revisión es de forma interna. Se cumplió con la meta propuesta en el proyecto. 2.-Elaboración de práctica. Se realizó el protocolo experimental con la finalidad de tener una practica de ingeniería de servicios que se refuerce los campos terminales correspondientes a la modificación del plan de estudios en el área de energía y medio ambiente a través de un equipo de análisis de gases de combustión para la revisión de conceptos como exceso de aire y composición de gases producto y la obtención de la eficiencia del equipo de generación de vapor , el exceso de aire recomendado de acuerdo al combustible utilizado, se enviará al Comité Académico de Carrera para su evaluación. Se cumplió con la meta propuesta en el proyecto. 3.-Tesis de licenciatura en proceso El alumno esta desarrollando un trabajo con la inclusión de un sistema termosolar evaluando en términos energéticos, económicos y ecológicos, los cambios por la introducción de un sistema de generación a través de energía renovable como apoyo a un sistema convencional de generación de vapor. El avance de la tesis es significaativo. 4.-Presentación de resultados en congreso de investigación. Se presentaron en el Congreso de investigación de la facultad de estudios superiores de la FES Zaragoza los resultados de la herramienta digital, donde se dió a conocer a los alumnos y profesores la herramienta que se estaba en etapa de pruebas y que estará disponible con fines didácticos para diferentes materias de la carrera de ingeniería química. Se cumplió con la meta propuesta Adicionalmente se lograron otras metas en el proyecto como lo son: 5.-Publicacion de un articulo en revista digital 6.-Presentación de los resultados en otro congreso Nacional de Ingeniería Química 7.- 2 Cursos intersemestrales con temáticas de generadores de vapor
metadata.dc.description.selfAssessment:	El desarrollo de la herramienta digital para analizar energéticamente para un generador de vapor (GV).ayuda realmente a contribuir que el alumno mejore su aprendizaje de varios temas. Normalmente el alumno carece de capacidad de análisis, le cuesta vincular la parte de la teoría con la parte practica, en este caso no tuvo que esperar en el curso impartido, inmediatamente a la teoria se reviso la práctica y después de la parte practica vino la retroalimentación a la teoría. a pesar de ser un equipo común en la industria el alumno carece al momento de el análisis en un generador de vapor, incluso desconoce la forma de hacer medición en campo, por lo cual requiere también de ayuda al respecto y plantear una practica ayudara a esta cubrir parte de estas carencias. En lo que se refiere al desarrollo del simulador, la vinculación ente la modelación y la programación no fue sencilla se requirieron de elaborar correlaciones de las propiedades para el calculo de densidades , entalpías de gases de combustión, entalpías de vapor saturado, y liquido saturado, así como temperaturas de saturación, las pruebas fueron un reto, así como los tutoriales que tiene, la interfase se presenta como una etapa de mejora continua, la parte de herramienta-profesor-alumno, siempre estuve presente en los colaboradores del proyecto ya que se busco que la herramienta sea un complemento al curso ya sea las materias de Balances de materia y energía LTP de cuarto semestre, ingeniería de servicios entre otras materias. Como todo programa desarrollado es perfectible, la cantidad de componentes considerados pudo haber sido mayor, sin embargo el grado de complicación para el alumno que esta en formación también debe considerarse. Personalmente se considera un buen trabajo, pero uno siempre piensa que pudo haber hecho mas y de mejor manera, el tiempo dedicado fue arduo y lo mas importante es que los alumnos participantes en el proyecto mejoraron sus conocimientos en el área energética.
metadata.dc.description.goalsAchieved:	Desarrollo de herramienta digital. Se desarrollará en el lenguaje de programación de visual basic, un modelo de un generador de vapor, en el cual se puedan ingresar datos de admisión tales como consumos de combustible, dos tipos de combustible como es el gas natural y diesel, asi como el análisis de gases de combustión, para que se realicen los balances de materia y energía partiendo de los grados de libertad. Elaboración de práctica. Se pretende realizar un protocolo experimental con la finalidad que se refuerce los campos terminales correspondientes a la modificación del plan de estudios en el área de energía y medio ambiente a través de un equipo de análisis de gases de combustión para la revisión de conceptos como exceso de aire y composición de gases producto con lo que se verifica la cantidad de gases de efecto invernadero, el exceso de aire recomendado de acuerdo al combustible utilizado, y que sea aprobada por el cuerpo colegiado correspondiente. Tesis de licenciatura. El alumno desarrollara a través de la herramienta desarrollada un análisis adicional con la inclusión de un sistema termosolar evaluando en términos energéticos, económicos y ecológicos, los cambios por la introducción de un sistema de generación a través de energía renovable como apoyo a un sistema convencional de generación de vapor. Presentación de resultados en congreso de investigación. Se presentará en el Congreso de investigación de la facultad de estudios superiores de la FES Zaragoza los resultados de la herramienta digital, donde se dará a conocer a los alumnos y profesores la herramienta que fue desarrollada y que estará disponible con fines didácticos para diferentes materias de la carrera de ingeniería química.
metadata.dcterms.provenance:	Facultad de Estudios Superiores (FES) Zaragoza
metadata.dc.subject.DGAPA:	Ingenierías
metadata.dc.type:	Proyecto PAPIME
Aparece en las colecciones:	1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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