Diseno Ingenio Azucarero

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DISEÑO Y DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS UTILIZADOS EN UN INGENIO AZUCARERO 1. INTRODUCCIÓN La producción de azúcar es una de las primeras industrias en nuestro país junto con la minería, su historia se remonta a los primeros años de la conquista, es decir cuenta con 500 años de antigüedad. El cultivo y la molienda de azúcar fue una de las primeras aportaciones de la cultura europea; desde entonces, la industria de la azúcar ha ocupado un papel muy importante en nuestra economía. Pese a ello, esta industria no fue objeto de una política decidida al fomento por parte del estado ni en la época colonial, ni durante buena parte del siglo XIX. En este trabajo se plasmara el diseño de equipos que son utilizados en los ingenios azucareros, para la producción de azúcar refinada. Los seis equipos que se diseñaran corresponden a operaciones unitarias distintas, los cuales corresponden a todos los equipos que se utiliza en un ingenio azucarero específicamente. La energía puede fluir en diversas formas, como la energía calorífica, la energía eléctrica y el trabajo mecánico. También, que se puede almacenar en diversas formas, tales como la energía de deformación en un resorte comprimido, energía interna en un cuerpo caliente y energía química en un combustible. “El enfriamiento de un cuerpo caliente expuesto al aire se efectúa en parte por radiación y en parte por conducción del calor a partir de la superficie del cuerpo al aire con el que está en contacto. La actividad de la conducción superficial se agudiza grandemente por el viento, el cual lleva continuamente porciones nuevas de aire frió al contacto con la superficie, en lugar de aquellos que se han calentado”. En este trabajo de diseño procederemos a examinar el flujo de calor por conducción y por actividad de conducción superficial, o convección, como se llama hoy en día, realizando todos análisis y criterios para un buen diseño de los equipos.

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DISEO Y DESCRIPCINDE EQUIPOS UTILIZADOS EN UN INGENIO AZUCARERO 1.INTRODUCCINLa produccin de azcar es una de las primerasindustriasen nuestro pas junto con la minera, suhistoriaseremontaalosprimerosaosdelaconquista,esdecircuentacon500aosde antigedad. El cultivo y la molienda de azcar fue una de las primeras aportaciones de la cultura europea; desde entonces, la industria de la azcar ha ocupado un papel muy importante en nuestra economa. Pese a ello, esta industria no fue objeto de una poltica decidida al fomento por parte del estado ni en la poca colonial, ni durante buena parte del siglo XIX. En este trabajo se plasmaraeldiseo deequipos que son utilizados enlos ingeniosazucareros, paralaproduccindeazcarrefinada.Losseisequiposquesedisearancorrespondena operacionesunitariasdistintas,loscualescorrespondenatodoslosequiposqueseutilizaenun ingenio azucarero especficamente. Laenergapuedefluirendiversasformas,comolaenergacalorfica,laenergaelctricayel trabajo mecnico. Tambin, que se puede almacenar en diversas formas, tales como la energa de deformacin en un resorte comprimido, energa interna en un cuerpo calientey energa qumica en un combustible. Elenfriamientodeuncuerpocalienteexpuestoalaireseefectaenparteporradiacinyen parteporconduccindelcalorapartirdelasuperficiedelcuerpoalaireconelqueesten contacto. La actividad de la conduccin superficial se agudiza grandemente por el viento, el cual llevacontinuamenteporcionesnuevasdeairefrialcontactoconlasuperficie,enlugarde aquellos que se han calentado. Enestetrabajodediseoprocederemosaexaminarelflujodecalorporconduccinypor actividaddeconduccinsuperficial,oconveccin,comosellamahoyenda,realizandotodos anlisis y criterios para un buen diseo de los equipos.2.OBJETIVOS 2.1. Objetivo General Disear y describir seis equipos diferentes para el proceso de obtencin de azcar blanca a partir de 800 Toneladas de caa de azcar como materia prima por da. 2.2. Objetivos Especficos Estudiarlasdiferentestransformacionesquesepuedanobtenerdelacaadeazcar tomando en cuenta sus particularidades propias de la regin en la que se sembr. Conocerlosdiferentestiposdeoperacionesunitariasparacadaprocesoyeligiendolos equipos adecuados. Diseary describir los equipos a ser seleccionados, teniendo en cuenta como criterios el ahorro y aprovechamiento mximo del calor. Obtener ecuaciones que permitan dimensionar los equipos que se va a disear, en funcin al volumen de materia prima propuesto para el diseo. Conocer el fundamento terico-prctico que se basan en el funcionamiento de los equipos industriales. 3.FUNDAMENTOSTERICOSLacaadeazcar(SaccharumofficinarumL),esunpasto gigante tropical, rico en azcar, el cual es sintetizado durante lafotosntesis.Demanerageneral,lacaacontiene,una parteslidallamadafibra(11-16%)yunapartelquida formadaporagua(73-76%)yazcar(8-15%) principalmente, as como otros componentes. La sacarosa se forma en la planta de caa, a partir del proceso de fotosntesis: 12 CO2 + 11 H2OC12H22O11+12 O2 FIG 1. En la figura 1 se representan las fases que caracterizan el desarrollo y crecimiento de la caa de azcar, segn la siguiente clasificacin: Emergencia y establecimiento de la poblacin inicial de tallos (Brotacin) A Macollaje y Cierre del caaveral B Determinacin del rendimiento cultural C Maduracin y definicin de la produccin de azcar. (Perodo de Gran Crecimiento) D Proceso de Fabricacin El proceso de fabricacin comienza desde la llegada de la caa al ingenio. Bsicamente los pasos para la obtencin del azcar son: Cosecha. Cortado y recoleccin de la caa de azcar.Almacenaje. Se determina la calidad, el contenido de sacarosa, fibra y nivel de impurezas. La caa es pesada y lavada.Picado de la caa. La caa es picada en mquinas especialmente diseadas para obtener pequeos trozos.Molienda.Mediantepresinseextraeeljugodelacaa.Seagregaaguacalientepara extraer el mximo de sacarosa que contiene el material fibroso.Clarificacin y refinacin. En la clarificacin se eleva la temperatura del jugo, se separa un jugo claro. Es posible tambin refinarloy para ello se agrega cal que ayuda a separar loscompuestosinsolubles.Tambinsueletratarsecondixidodeazufregaseosopara blanquearlo. No todo el azcar de color blanco proviene de un proceso de refinado.Evaporacin.Seevaporaelaguadeljugoyseobtieneunameladuraojarabeconuna concentracinaproximadadeslidossolublesdel55%al60%.Lameladuraes purificadaenunclarificador.Laoperacinessimilaralaanteriorparaclarificareljugo filtrado.Cristalizacin. De la cristalizacin se obtienen los cristales (azcar) y lquido.Centrifugado. Se separan los cristales del lquido.Secadoyenfriado.Laazcarhmedaessecadaensecadorasdeairecalienteen contracorriente y luego enfriada en enfriadores de aire fro en contracorriente.Envasado. El azcar seca y fra se empaca en sacos y est listo para su venta.Subproductos de la Caa de Azcar La agroindustria de la caa de azcar, es extremadamenteampliaycompleja. En efecto la caa deazcares,segndiferentesautores,elvegetaldemayorcapacidadproductorademateria orgnica,detodosloscultivoseconmicoseslaplanaquemayorcantidaddeenergasolar convierte en energa qumica, gracias a sus posibilidades de fotosntesis y de fijacin a travs de este mecanismo de la energa solar. Sin embargo, generalmente slo se atribuye valor comercial a un24porcientodelpesodemateriasecadelacaacompleta,acumuladaduranteelperodo vegetativo. El restante 76 por ciento, lo constituye los desechos agrcolas y de fabricacin como cogollo,hojasypajas(Barbojo),bagazo,melazaycachaza,cuyautilizacineficiente, convirtindoles en productos comerciales puede representar beneficios econmicos. ElBagazo:Comopromedio,el60%delbagazoqueseproduceseempleacomo combustibleenlostrapiches.Lasfibrasdebagazosondedosclases:(1)fibrasfinas, fuertesy flexibles, que se prestan para la fabricacin de pulpay papel de gran calidad,y (2)fibrascortasomaterialmedulosoquedapocaoningunapulpaenlafabricacinde papelyqueconfierenpropiedadesinconvenientesalpapelfabricadodebagazosinose eliminan. Ambos tipos contienen alrededor de un 20% de lignina.Melaza: La melaza residual o melaza final es el subproducto de la industria azucarera del cualsehasubstradoelmximodeazcar.Cuandoseemplealapalabramelazasin especificacin, sesuelereferir a la melaza residual. Al hablar de melaza,lo primero que nossaltaalavistaessuutilizacincomomateriaprimaparalaproduccindelevadura panadera, de ron y de manera inmediata y directa como alimento animal. Cogollos de Caa de Azcar: Los cogollos se cortan de la planta durante la cosecha y se empleanmuchoparalaalimentacindelosanimalesdetiroobovinosdepropiedadde lostrabajadoresdelasplantacionesdeazcarodelascompaasazucareras.Como forraje,loscogollosdecaadeazcarfrescospuedenaportarlosnutrientesnecesarios parasatisfacerlosrequisitosdemantenimientodelosbovinos,pero,paralaproduccin, esnecesarioaadirunconcentradoproteico.Loscogollosdecaadeazcarpueden ensilarseparaaprovecharmejorlasgrandescantidadesqueseproducendurantela temporada de cosecha. La Cachaza:Lacachazaeselresiduoqueseobtienedelprocesodefiltracindelos jugos. La cantidad de cachaza producida y su composicin vara segn la localizacin de los cultivos, la variedad de caa, la eficiencia de molienda, el mtodo de clarificacin, etc. Sin embargo, cualquiera que sea el volumen obtenido, sta contiene diferentes sustancias deimportancia,comoceracruda,grasas,fibra,azucaresyprotenascruda,entreotros, que la convierten en una materia prima de gran valor. 4.DESARROLLO DEL PROCESO Acontinuacinsedescribeelprocesoindustrialparalaobtencinyrefinacineazcarblanca refinada, considerndose desde el momento que es cosechado e ingresa al ingenio, pasa por todo elprocesoindustrialquerequiereyterminadichoprocesoenelproductofinal,azcarblancarefinada.Diagrama de un I ngenio Azucarero Descripcin del Proceso 1. Recepcin y preparacin de la materia prima Recepcin de caa deazcara travs de camiones los cuales son llevados a una bscula de plataforma para verificar la cantidad de producto que se recibe. Canalizacin de los camiones a un patio de batey en el cual sern descargados por medio de gras caeras y/o volcadores de camiones. Recepcin de materia prima en mesas alimentadoras, las cuales controlan por medio de su avance la cantidad de caa a suministrar. Distribucindelacaadeazcarsobreconductoresdecaa,loscualescuentancon cuchillas caeras las que dan un primer rompimiento de las fibras de la materia prima. El conductor de caa hace pasar la materia prima por un desfibrador en donde se termina el rompiendo las fibras de la caa. Lasfibrasdelacaadeazcarpasanporunseparadormagnticoenelqueseextraen partculas metlicas. 2. Extraccin de J ugo o Guarapo Las fibras de la caa de azcar pasan por una serie de molinos, los cuales extraen el jugo dedichasfibras,elcualesdepositadoentanquesdealmacenamiento,aestejugosele denomina guarapo. El jugo secanaliza a filtros rotativos, obtenindose de estos un jugo claro,yafiltrado se hace pasar por una bscula en la que se controla la cantidad de jugo claro a manejar. 3. Alcalizado y Sulfatacin Se continua agregando al jugo claro una cierta cantidad de cal y azufre para as controlar su pH y de igual forma hacerlo un poco ms claro; cabe sealar que tanto la cal como el azufre en un sistema independiente han sido disueltos y calentados. 4. Calentamiento del J ugo y Evaporacin del agua excedente Con un pH controlado, el jugo se canaliza a una serie de calentadores de jugo en los que se prepara para el siguiente paso productivo. Eljugocalientesedirigeauntanqueflash,enelqueselograconvertirdeunflujo turbulento a un flujo laminar, para as poder pasar a los pre-evaporadores en los cuales se extraer una pequea parte de agua. Paraterminardeextraerelaguaexcedenteseconduceeljugoclaroalosevaporadores, los cuales darn como resultado final la obtencin de meladura de azcar, que ser llevada a los tanques de meladura los que tienen como objetivo el reposo. 5. Formacin del Grano de Azcar Unavezreposadalameladuraseenvaalostachos,loscualestienencomoobjetivo alimentaralaglucosadelasemillabase,lacualayudaralaformacindelgranode azcar. Secanalizalasemillaaloscristalizadores,endondeseterminardeformarelgranode azcar y se llevar a cabo su reposo. Elsiguientepasosercanalizarlameladuracristalizadaaunosportatemplasy mezcladoresendondesedarunreposofinalaloscristalesdeazcaryseharuna mezcla entre los diferentes granos de azcar 6. Obtencin y Envasado del Producto Final Lameladuracristalizadasedirigeaunaseriedecentrfugaslascualestendrnpor objetivo la separacin de la miel que no se pudocristalizar con elgrano de azcar;cabe sealarquelamielincristalizableobtenidapuedeserreprocesadaparalaobtencinde otros productos como lo es el alcohol de caa de azcar. Elazcarresultadodelaseparacinantesmencionadaesconducidapormediode transportadores helicoidales y elevadores de cangilones a un secador de azcar, en donde se le extrae la humedad contenida. Por ltimo se hace pasar el azcar a una bscula en donde se le da el peso adecuado segn la presentacin requerida y se realiza el envasado, a su vez se es canalizado el producto al mercado o bodegas de almacn. 7. Obtencin de Azcar Refinada Paralaobtencindelaazcarrefinadasecanalizaelazcardespusdelsecadoraun tanque fundidor el que se vuelve a obtener un estado lquido del azcar. Nuevamente se hace pasar por el proceso de alcalizadoy cido fosfrico,en donde se le eliminan impurezas del azcar estndar. Deigualformaqueenelazcarestndar,eljugosehacepasarporotroscalentadoresy clarificadores que con la ayuda de un floculante se obtiene el licor del cual se obtendr el producto final. Ellicorsehacepasarporunosfiltrosenlosqueseseparanlaspartculasdemayor tamao, y solo pasa aquello que podr ser cristalizado. Unavezfiltradoellicorsecanalizaasusrespectivostachosparaformarelcristaldel azcar refinado y a su vez colocado en porta templas y mezcladores. Porltimoseseparaelgranodelamielincristalizablepormediodecentrfugasyel azcar obtenido se lleva hasta el secador y posteriormente a su envasado. La produccin de azcar a partir de caa se esquematiza en forma general, en la siguiente grafica: Se debe considerar factores en el balance de masa, considerando las caractersticas propias de la caa, lo cual denotamos a continuacin: Ton molienda Imbibic. % caa Imbibic %fibra Jugo Mixto % cana Jugo % caa Bagazo % caa Fibra % Bagazo Azcar % Agua % Bagazo 80025 - 302001007525 - 3012,5 -151211,75 -14 Con los datos obtenidos en bibliografa, Manual del Ingeniero Azucarero, se realiza un balance de masa para 800Tn/da, arrojando los siguientes resultados: Entrada CantidadSalidaCantidad Caa de azcar800 Tn/daAzcar blanca90 Tn/da Cal765 Kg/daMiel Fina 22,5 Tn/da Acido Fosfrico72 Kg/daBagazo 220 Tn/da Azufre162 Kg/daCachaza 45 Tn/da Floculantes 18 Kg/daLodos 6,3 Tn/da Flujogramade la Produccin de Azcar Refinada 5.CARACTERSTICAS Y DISEO DE EQUIPOS Porimportanciaenlasiguienteimagensedescribelosprocesosprincipalesquesedanenun ingenioazucarero,locualnosdaunavisindelosequiposprincipalesqueserequierenparala produccin. Procesos Principales en laProduccin Como se podr notar en la anterior imagen, los equipos que de mayor importancia que se requiere en la industria misma de la azcar son: Moledoras Clarificadoras Evaporadores Cristalizadores Centrifugas SecadoresDebido a que se debe disear equipos que incluyan el flujoy transferencia de calor muy aparte, aunque primordial, del flujo msico. Por tantoy con ese criteriose seleccionara los siguientes 6 equipos:1.Caldero2.Clarificador 3.Evaporador 4.Cristalizador 5.Secador 6.3. Evaporacin1.Caldero: Sellamacalderaaunrecipientequesirveparacalentaragua.Enlossistemasde calefaccin, la caldera es el artefacto en el que se calienta agua, por medio de un combustible, queluegosedistribuirporlosemisoresmedianteunareddetuberas.Bsicamente,una calderaconstadeunhogar,dondeseproducelacombustinyunintercambiadordecalor, donde el agua se calienta. Adems tiene que tener un sistema de evacuar los gases procedentes de la combustin. Elaguapuedecalentarseadiferentestemperaturas.Enlascalderasnormalesnosesuelen sobrepasarlos90C,pordebajodelpuntodeebullicindelaguaapresinatmosfrica.En calderasmsgrandes,paradarservicioabarriadas,sellegahastalos140C,manteniendola presinaltaenlasconduccionesparaquenollegueaevaporarse(aguasobrecalentada). Existen tambin calderas de vapor, en las que el agua se lleva a la evaporacin y se distribuye elvaporaloselementosterminales,peroenEuropaestbastanteendesuso,porquela temperatura superficial de stos resulta ser muy alta y entraa peligro de quemaduras. Existen tambin calderas en que el agua se calienta a temperaturas inferiores a 70C y que consiguen elevados rendimientos (caldera de condensacin). Loscombustibles empleados pueden serslidos(lea, carbn), lquidos (fuelleo,gasleo) o gaseosos(gaseslicuadosdepetrleoGLP,gasnatural),loquedeterminalaformadelas calderas. Las calderas se pueden clasificar en tres grandes grupos: De vasija De tubos de humos o pirotubulares De tubos de agua o acuotubulares Lascalderasmodernasdeelevadacapacidad,potenciaypresin,sonsiempreacuotubulares; en ellas, los flujos de agua y vapor circulan por el interior de los tubos, mientras que los gases calientes lo hacen por el exterior. Elsistemadecirculacindelacalderaestconstituidoportubos,colectoresycalderines, conectados de forma que el flujo de agua que circula para generar el vapor, refrigere a la vez todos los componentes. La caldera acuotubular ofrece una mayor versatilidad en la disposicin desuscomponentes,loquefacilitaunaprovechamientomseficientedelhogar,del sobrecalentador, del recalentador y de todas las superficies termointercambiadoras. Tipos de Caldera Calderas deVapor.- Unacalderaesunamquinaoinstalacin,diseadayconstruida paraproducirvapordeaguaaelevadapresinytemperatura,lashay,desdepequeas instalaciones locales para la produccin de vapor para coccin de alimentos, planchado en seriederopa,tratamientosspticosdeinstrumentalesylaboressimilares,convaporde relativabajatemperaturaypresin,hastaenormesinstalacionesindustriales,utilizadas paralaalimentacindeturbinasdegeneracindeelectricidad,yotrosprocesos industrialesdondeserequierevaporengrandescantidades,aaltsimastemperaturasy presiones. Comoestosvaporesestnconfinadosaunespaciocerrado,seincrementarlapresin interioryconellolatemperaturadeebullicindelaguasegnmuestraeldiagramade fases,pudindosealcanzarfinalmentemuyelevadosvaloresdepresinytemperatura. Estosvaporesseconcentranenlapartesuperiordelrecipienteinicialmentevaco, conocido como domo, de donde se extrae va conductos para ser utilizado en el proceso en cuestin. Aunqueelprincipiodetrabajoesmuysimple,lasparticularidadesdelprocesoson complejasparauntrabajoseguroyeficientedelacaldera,especialmenteenlasgrandes instalaciones industriales. Haymuchostiposdecalderasdeacuerdoalastemperaturasypresionesfinales,tipode energacalorficadisponibleyvolumendeproduccindevapor.Cabedestacaradems, queincluso,paralasmismascondicionesgenerales,existenungrannmerodediseos constructivosencuantoalmododeintercambiodecalor,laformadelquemadodel combustible, forma de alimentacin del agua y otros muchos factores, lo que hace el tema de las calderas, objeto de grandes tomos tcnicos as como de constante desarrollo. En la imagen de la izquierda se muestra un esquema de una caldera simple, que utiliza carbn como combustible. Los gases muy calientes procedentes de un quemador de carbn, se conducen a travs de mltiples tubos embebidos en el agua contenida en el cuerpo de la caldera, hasta una chimenea de salida al exterior. Estos tubos se conocen como tubos de fuego. Durante el paso por los tubos, ceden el calor al agua circundante, calentndola y hacindola hervir, los vapores resultantes, burbujean en el resto del agua para concentrarse en el domo de donde se extraen para el proceso. Como durante el trabajo, se utiliza el vapor, el nivel del, por tal motivo es necesario alimentar lacalderaconaguafresca.Elconductodepurgaseutilizaparavaciarlacalderaencasode reparaciones y mantenimiento o en periodos de inactividad durante las heladas. CalderasPirotubulares:Sedenominanpirotubularesporserlosgasescalientes procedentes de la combustin de un combustible, los que circulan por el interior de tubos cuyo exterior esta baado por el agua de la caldera.Elcombustiblesequemaenunhogar,endondetienelugarlatransmisindecalorpor radiacin, y los gases resultantes, se les hace circular a travs de los tubos que constituyen el haz tubular de la caldera, y donde tiene lugar el intercambio de calor por conduccin y conveccin. Segn sea una o varias las veces que los gases pasan a travs del haz tubular, se tienen las calderas de uno o de varios pasos. En el caso de calderas de varios pasos, en cada uno de ellos, los humos solo atraviesan un determinado nmero de tubos, cosa que se logramediantelasdenominadascmarasdehumos.Unavezrealizadoelintercambio trmico, los humos son expulsados al exterior a travs de la chimenea. CalderasAcuotubulares:Enestascalderas,alcontrariodeloqueocurreenlas pirotubulares, es el agua el que circula por el interior de tubos que conforman un circuito cerradoatravsdelcaldernocalderinesqueconstituyelasuperficiedeintercambiode calordelacaldera.Adicionalmente,puedenestardotadasdeotroselementosde intercambio de calor, como pueden ser el sobrecalentador, recalentador, economizador. Estas calderas, constan de un hogar configurado por tubos de agua, tubos y refractario, o solamenterefractario,enelcualseproducelacombustindelcombustibley constituyendo la zona de radiacin de la caldera.Desdedichohogar,losgasescalientesresultantesdelacombustinsonconducidosa travs del circuito de la caldera, configurado este por paneles de tubos y constituyendo la zonadeconveccindelacaldera.Finalmente,losgasessonenviadosalaatmsferaa travs de la chimenea. Conobjetodeobtenerunmayorrendimientoenlacaldera,selassueledotarde elementos,comolosyacitados,economizadoresyprecalentadores,quehacenquela temperatura de losgases a su salida de la caldera, sea menor, aprovechando as mejor el calor sensible de dichos gases. Calderasde vaporizacin instantnea:Existeunavariedaddelasanteriorescalderas, denominadasdevaporizacininstantnea,cuyarepresentacinesquemticapodraserla deuntubocalentadoporunallama,enelqueel aguaentraporunextremoysaleenformade vapor por el otro. Dado que el volumen posible de aguaesrelativamentepequeoenrelacinala cantidaddecalorqueseinyecta,enuncorto tiempo la caldera est preparada para dar vapor en lascondicionesrequeridas,deahla denominacindecalderasdevaporizacin instantnea. Hay que destacar que en estas calderas el caudal de agua inyectada es prcticamente igual al caudal de vapor producido, por lo que un desajuste entre el calor aportadoyel caudal de agua, dara lugar a obtener agua caliente o vapor sobrecalentado, segn faltase calor o este fuese superior al requerido.2.Clarificador: Un clarificador se utiliza para separar los slidos en suspensin en el jugo de la caa.Estosslidossonarena,tierraymaterialdiversoadheridosalostallosdelacaa.La separacin se produce al permitir que las partculas slidas se asienten sobre una bandeja. Los slidos son arrastrados desde la bandeja a un compartimento de lodos, desde donde se envan a losfiltrosenloscualesseprocedeaextraerleslapocasacarosaquecontienenquedandoun remanente de hasta 2% (idealmente). Los principales parmetros de diseo son la velocidad de flujo ascendente y el tiempo de residencia. Tipos de Clarificadores: Clarificador Sugar Research and I nnovation (SRI ).- Este equipo es elms utilizado en lamayoradelosingeniosazucareros.Elsistema de clarificacin por medio del equipo est basado en la adicin de sacarato de calcio al jugo, el cual hasidocalentadopreviamentea70-80C. Seguidamente sufre un calentamiento secundario a 103C,continuandoconunadesaireacinenun tanqueflashdondeocurreladisminucinde oxigenodisuelto,conelfindequeeljugoque entrealclarificadorselefacilitelaprecipitacin de todo tipo de impurezas. ClarificadorGrave.-Esuntanquecilndricode fondocnicodegrancapacidad,provistode bandejas con sus respectivos raspadores accionado porunmotorelctrico.Eljugoentraal clarificadorporlapartesuperior,losslidosde mayortamaodesciendenatravsdelespacio dejadoentrelosalerosdelasbandejasylas paredesdeltanque.Laspartculasmspequeas ingresanconeljugoalinteriordelos compartimientos,enlosquesonretiradas.Eljugoclaroserecogeyesretiradoporla partesuperiordelclarificador.Loslodosacumuladosenlaparteinferiordelequipose extraen con la ayuda de una bomba. Clarificador Rapi-Dorr.- Esesencialmenteuntanquecilndricodeacero,cuyofondoes cnico.Compuestoporunacmaradefloculacin,uncompartimientoconcentradorde cachaza y varios compartimientos clarificadores. La eleccin del dimetro del clarificador yelnmerodecompartimientosdepende delacapacidadrequeridaydelespacio disponible.Estprovistodeuntubo centralcondivisionesparalaentradadel jugoyaberturasdesalidaparalosslidos sedimentados(lodos)entodoslos compartimientos,encadaunodelos cualesdosbrazosunidosaltubocentral rotan. Dichos brazos poseen paletas que se encarganderasparelfondodelas bandejas, llevando los sedimentos hacia el centro.Elmovimientoproporcionadopor laaccinconjuntadebrazosypaletasen el interior de la cmara de floculacin que facilitalaaglomeracindepequeas partculasensuspensin,debeserlosuficientementelentocomoparapermitirdicha aglomeracinydeestamaneraproducirjugosmslimpiosymejorclarificados.Para removerlaespumaformadaenlacmaradefloculacin,laclarificadoracuentacon espumadores verticales, los cuales la empujan hasta el canal recolector. 3.Evaporador:EnlaIndustriadelAzcarseutilizanevaporadoresdemltipleefecto,conlo cualsedisminuyeelconsumodeenerga.Enunevaporadordemltipleefecto,elvapor procedentedelacalderasecondensaenelelementocalefactordelprimerefecto,sila alimentacinalprimerefectoestaunatemperaturacercanaalatemperaturadeebullicin. Unkilogramodevaporharqueseevaporecercadeunkilogramodeagua;elprimer evaporador trabaja a una temperatura de ebullicin suficientemente alta como para que el agua evaporadasirvademediodecalentamientoalsegundoefecto.Allseevaporacercadeotro kilogramodeaguaquepuedeirauncondensador,oservirdemediodecalentamientoal siguiente efecto, dependiendo del nmero de efectos del sistema de evaporacin de la planta. Evaporador de Calandria.- Consiste en un haz de tubos verticales, corto, colocado entre dosplacasremachadasalcuerpodelevaporador;este conjuntoconstituyelaparteinferiordelequipo.El cuerpodelevaporadorestcompuestoporuncilindro de fundicin de hierro o de acero, el cual constituye la partesuperiordelequipo,denominadocomnmente calandria,situadosobreelhaztubular.Lacalandria terminaenunacpulaenformadecasqueteesfrico construidaaunaalturasuficienteparadisminuirel arrastre del lquido con los vapores. El vapor fluye por fueradelostubos,existeungranpasocircularde derrame en el centro del haz de tubos donde el lquido amenortemperaturarecirculahacialaparteinferiordelhaztubular.Lostubosson grandesparadisminuirlacadadepresinyfacilitarlacirculacindellquido,estn construidos generalmente de acero o de latn, por ellos circula el jugo a concentrar. Evaporadordepelculadescendente(FF).-Enun evaporador de pelcula descendente, la solucin a evaporar fluye rpidamente como una fina pelcula hacia abajo y hacia dentro de lapareddeltubovertical.Lavaporizacinseproducedentrode los tubos por el calentamiento externo de los tubos. El evaporado fluyehaciaabajoenparaleloalflujolquido.Elevaporadoyel lquidoconcentradoseseparanenlacmarainferiordela calandriayenelcabezaldevapor,dondeelvaporyellquido son segregados por gravedad y/o por fuerza centrfuga. Evaporador de Circulacion Forzada: La circulacin forzada imparte una gran velocidad de la solucin por el interior de los tubos por o que necesita una cierta energa potencial, la cual se convierte a energa cintica, al cambiar la velocidad de la solucin a la salida de lostubos;yporefectodelcalentamientodelasolucinalpasarporlostubosyporla prdidadepresinalsalirdelostubos,lasolucinhierveinstantneamente, transformandosucalorsensibleacalorlatentequeadquiereelaguaevaporadaquese produce en el espacio vapor del evaporador .Latemperaturadeebullicindelasolucin,secalculaalapresindelespaciovapor concentradofinaldelasolucin.Losevaporadoresdecirculacinforzadamanejan volmenesdesolucinmenoresalosdecirculacinnaturalybusarreassontambin menores, del orden de 500 Kcal/m2. Para que la evaporacin contine producindose con rapidez hay que eliminar el vapor tan rpido como se forma. Por este motivo, un lquido se evapora con la mxima rapidez cuando se crea una corriente de aire sobre su superficie o cuando se extrae el vapor con una bomba de vaco. Enunmomento,durantelaoperacindelevaporadordeltipocirculacinforzada,se interrumpilaalimentacindevapor,porloqueellorepercuteenlastemperaturas experimentalesobtenidasyporlotantotambinresultaserinfluenciaenlosresultados finalesdeeficiencia,loscualesson mayores al 100%. 4.Cristalizador: Aparatosquerecibenlasmasasdesegundaylasdeterceraodeagotamiento (masasByC),permanecenmstiempo,duranteelcualsesometelamasaauntratamiento paracompletarlacristalizacinyllevarelagotamientodelamasaalmximo.Existen diferentesclasesdecristalizadores,entrelosquesobresalen:ElcristalizadorWekspooryel cristalizador tubular rotativo Lafeuille. Cristalizador Wekspoor : Recipiente en forma de U circular, segn la masa a tratar ; en su interior posee un eje sobre el que se fijan los elementos de enfriamiento, discos huecos unidos entre s, de modo que el agua recorre unoaunotodosloselementos,losdiscos dividen en compartimientos el recipiente. La masaseintroduceporunextremoyavanza porgravedaddeuncompartimientoaotro, salepordesbordamientoporellado opuesto;elaguaentraporstelado,circula portodoslosdiscosyvuelveporelhueco delmalaxador.Lacirculacinesen contracorriente; una de las ventajas que tiene es que la masa que llega caliente se pone en contactoconaguayacalentada,yencualquierpuntolatemperaturadelaguade enfriamiento desciende a medida que la de la masa tambin disminuye. CristalizadortubularrotativoLafeuille:Funcionacomomalaxadorocomotacha; compuestoporuncilindrodeejehorizontal,elcualrotasobreunosrodillos.Enlos fondosseencuentrandosplacastubularesde chapa,yenelinterior,llevaunostubos horizontalesunidosdedosendos,loscuales formanuntubocnicoatravesadoporuna corrientedeaguaovapor;aliniciarsuoperacin sellenantrescuartaspartesdelvolumentotal disponible,larotacinmantienelamasaagitaday malaxada sin necesidad de dilucin.Permite el enfriamiento rpido de las masas cocidas, aumenta su rendimiento y disminuye la purezaycantidaddemielproducida.Cuandoseempleacomotachasepuedenllegara obtener masas cocidas de hasta 98Brix 5.I ntercambiador de Calor: La aplicacin de los principios de la transferencia de calor al diseo de un equipo destinado a cubrir un objeto determinado en ingeniera, es de capital importancia, porquealaplicarlosprincipiosaldiseo,sedebetrabajarenlaconsecucindelimportante logro que supone el desarrollo de un producto para obtener provecho econmico.El equipo de transferencia de calor se define por las funciones que desempea en un proceso. Los intercambiadores recuperan calor entre dos corrientes en un proceso. Los calentadores se usan primeramente para calentar fluidos de proceso, y generalmente se usa vapor con este fin. Losenfriadoresseempleanparaenfriarfluidosenunproceso,elaguaeselmedioenfriador principal. Los condensadores son enfriadores cuyo propsito principal es eliminar calor latente enlugardecalorsensible.Loshervidorestienenelpropsitodesuplirlosrequerimientosde calorenlosprocesoscomocalor latente.Losevaporadoresseemplean paralaconcentracindesolucionespor evaporacin de agua u otro fluido.Se ha reconocido que el empleo juicioso delosbalancestrmicosconducea resultadosinteresantes,enloque respectaalarentabilidad.Desdeeste puntodevista,elcambiadordecalor aparececomounrgano particularmenteimportantedelas instalaciones qumicas. Unintercambiadordeplacasconsistede unaarmaznydeplacascorrugadaso ranuradasdemetal.Laarmaznincluye una placa fija, una placa de presin y partes de conexin y presin. Las placas son presionadas unas a otras sobre una armazn Las placas extremas no transfieren calor. Disposicin de las placas Flujos en un intercambiador de placas Tipos de intercambiadores de calor I ntercambiadoresdecorazaytubo:Losintercambiadoresdeltipodecorazaytubo constituyenlapartemsimportantesdelosequiposdetransferenciadecalorsin combustin en las plantas de procesos qumicos Intercambiadores de Casco y Tubo General, el intercambiador coraza (carcaza) y tubo, consiste en una serie de tubos lineales colocadosdentrodeuntubomuygrandellamadocoraza(comoseapreciaenlafigura anterior) y representan la alternativa a la necesidad de una gran transferencia de calor. I ntercambiador de calor de espejo fijo:losintercambiadoresdeespejofijoseutilizan con mayor frecuencia que los de cualquier otro tipo y la frecuencia de su utilizacin se ha incrementadoenaosrecientes.Losespejossesueldanalacoraza.Porlocomn,se extiendenmsalldelacorazaysirvencomobridasalaquesujetancomopernoslos cabezales del lado de los tubos. Esta construccin requiere que los materiales de la coraza y los espejos se puedan soldar entre s. I ntercambiador de calor de tubo en U: el haz de tubos consiste en un espejo estacionario, tubosenU(odehorquilla),deflectoresoplacasdesoporteyespaciadoresytirantes apropiados. El haz de tubos se puede retirar de la coraza del intercambiador de calor. Se proporcionauncabezaldelladodeltubo(estacionario)yunacorazaconcubierta integrada,quesesueldaalacorazamisma.Cadatubotienelalibertadparadilatarseo contraerse, sin limitaciones debidasa la posicinde los otros tubos. (los rehervidores de calderas,losevaporadores,etc.,sonconfrecuenciaintercambiadoresdetuboenUcon secciones ampliadas de la coraza para la separacin del vapor y el lquido) I ntercambiador de anillo de cierre hidrulico: esta construccin es la menos costosa de los tipos de tubos rectos yhaz desmontable.Losfluidos del lado de la corazaydel lado deltuboseretienenmedianteanillosdeempaquedistintosseparadosporunanillode cierre hidrulico y se instalan en el espejo flotante. I ntercambiador de cabezal flotante con empaque exterior: el fluido del lado de la coraza seretienemedianteanillosdeempaque,quesecomprimendentrodeunprensaestopas mediante un anillo seguidor de junta. Esta construccin fue utilizada con frecuencia en la industria qumica; sin embargo, su empleo ha disminuido en los aos recientes. Intercambiadordecabezalflotanteinterno:eldiseodecabezalflotanteinternose utiliza mucho en las refineras petroleras, pero su uso ha declinado en aos recientes. En estetipodecambiadordecalorelhazdetubosyelespejoflotantesedesplaza(oflota) para acomodar las dilataciones diferenciales entre la coraza y los tubos. I ntercambiadordecabezalflotanteremovible:laconstruccinessimilaraladel intercambiadordecabezalflotanteinternoconanillodivididoderespaldo,conla excepcin de que la cubierta del cabezal flotantese sujeta directamente con pernos en el espejoflotante.Estacaractersticareduceeltiempodemantenimientodurantela inspeccin y las reparaciones. I ntercambiadoresdeplacayarmazn:losintercambiadoresdeplacayarmazn consisten en placas estndares, que sirven como superficies de transferencia de calor y un armazn para su apoyo. 6.Secador: El azcar crudo no se seca, simplemente se almacena y envasa tal y como sale de las centrfugas.Losdemstiposdeazcaressesecanensecadoresrotatoriosconairecalientea una temperatura entre 80 y 90C, el aire se calienta con la ayuda de un recalentador. El equipo de secado cuenta adems con un ventilador, un cicln, un separador de polvo, una chimenea, un elevador para el azcar seco, una tolva de recibo y una bscula (mecnica o automtica). El secadordecalordirectoyflujoacontracorrienteenelqueelgasestencontactoconel material a secar y es la ms utilizada en la industria azucarera. SecadorMultitubular.-equipodiseadoparaelsecadoyenfriamientodelazcar cristalconseistubostransportadorespara el secado y seis tubos transportadores para elenfriamiento,nopermitequeocurrael rompimientodeloscristalesy consiguienteformacindepolvosin necesidaddecolmenasuotrostiposde rellenosquepuedencausarinterrupciones significativas en el caso de la obstruccin. Secadores rotatorios.- Forman un grupo muy importante de secadores; son adecuados paramanejarmaterialesgranularesdeflujolibrequepuedenarrojarsesintemorde romperlos.Enlafigura12.20semuestraunodeestossecadores,unsecadordeaire calientedirectoacontracorriente.Elslidoporsecarseintroducecontinuamenteen unodelosextremosdeuncilindrogiratorio,comosemuestra,mientrasqueelaire caliente fluye por el otro extremo. El cilindro est instalado en un pequeo ngulo con respectoalahorizontal;enconsecuencia,elslidosemuevelentamenteatravsdel aparato.Dentrodelsecador, unoselevadoresquese extiendendesdelasparedes delcilindroenlalongitud totaldelsecadorlevantanel slidoylorieganenuna cortina mvil a travs del aire; as lo exponen completamente a la accin secadora del gas. Esta accin elevadora tambin contribuye al movimiento hacia adelante del slido. En el extremo de alimentacin del slido, unos cuantos eleva doresespiralespequeflosayudanaimpartirelmovimientoinicialdelslidohacia adelante,antesdequeestelleguealoselevadoresprincipales.Esobvioqueelslido no debe ser pegajoso ni chicloso, puesto que podra pegarse a las paredes del secador o tendera a apelotonarse.6.DIAGRAMA DE FLUJO DE FABRICACIN DE AZCAR UNAGRO 7.CLCULOS Y DISEOS DE LOS EQUIPOSEn toda industria, sea cual sea su produccin, para realizar su diseo respectivo primeramente se debe saber cunto de energa se requiere, es decir cunto de flujo msico de vapor requerir, quetipodeenerga,quefuentesdeenergas.Entoncesconesalgicaprimerosedebedisear todoslosequiposyhacersusclculosrespectivosyalfinalsegnalosrequerimientosdelos equipos se calculara la capacidad del caldero y otras fuentes de energa. a)EVAPORADOR Tanque de alimentacin Tanque del Evaporado Tanque del Condensado Tanque del vapor condensado h (cm)3.65.55.822 Dimetro (cm) 59.634.65656 Calculo de la Masa de Alimentacin MA= 114.6 Kg/h Clculo de la Masa del Producto MP= 44.6 Kg/h Clculo de la Masa del Evaporado ME= 57.5 Kg/h Clculo de la Masa de Vapor MV= 80.06 Kg/h Clculo del Calor Aprovechado en el Evaporador HA= Cp ta = (1kcal/KgC ) ( 19C)=19 kcal/kg Hp= Cp tp = (1kcal/KgC ) ( 50C )= 50 kcal/kg HE= 619 Kcal/Kg Q=MPHP+ME HE - MA HA Q=619 57.49+57.11 50-114.6 19 Q=36264.41 Kcal/h Clculo del Calor Suministrado por el Evaporador QS= MV V V a109C = 533.2 Kcal/kg QS = (80,06kg/h ) ( 533.2 Kcal/kg)QS = 42687.98 Kcal/h Clculo de la Eficiencia E= (Q/QS) 100 E= (36264.41 Kcal/h / 42687.98 Kcal/h ) 100 E= 84.9% Clculo del rea de Transferencia de Calor A= D L Nt A= (3.1416)(0.03)(2.55)(4) A= 0.961 m2 Clculo de la Capacidad Evaporativa CE=ME/A = 57.49 Kg/h / 0.961 m2 CE=59.8 Kg/h m2 Clculo de la Capacidad Calorfica CQ= 36264.41 Kcal/h / 0.961m2 CQ = 37775.42 Kcal/h m2 Clculo del Coeficiente Global de Transferencia de Calor T1= Tv - Te=(109 - 64)C= 45C T2= Tv - Tx= (109 - 50)C= 59C T= (T1+ T2)/2 T= 52C U = Q/( T A) = 36264.41 / (0.961 52) U = 726.4 Kcal/h m2 C Clculo de la Masa de Recirculacin MR= 2014.68 Kg/h Consumo de Vapor en el Primer Evaporador de los Mltiples Efectos (MI A)

(

)

(

)

M = 33333,33 (Kg/h) Peso del guarapo calentado o pre-evaporadoBjm= 17 Bx Bx del jugo calentado o pre-evaporado Bm= 23 Bx Bx de la meladura (%) n = 5 Nmero de evaporadores o efectos mltiples b)CRI STALI ZADORDatos: Tentreda= 45 C Tsalida = 108C U =3000 KJ/m2 h K (obtenido del Manual del IngenieroAzucarero) 108 C 120 C Tf 45 C VaporC Guarapo C Clculos y resultados: Para el cristalizador utilizamos una relacinde volumen donde solo se llena de su capacidad total entonces: 2,44m3 = 3/4V V = 3.255m3

(

) ( )

(

)( ) Calculo del rea de transmisin de calor :

() (

)

El tiempo que se mantiene a esa temperatura es de 58 minutos segn Manual del Ingeniero Azucarero.

( ) (

)( )

(

) ( )

(

)( )

C c)I NTERCAMBIADOR DE CALOR Datos: Cp guarapo = ? Cp agua = 4.18 KJ/KgK

Agua =990 Kg/m3 guarapo= 865Kg/m3 a=0.4m b=0.4m X=0.001m L= 1m K acero=16.3 w/ m C K guarapo= 0.865 w/ m C T 1= 4 C(277 K) temperatura de entrada del guarapo T 2= 34 C(307 K) temperatura de salida del guarapo T 1= 50C(323 K) temperatura de entrada del agua V agua =30000L/daV guarapo = 20000L/da Calculo del Cp del Guarapo (MI A) Cp = 1,0 - [0,6 (0.0018tm) + 0,0008(100 - Pz )] Cp = 1,0 - [0,6 (0.0018 30) + 0,0008(100 14,4 )] Cp guarapo = 0,61 Kcal/hC Cp guarapo = 2,54 KJ/hC tm = 30C temperatura media de la melaza (EC) Pz = 14,4 %pureza verdadera (sacarosa/materia seca) (en tanto por uno) Calculo del Calor Ganado del Guarapo Q = mCpt Q = 0.574

2,54 KJ/KgK(307- 277)K Q=43,736

Q=43736 W Calculo del Flujo Msico Guarapo20000

( )

(

)

Agua 30000

( )( ) (

) (

)

Calculode la Temperatura de Salida del Agua Balance de Calor -Q ganado (guarapo) = Q cedido (agua) (

)(

) -0,574 2,54 (307-277) = 0,825 4,18 (

-323) T2= -310,3 C 37.3K PARA EL AGUA Calculo del NRE para Determinar el Tipo de Flujo dentro de las Placas V=

= (0.825)

(

) = 8.333x10-4m3/s =

=

()

=2.089m/s De =

() =

() = 0.1m Datos a 50C para el agua del apndice 2.1-1 (transferencia de calor) NRE =

=

= 360000 > flujo turbulento =0.572x10-3kg/m s =0.6435 W/mk Calculo del coeficiente de transferencia de calorN Pr=

= (

)( )= 3.982 Para NRE>6000 y N Pr de 0.7-16000 Ecuacin 4.5-8 (Geankoplis) N Nu= 0.027NRE0.8 N Pr1/3 (

)0.14 A la temperatura media para el agua de: Tm=

=

=80.8 C {

N Nu= 0.027 (360000)0.8 (3.982)1/3 (

)0.14 = 1270.83 N Nu=

h0 =

= ()

h0 = 8.18 KJ/m2 s K PARA EL GUARAPO Calculo del NRE para determinar el Tipo de FlujoV=

= (0.574)

(

) = 6.633x10-4m3/s =

=

()

=1,65 m/s De =

() =

() = 0.1m Datos para el guarapo del Manual del Ingeniero Azucarero NRE =

=

= 29520.82 > flujo turbulento Calculo del Coeficiente de Transferencia de CalorN Pr=

= (

)() = 2,59 Para NRE>6000 y N Pr de 0.7-16000 Ecuacin 4.5-8 (Geankoplis) N Nu= 0.027NRE0.8 N Pr1/3 (

)0.14 A la temperatura media de: Tm=

=

=80.8 C {

N Nu= 0.027 (67680.99)0.8 (14.17)1/3 (

)0.14 = 140,26 N Nu=

h0 =

= ()

h0 = 8,45 KJ/m2 s K =4,07x10-3kg/m s =0.603 W/mk Perfil de Temperaturas para el Proceso en el proceso de enfriamiento. Ecuacin 4.9-4 (Geankoplis)

( ) ( )

( )( )

= 303K Factor de Correccin de la Temperatura Ecuacin 4.9-6 (Geankoplis) >

=FT

Z=

=

=0.64Ec.4.9-2 Y=

=

=0.65Ec.4.9-3 ConlosdatosdeZ,Ysetienesegnlafigura4.9-4(b),paraestetipode intercambiadores (de placas) FT= 0.94 Entonces:

=0.94 30 =28.2C =28.2 K Calculo del Coeficiente de Transferencia de Calor Global U U=

(

)

Ec.4.9-21 U= 5000 w/m2K (para un intercambiador de placas de acero inoxidable) Calculo del rea de Transferencia de Calor Necesaria para en el Proceso Ecuacin 4.9-5 para un intercambiador Q=UA Tm A=

A=

A=

Usandoun factor de seguridad del 10%se tiene: A=

()

Por lo tanto:NPlacas =

()

=5,96 placas d)CLARI FICADOR Rendimiento de la masa: e)SECADOR Producto azcar blanca:S1=S2=26734 Kg/hr (slidos secos) S2 = Bb(0,8) B=

=3154Kg/h Humedad Retirada: AO=A-B AO=1666.67-312 AO=1354.67 Kg/hr Aire de secado de entrada Mac=180(Kg aire/Kg aire seco) (250Kg/hr) Mac=45000 Kg aire/hr Aire de secado=Aire seco + H2O 1.0130.013 45000X X=577.49 Aire Seco = 45000-577.49 Aire Seco = 44422.507 Agua = 577.49+1354.67 Agua = 1932.16Kg agua/hr Maire seco = Agua + Aire seco Maire seco = 1932.16+44422.507 Maire seco = 46354.67 Kg aire Calculo del rea de transmisin de calor :

() (

)

El tiempo que se mantiene a esa temperatura es de 12 minutos.

( ) (

)( )

(

) ( )

(

)( )

C f)CALDERO PrevioalclculoydiseodelcalderodebemossabercomodatoCuntodevaporvamosa producirporhora?Segndiseodelosequipos,paralocualnosbasamosenformulas especificas del manual del ingeniero azucarero. ConsumodeVaporparaelCalentamientodelGuarapoenelCalentadoro I ntercambiador (MIA)

(

)(

)

()()

@=800Tn/da=70640@/dia arrobas de caa molida diarias Bjm = 18Bx Bx del jugo mezclado (%) te =16C Temperatura de entrada del guarapo al calentador (C) ts = 98C Temperatura de salida del guarapo del calentador (C) hvs = 700 Kcal/Kg Calor latente del vapor (Kcal/Kg) Consumo de Vapor Total en los Evaporadores (MI A)

(

)

(

)

P= 1179,2 (Kg/h) cantidad de meladura de entrada al tachoBm = 23 Bx Bx de la meladura a la entrada del tacho (%) B = 60 Bx Bx de la masa cocida que sale del tacho (%) Consumo de Vapor Total en los Clarificadores (MI A)

(

)

(

)

Kg de Vapor/Hora Mn = 20000 (kg/h) cantidad de jugo y/o meladura de entrada por vasoBe = 23Bx Bx de entrada al vasoBs = 60Bx Bx de salida del vaso Consumo de Vapor Total en el Cristalizador (MIA)

(

)(

)

( )( )

@ = 42384@/da arrobas de meladura Bjm = 60Bx Bx del jugo mezclado (%) Te =45C Temperatura de entrada del guarapo al cristalizador (C) Ts= 108 C Temperatura de salida del guarapo del cristalizador (C) hmeladura = 8,45 KJ/Kg = 2,02 Kcal/Kg Calor latente de la meladura (Kcal/Kg) h agua = 8,18 KJ/Kg =1,95 Kcal/Kg Calor latente del vapor de agua Consumo Total de Vapor en los 4 Equipos

Comosepodrnotarserequiere221905,79KgdeVapor/Hora,sinconsiderarlosotros equipos, cm ser turbinas, centrifugadora entre otro, por tanto se le debe sumar un 50% ms de su capacidad para disear el caldero. 221905,79 Kg de Vapor / Hora100% x Kg de Vapor / Hora 50% Luego sumamos:221905,79 + 110952,89 = 332858,68 Kg de Vapor / Hora Por lo tanto se diseara un caldero que produzca aproximadamente 350000 Kg de Vapor / Hora. Datos: EntradaSalida T=20C P=17.9 Kpa V=1.52m/s P=137.9Kpa T=148.9C V=9.14m/s =1 para un flujo turbulento

=0 (No hay trabajo externo) x= 110952,89 APENDICE A-2Q=(

)g +

+(

)

=20 C

=83.94 KJ/KgQ=(6)(9.81)+()

()

( )

=148.9C

=2771.4 KJ/KgQ=2.71

J/Kg

= 28.64 Kg/s = 997.06 Kg/m

= 4.1836KJ/seg

=0.6696 KJ/seg

=3540.36 W/

(coeficiente de conveccin del CO2)

(coeficiente de conveccin del agua) L=6m Tubo=2pulg.

(4.1836)Kg/Kg K (160.57)K

=m.

0.6696 Kg/seg (2.71)KJ/Kg

=1.814 KJ/seg

U=

U=

U=

U=422

A=

=

() A=283.93

A= n. .L P=2

P=2 (0.03015m)= 0.189 m n=

() 8.CONCLUSIONES Se realiz el diseo de seis equipos que tienen que ver con un sistema de transferencia de calorpara el proceso de produccin de azcar a partir de 800 Tn/dia. Se estudio las diferentes transformaciones que se puedan obtener de la caade la caa de azcar tomando en cuenta sus particularidades. Elguarapotienecaractersticaspropias,yporendelosequiposselosdiseasegnsus requerimientos para la obtencin de un buen producto. Seconocilasdiferentesoperacionesunitariasparacadaprocesoconlosequipos adecuados. Se conoci el fundamento terico en el que se basan en el funcionamiento de los equipos industriales que se usaron.