COMPRESORES Y BOMBAS DE VACIO

COMPRESORES Y BOMBAS DE VACIO

1. Los ventiladores son usados para elevar la presin en cerca de 3% (12 pulg de agua), los sopladores elevan a menos que 40 psig, y los compresores a presiones ms altas, aunque el rango del soplador comnmente esta incluido en el rango del compresor.

INCLUDEPICTURE "http://www1.sr.net/~t102139/images/Vadini_blower_fan_1.jpg" \* MERGEFORMATINET

2. Bombas de vaco: las de tipo de pistn reciprocante disminuyen la presin a 1 Torr; las de pistn rotatorio bajan a 0.001 Torr, las rotatorias de dos-lbulos bajan a 0.0001 Torr; los eyectores de vapor, de una etapa bajan la presin a 100 Torr, de tres etapas bajan a 1 Torr , y de cinco etapas bajan a 0.05 Torr.

3. Un eyector de vapor de tres-etapas necesita 100 lb vapor/lb de aire para mantener una presin de 1 Torr.

4. La salida de aire en un equipo evacuado depende de la presin absoluta, Torr, y el volumen del equipo, V en pie3, de acuerdo a w = kV2/3 lb/hr, con k = 0.2 cuando P es ms que 90 Torr; 0.08 entre 3 y 20 Torr, y 0.025 a menos que 1 Torr.

5. La potencia adiabtica terica (THP) = [(SCFM).T1/8130a][(P2/P1)a -1], donde T1 es la temperatura de entrada en F +460 y a = (k-1)/k, k = Cp/Cv.

6. Temperatura de salida, T2 = T1(P2/P1)a.

7. Para comprimir aire de 100F, k = 1.4, razn de compresin =3, la potencia terica requerida = 62 HP/milln de pie3/da, temperatura de salida 306F.

8. La temperatura de salida no deber exceder 350-400F; para gases diatmicos (Cp/Cv = 1.4) esto corresponde a una razn de comprensin de cerca de 4.

9. El ratio de compresin deber ser de cerca de la misma en cada etapa de una unidad mltiples etapas, ratio = (Pn/P1)1/n, con n etapas.

10. Las eficiencias de los compresores reciprocantes: 65% para un ratio de compresin de 1.5; 75% para 2.0; y 80-85% para 3-6.

Compresores reciprocantes Compresores centrifugos 11. Las eficiencias de compresores centrfugos grandes; 6000-100000 pie3/min en la succin, estn entre 76-78%.

12. Los compresores rotatorios tienen eficiencias de 70%, excepto el tipo que tiene recubrimiento lquido el cual tiene 50%.

TRANSPORTADORES PARA SLIDOS EN FORMA DE PARTICULAS

1. Los transportadores sinfn son adecuados para el transporte de incluso slidos abrasivos y pegajosos hasta una inclinacin de 20 o cercano. Estos estan limitados a distancias de 150 pies o cercano debido al esfuerzo de torque del eje. Un conductor de 12 pulg de dimetro puede manejar 1000-3000 pie3/hr, a velocidades entre 40-60 rpm.

2. Los conductores de correa son para altas capacidades y largas distancias (una milla o ms, pero solo varios cientos de pies en una planta), hasta inclinaciones de 30 como mximo. Una faja de 24 pulg de ancho puede llevar 3000 pie3/hr a una velocidad de 100 pies/min, pero velocidades mayores a 600 pies/min son recomendables para algunos materiales. El consumo de potencia es relativamente bajo.

3. Los elevadores de cangilones son adecuados para el transporte vertical de materiales abrasivos y pegajosos. Con cangilones de 20 x 20 pulg la capacidad que puede alcanzarse es de 1000 pie3/hr a una velocidad de 100 pies/min, pero en la realidad se usan velocidades de hasta 300 pies/min.

4. Los conductores tipo arrastre (Redler) son adecuados para cortas distancias en cualquier direccion y son completamente cerrados. Las unidades tienen un rango de tamao de 3 pulg2 a 19 pulg2 y pueden viajar de 30 pies/min (ceniza) a 250 pies/min (granos). Los requerimientos de energia son altos. 5. Los transportadores neumticos son para alta capacidad, distancias cortas (400 pies), transporte simultaneo de varias fuentes a varios destinos. Se emplea vaco o presin baja (6-12 psig) con un rango de velocidades de aire de 35 a 120 pies/seg dependiendo del material y presin, los requerimientos de aire varan de 1 a 7 pie3/pie3 de slido transferido.

TORRES DE ENFRIAMIENTO

1. El agua en contacto con el aire bajo condiciones adiabticas eventualmente se enfra a la temperatura de bulbo hmedo.

2. En unidades comerciales, es factible alcanzar un 90% de la saturacin del aire.

3. El tamao relativo de una torre de enfriamiento es sensible a la diferencia entre las temperaturas de salida y la de bulbo hmedo:

T(F)

5

15

25

Volumen relativo2.4

1.0

0.55

4. El relleno de la torre es de estructura altamente abierta a fin de minimizar la cada de presin, la cual es estndar en la prctica a mximo de 2 pulg de agua. 5. La velocidad de circulacin de agua es 1-4 gpm/pie2 y las velocidades del aire son de 1300-1800 lb/hr.pie2 o 300-400 pies/min.

6. Las torres de tiro natural asistidos por chimenea son de forma hiperblica debido tienen una resistencia mayor para un espesor dado; una torre de 250 pies de alto tiene paredes de concreto de 5-6 pulg de espesor. La seccin transversal ms grande en la parte superior de la torre ayuda a la dispersin del aire humedo de salida dentro de la atmsfera.

7. Las torres de tiro inducido en contracorriente son las ms comunes en los procesos industriales. Estas son capaces de enfriar agua dentro de 2F del bulbo hmedo.

8. Las perdidas por evaporacin son de 1% de la circulacin por cada 10F del rango de enfriamiento. Las prdidas de tiro de las torres de tiro mecnico son 0.1-0.3%. Purgas de 2.5 a 3.0% de la circulacin es necesario para prevenir la excesiva acumulacin de sales.

CRISTALIZACION DE SOLUCIONES1. La recuperacin completa de slidos disueltos se obtiene por evaporacin, pero si la composicin es eutctica solo se separa por enfriamiento. La recuperacin por cristalizacin de un fundido tambin esta limitado por la composicin eutctica.

2. La velocidad de crecimiento y los tamaos finales de los cristales son controlados por limitando el grado de saturacin en cualquier instante.

3. La proporcin S = C/Csat de la concentracin que prevalece a la concentracin de saturacin se mantiene cerca del rango de 1.02 -1.05.4. En la cristalizacin por enfriamiento, la temperatura de la solucin es mantenida al menos 1-2F debajo de la temperatura de saturacin a la concentracin que prevalece.

5. La velocidad de crecimiento de los cristales bajo condiciones satisfactorias esta en el rango de 0.1-0.8 mm/hr. La velocidad de crecimiento es aproximadamente la misma en todas las direcciones.

6. La velocidad de crecimiento esta influenciada grandemente por la presencia de impurezas y de ciertos aditivos especficos que varan de caso a caso.

MOLIENDA1. Los porcentajes de material ms grande que 50% del tamao mximo se halla en cerca de 50% en molinos de rodillos, 15% en molinos de cada, y 5% de los molinos de bolas en circuito cerrado.2. La molienda en circuito cerrado emplea la clasificacin de tamao externa y retorna las de mayor tamao para remoler. Las reglas de transporte neumtico son aplicadas para el diseo de clasificadores de aire. El circuito cerrado es lo ms comn con los molinos de bolas y de rodillos.

3. Los molinos de quijadas toman los terrones de varios pies de dimetro hasta debajo de 4 pulg. La cantidad de cierre-aberturas de las quijadas llega a 100-300/min. La alimentacin promedio esta sujeta a 8-10 cierres-aberturas antes que se vuelva suficientemente pequeo para escapar. Las trituradoras giratorias son adecuadas para alimentaciones moderadas y hace un producto ms redondeado.

4. Los molinos de rodillos pueden ser lisos o con dientes. Un rodillo con dientes de 24 pulg puede aceptar terrones de 14 pulg de dimetro. Los rodillos lisos efectan reducciones de hasta cerca de 4 veces. Las velocidades de diseo son de 50-900 rpm. La capacidad es cerca de 25% del mximo correspondiente a un conductor continuo que pasa material a travs de los rodillos.5. Los molinos de martillos baten el material hasta que este suficientemente pequeo para pasar a travs de una malla en la parte inferior de la cubierta. Es posible proporciones de reduccin de hasta 40. Las grandes unidades operan a 900 rpm, las ms pequeas hasta 16000 rpm. Para materiales fibrosos la malla tiene filos cortantes.

6. Los molinos de barras son capaces de tomar una alimentacin de tamaos tan grandes como 50 mm y reducirlos hasta 300 mesh, pero normalmente el producto esta en el rango de 8-65 mesh. Las barras son de 25-150 mm de dimetro. La proporcin de la longitud de la barra a dimetro del molino es cerca de 1.5. Cerca del 45% del volumen del molino esta ocupado por las barras. La velocidad de rotacin es de 50-65% de la velocidad crtica.

7. Los molinos de bolas son ms adecuados que los molinos de barras para molienda fina. La carga es de pesos iguales de bolas de 1.5 , 2 y 3 pulg para la molienda ms fina. El volumen ocupado por las bolas es 50% del volumen del molino. La velocidad de rotacin es 70-80% de la crtica. Los molinos de bolas tienen una proporcin de longitud a dimetro en el rango de 1-1.5. Los molinos de tubos tienen una proporcin de 4-5 y son capaces de molienda muy fina. Los molinos de guijarros tienen elementos de molienda cermicos, se usan cuando se quiere evitar la contaminacin con el metal.8. Molinos de rodillos emplean superficies cilndricas o afiladas que ruedan a travs de superficies planas y machacan a las partculas. Se obtienen productos de 20-200 mesh.

DESTILACION Y ABSORCION DE GAS

1. La destilacin es generalmente el mtodo econmico ms utilizado para separar lquidos, superior a la extraccin, adsorcin, cristalizacin, u otros.

2. Para mezclas ideales, la volatilidad relativa es la proporcin de las presiones de vapor 12 = P2/P1.3. La presin de operacin de la torre esta determinado mas a menudo por la temperatura del medio de condensacin disponible, 100-120F si es agua de enfriamiento; o por la temperatura mxima permitida por el reboiler, vapor 150 psig, 366F.

4. Secuencia para el diseo de columnas para separar mezclas multicomponentes: (a) realizar primero la separacin del ms fcil, es decir, el compuesto que exige menos platos y reflujo, y dejar el ms difcil para el ltimo; (b) cuando ni la volatilidad relativa ni la concentracin de alimentacin varan ampliamente, retirar los componentes uno por uno como productos de cabeza; (c) cuando los componentes ordenados adyacentes varan ampliamente en la volatilidad relativa ordenar la separacin en orden decreciente de volatilidad; (d) cuando las concentraciones en la alimentacin varan ampliamente pero no las volatilidades relativas, retirar los componentes en el orden de disminucin de la concentracin en la alimentacin.5. La proporcin de reflujo econmicamente ptimo es cerca de 1.2 veces la proporcin de reflujo mnimo Rm.

6. El nmero econmicamente ptimo de platos es cerca de dos veces el valor mnimo Nm.

7. El nmero mnimo de platos se encuentra con la ecuacin de Fenske-Underwood:

Nm = log{[x/(1- x)]cabeza/[x/(1 x)]fondo}/log8. El reflujo mnimo para mezclas binarias o pseudobinarias es dado por lo siguiente cando la separacin es esencialmente completa (xD =1) y D/F es la proporcin de los flujos de destilado y de alimentacin:RmD/F = 1/( -1),cuando la alimentacin esta en el punto de burbuja

(Rm +1)D/F = //( -1) cuando la alimentacin esta en el punto de rocio9. Un factor de seguridad de 10% del nmero de platos calculado por los mejores mtodos es recomendable.

10. Las bombas de reflujo se dimensionan con un 25% de sobrediseo.

11. Por razones de accesibilidad, el espaciado entres platos recomendado es 20-24 pulg.

12. La eficiencia mxima de los platos se encuentra a valores del factor de vapor Fs = vap1/2 en el rango de 1.0-1.2 (pies/seg)(lb/pie3)1/2. Este rango de Fs establece el dimetro de la torre. En forma abreviada, las velocidades lineales son 2 pies/seg a presiones moderadas y 6 pies/seg cuando se trabaja al vacio.

13. El valor optimo del factor de absorcin de Kremser-Brown A = K(V/L) esta en el rango de 1.25 a 2.0.

14. La cada de presin por plato esta en el orden de 3 pulg de agua o 0.1 psi.15. Las eficiencias de platos para la destilacin de hidrocarburos ligeros y soluciones acuosas son 60-90%; para absorcin de gas y stripping, 10-20%.

16. Los platos perforados tienen agujeros de 0.25-0.50 pulg de dimetro, el rea perforadas es 10% de la seccin transversal activa.

17. Los platos con vlvulas tienen perforaciones de 1.5 pulg de dimetro cada uno con casquillos porttiles, 12-14 casquillos/pie2 de seccin transversal. Las bandejas con vlvulas son generalmente ms baratas que las bandejas perforadas.

18. Las bandejas de burbujeo son usadas solo cuando el nivel del liquido debe mantenerse una proporcin baja de retorno; se pueden disear para cadas de presin ms bajas que los platos perforados o con vlvulas.

19. La altura del vertedero es 2 pulg, longitudes del vertedero es cerca del 75% del dimetro del plato, el flujo de lquido mximo es cerca de 8 gpm/pulg de vertedero; arreglos mltiples se utiliza para flujos altos de lquidos.20. Los empaques al azar y estructurados son adecuados especialmente para torres con dimetros menores a 3 pies y cuando se desea una cada de presin baja. Con una distribucin inicial apropiada y con una redistribucin peridica, las eficiencias volumtricas pueden ser mayores que los que se obtienen en torres de platos. Interiores empacados son usados como reemplazo para lograr una mayor capacidad o separacin en un casco de torre existente.

21. Para velocidades de gas de 500 pies3/min, usar empaque de 1 pulg; para flujos de gases de 2000 pcm o ms, usar 2 pulg.

22. La proporcin de dimetros de torre y empaque deber ser al menos 15.

23. Debido a que se puede deformar, el empaque plstico esta limitado a alturas de 10-15 pies sin soporte, si es metlico a 20-25 pies.

24. Redistribuidores de lquido son necesarios cada 5-10 dimetros de torre con anillos pall o al menos 20 pies. El numero de entradas de lquido deber ser 3-5/pie2 en torres mayores de 3 pies de dimetro (algunos expertos dicen 9-12/pie2), y mas numeroso en torres ms pequeas.25. La altura equivalente a un plato terico (HETP) para contacto vapor-lquido es 1.3-18 pies para anillos pall de 1 pulg; 2.5-3.0 pies para anillos pall de 2 pulg.

26. Las torres empacadas debern operar con cerca del 70% del flujo de inundacin dada por la correlacin de Sherwood, Lobo, et al.

27. Loa tanques de reflujo generalmente son horizontales, con una retencin de liquido de 5 min llenos hasta al mitad. Un depsito de separacin para una segunda fase liquida, tal como agua en los sistemas de hidrocarburos, es diseada para una velocidad lineal de dicha fase de 0.5 pies/seg, dimetro mnimo de 16 pulg.

28. Para torres de cerca de 3 pies de dimetro, adicionar 4 pies en la parte superior para la salida del vapor y 6 pies en el fondo para mantener el nivel de lquido y retorno del reboiler.

29. Limitar la altura de la torre a cerca de 175 pies mximo debido a que la carga del viento y a consideraciones de cimentacin. Un criterio adicional es que L/D sea menor que 30.MOTORES Y EQUIPO DE RECUPERACION DE ENERGIA

1. La eficiencia es mayor para maquinas ms grandes. Los motores tienen 85-95%; las turbinas de vapor tienen 42-78%; las turbinas y motores de gas tienen 28-38%.

2. Para necesidades menores de 100 HP, los motors elctricos son usados casi exclusivamente. Estos se fabrican hasta 20000 HP.

3. Los motores de induccin son los mas populares. Los motores sncronos se hacen para velocidades tan bajas como 150 rpm y se adaptan para ejemplo compresores reciprocantes de baja velocidad, pero no se hacen ms pequeos que 50 HP. Una variedad de cubiertas estn disponibles de protegidos contra el clima y protegidos contra explosiones.4. Las turbinas de vapor son competitivas por encima de 100 HP. Estos son de velocidad controlable. Frecuentemente se emplean como repuestos en caso de apagones.

5. Las turbinas y motores de combustin son restringidas a posiciones mviles y remotas.

6. Los ampliadores de gas para recuperacin de energa pueden ser justificados para capacidades de varios cientos de HP; sino cualquier reduccin de presin necesaria en el proceso es efectuadas con vlvulas de estrangulamiento.

SECADO DE SOLIDOS

1. Los tiempos de secado varan de unos cuantos segundos en secadores spray a 1 hora o menos en secadores rotatorios, y hasta varias horas o aun varios das en secadores de estante o de transportador con faja.

2. Los secadores continuos de bandeja y de correa para material granular de tamao natural o peletizado de 3-15 mm tienen tiempos de secado en el rango de 10-200 min.

3. Los secadores cilndricos rotatorios operan con velocidades de aire superficiales de 5-10 pies/seg, algunas veces hasta 35 pies/seg cuando el material es grueso. Los tiempos de residencia son 5-90 min. La retencin mnima de solido es 7-8%. Un 85% de seccin transversal libre es tomado para propsitos de diseo. En flujo en contracorriente, el gas de salida esta a 10-20C sobre la temperatura del slido; en flujo en paralelo, la temperatura del solida de salida es 100C. Se utilizan velocidades de rotacin de cerca de 4 rpm, pero el producto de rpm y dimetro en pies esta tpicamente entre 15 y 25. 4. Los secadores de tambor para pasta y lodos operan con tiempos de contacto de 3-12 seg, producen hojuelas de 1-3 mm de espesor con velocidades de evaporacin de 15-30 kg/m2-hr. Los dimetros son de 1.5-5 pies; la velocidad de rotacin es 2-10 rpm. La capacidad de evaporacin ms grande esta en el orden de 3000 lb/hr en unidades comerciales.

5. Los secadores por transporte neumtico normalmente manejan partculas de 1-3 mm de dimetro y tambin de hasta 10 mm cuando la humedad es especialmente en la superficie. Las velocidades de aire son de 10-30 m/seg. Los tiempos de residencia en un solo paso son 0.5-3.0 seg pero con reciclo normal el tiempo de residencia promedio alcanza hasta los 60 seg. Unidades en uso estn en el rango de 0.2 m de dimetro por 1 m de altura hasta 0.3 m de dimetro por 39 m de longitud. El requerimiento de aire es varios SCFM/lb de producto seco/hora.

6. Los secadores de lecho fluidizado trabajan mejor sobre partculas de unas cuantas dcimas de mm de dimetro, pero se han procesado hasta 4 mm de dimetro. Una recomendacin segura respecto a la velocidad de gas es dos veces la velocidad mnima de fluidizacin. En operacin continua, los tiempos de secado de 1-2 min son suficientes, pero en secado batch para algunos productos farmacuticos se emplea tiempos de secado de 2-3 horas.7. Los secadores spray: la humedad superficial es retirada en cerca de 5 seg, y el resto de secado es completado en menos que 60 seg. El ms comn el de flujo paralelo y de accin. Las boquillas de atomizacin tienen aberturas de 0.012-0.15 pulg y operan a presiones de 300-4000 psi. Las ruedas de atomizacin del aerosol rotan a velocidades de hasta 20000 rpm cn velocidades perifricas de 250-600 pies/seg. Con boquillas, la razn de longitud a dimetro del secador es de 4-5; con ruedas de atomizacin, la proporcin es 0.5 a 1.0. Para el diseo final, los expertos dicen, que deber realizarse pruebas en planta piloto en una unidad de 2 m de dimetro. EVAPORADORES1. Los evaporadores verticales de tubos largos con circulacin natural o forzada son los ms populares. Los tubos son de 19-63 mm de dimetro y 12-30 pies de longitud.2. En circulacin forzada, velocidades lineales en los tubos son de 15-20 pies/seg.

3. La elevacin del punto de ebullicin debido a slidos disueltos resulta en diferencias de 3-10F entre la solucin y el vapor saturado.

4. Cuando la elevacin del punto de ebullicin es apreciable, el nmero econmico de efectos en serie con alimentacin hacia delante es 4-5.

5. Cuando el la elevacin del punto de ebullicin es pequea, el costo mnimo es obtenido con 8-10 efectos en serie.

6. Si la alimentacin es contracorriente la solucin ms concentrada es calentada con vapor de temperatura ms alta de modo que la superficie de calentamiento disminuye, pero la solucin de ser bombeada entre etapas.7. La economa de vapor de una batera de N-etapas es aproximadamente 0.8N lb de evaporacin/lb de vapor externo.8. La presin de vapor entre etapas puede ser regulada con compresores de chorro de vapor de 20-30% de eficiencia o con compresores mecnicos de 70-75% de eficiencia.

EXTRACCION, LIQUIDO-LIQUIDO

1. La fase dispersada deber que tiene el flujo volumtrico ms alto excepto en equipo sujeto a retromezclado donde deber ser aquel con el flujo volumtrico ms pequeo. Deber ser la fase que humedece menos el material de construccin. Desde que la retencin de la fase continua generalmente es mayor, esta fase deber componerse del material menos costoso o menos peligroso.2. No hay aplicaciones comerciales conocidas con reflujo para los procesos de extraccin, si bien tericamente es favorable (Treybal). 3. Los arreglos de mezclador-sedimentador estn limitados a al menos cinco etapas. El mezclado es logrado con impulsores rotatorios o con bombas de circulacin. Los sedimentadores son diseados sobre la base que el tamao de las gotas son de cerca de 150 m de dimetro. En depsitos abiertos, tiempos de residencia de 30-60 minutos o velocidades superficiales de 0.5-1.5 pies/min son proporcionados en sedimentadores. La eficiencia de una etapa de extraccin comnmente se toma como 80%. 4. Las torres de spray aun de 20-40 pies de alto no pueden depender para funcionar como ms de una sola etapa.

5. Las torres empacadas son empleadas cuando 5-10 etapas son suficientes. Anillos Pall de 1-1.5 pulg de tamao son los mejores. La carga de la fase dispersada no deber exceder de 25 gal/min.pie2. HETS de 5-10 pies puede ser realizable. La fase dispersada debe ser redistribuida cada 5-7 pies. Torres empacadas no son satisfactorias cuando la tensin superficial es mayor que 10 dinas/cm.

6. Torres con platos perforados tiene huecos de solo 3-8 mm de dimetro. Las velocidades a travs de los huecos se mantienen debajo de 0.8 pies/seg para evitar la formacin de gotas pequeas. Se pueden disear para la redispersion de cualquier fase en cada plato. El espaciado entre platos es 6-24 pulg. Las eficiencias por plato estn en el rango de 20-305.

Vertical tower extractors. (a) Packed-tower extractor. (b) Perforated-tray extractor.7. Las torres de platos perforados y torres empacadas pulsantes pueden operar a frecuencias de 90 ciclos/min y amplitudes de 6-25 mm. En torres de gran dimetro, HETS de cerca 1m a sido observado. Tensiones superficiales tan altas como 30-40 dinas/cm no tienen efectos adversos.8. Las torres de platos reciprocantes pueden tener huecos de 9/16 pulg de dimetro, 50-60% de rea abierta, longitud de recorrido de 0.75 pulg., 100-150 recorridos/minuto, espaciado entre platos normalmente de 2 pulg pero puede estar en el rango de 1-6 pulg. En una torre de 30 pug de dimetro, HETS es 20-25 pulg y la capacidad es 2000 gal/hr.pie2. Los requerimientos de energa son muchos menores que las torres de pulsos.

9. Los contactores de disco rotatorio u otras torres agitadas rotativamente realizan HETS en el rango de 0.1-0.5 m. El contactor Kuhni especialmente eficiente con discos perforados de 40% de seccin libre tiene HETS 0.2 m y una capacidad de 50 m3/m2-hr.

FILTRACION

1. Los procesos son clasificados por su velocidad de formacin de la torta en un filtro de hoja al vacio de laboratorio: rpido, 0.1-10.0 cm/seg; medio, 0.1-10cm/min; lento, 0.1-10.0 cm/hr.

2. Filtracin continua no debera recomendarse si una torta de 1/8 pulg de espesor no puede formarse en menos que 5 minutos.

3. La filtracin rpida se logra con filtros de banda, con tambores de alimentacin superior, o con centrifugas de empuje.4. Filtracin a velocidad media se logra con tambores al vacio o con centrifugas de discos o tipo peeler.

5. La filtracin lenta de lodos son manejados en filtros a presin o centrifugas de sedimentacin.

6. La clarificacin con formacin insignificante de torta es lograda con cartuchos, tambores pre-cubiertos. o filtros de arena.7. Las pruebas de laboratorio son recomendables cuando la superficie de filtracin se espera que sea mayor que algunos metros cuadrados, cuando el lavado de la torta es critico, cuando el secado de la torta puede ser un problema, o cuando una pre-capa puede ser necesaria.

8. Para minerales finamente molidos, las velocidades de filtracin en tambores rotativos puede ser 1500 lb/dia/pie2 , a 20 rev/hr y con un vacio de 18-25 pulg de Hg.

9. Los slidos y cristales gruesos pueden ser filtrados a velocidades de 6000 lb/dia.pie2 a 20 revoluciones/hr, con vacio de 2-6 pulg de Hg.FLUIDIZACION DE PARTICULAS CON GASES

1. Las propiedades de partculas que son adecuadas para una fluidizacin suave incluyen: forma redondeada o lisa, bastante dureza para resistir la friccin, tamaos en el rango de 50-500 m de dimetro, un espectro de tamaos con una proporcin del ms grande respecto al ms pequeo en el rango de 10-25.

2. Los catalizadores de craqueo son miembros de una clase amplia caracterizada por dimetros de 30-150 m, densidad de 1.5 g/mL o parecido, apreciable expansin del lecho antes que la fluidizacin empiece, velocidad de burbujeo mnimo mayor que la velocidad de fluidizacin mnima, y una rpida salida de las burbujas.

3. El otro extremo de partculas de fluidizacin suave esta tipificado por arena gruesa y granos de cristal ambos de los cuales han sido sujetas a mucha investigacin de laboratorio. Sus tamaos estn en el rango de 150-500 m, densidades 1.5-4.0 g/mL, expansin del lecho pequea, cerca de las mismas magnitudes de velocidades de burbujeo mnimo y fluidizacin mnima, y tambin tiene rpida salida de burbujas.4. Las partculas cohesivas y partculas grandes de 1 mm o ms no fluidizan bien y generalmente son procesadas de otra manera.

5. Correlaciones aproximadas se han elaborado para la velocidad mnima de fluidizacin, velocidad de burbujeo mnimo, expansin del lecho, fluctuacin del nivel del lecho, y altura de la salida de gas. Sin embargo, los expertos recomiendan, que cualquier diseo real sea basado sobre un trabajo en planta piloto.

6. Operaciones prcticas son conducidas a dos o ms veces la velocidad de fluidizacin mnima. En reactores, el material arrastrado es recuperado con ciclones y retornado al proceso. En secadores, las partculas finas secan mucho ms rpido de modo que el material arrastrado no necesita ser reciclado.INTERCAMBIADORES DE CALOR

1. Tomar como base un flujo en contracorriente verdadero en un intercambiador de casco y tubo.

2. Los tubos estndar son pulg OD, espaciado triangular de 1 pulg, longitud de 16 pies; un casco de 1 pie de dimetro acomoda 100 pie2; 2 pies de dimetro, 400 pie2, 3 pies de dimetro, 1100 pie2.

3. El lado tubo es para fluidos corrosivos, sucios, incrustantes y con alta presin.

4. El lado casco es para fluidos viscosos y que se condensan.

5. Las cadas de presin son 1.5 psi para ebullicin y 3-9 psi para otros.

6. La temperatura mnima recomendable es 20F con enfriadores normales, 10F o menos con refrigerantes. 7. La temperatura de agua de entrada es 90F, salida mxima 120F.

8. Los coeficientes de transferencia de calor para propsitos de estimacin, Btu/hr.pie2.F: agua a lquidos, 150; condensadores, 150; lquido a lquido, 50; lquido a gas, 5; gas a gas, 5; reboiler, 200. El flujo mximo en reboiler, 10000 Btu/hr.pie2.

9. El intercambiador de doble tubo es adecuado a caras que requieren 100-200 pie2.

10. Los intercambiadores compactos (placa y aleta) tienen 350 pie2/pie3, y cerca de 4 veces la transferencia de calor por pie3 de unidades de casco y tubo.

11. Los intercambiadores de placa y marco son adecuados para servicios de alta sanitacin, y son 25-50% ms baratos en construccin de acero inoxidable que las unidades de casco y tubo.12. Los enfriadores de aire: los tubos son 0.75-1.00 pulg OD, superficie aleteada total 15-20 pie2/pie2 de superficie desnuda, U = 80-100 Btu/hr.pie2 de superficie desnuda.F, la potencia de entrada del ventilador 2-5 HP/(MBtu/hr), recomendable 50F o ms.13. Calentadores de fuego directo: velocidad en la zona radiante, 12000 Btu/hr.pie2, en la zona de convencin, 4000; velocidad en el tubo de petrleo, 6 pies/seg; aproximadamente iguales transferencias de calor en las dos secciones; eficiencia trmica 70-75%; temperatura de los gases de combustin 250-350 F sobre la entrada de la alimentacin; temperatura del gas de chimenea 650-960F.

AISLAMIENTO

1. Hasta los 650F, 85% de magnesia es el ms utilizado

2. Hasta los 1600-1900F, una mezcla de asbesto y tierras diatomceas es usada.

3. Cermica refractaria a temperaturas ms altas

4. El equipo de criognica (-200F) emplea aislantes con poros finos en los cuales se atrapa el aire.

5. El espesor optimo varia con la temperatura: 0.5 pulg a 200F; 1.0 pulg a 400F; 1.25 pulg a 600F.

6. Bajo condiciones de vientos fuertes (7.5 millas/hr)m se justifica aislamiento de espesor 10-20% ms grande.

MEZCLADO Y AGITACION

1. Una agitacin moderada se obtiene por circulacin del lquido con un impulsor a velocidades superficiales de 0.1-0.2 pies/seg, y una agitacin intensa a 0.7-1.0 pies/seg.

2. Las intensidades de agitacin con impulsores en tanques bafleados son medidos por la entrada de potencia, HP/1000 gal, y velocidades en la punta del impulsor:Operacin

HP/1000 gal

Velocidad

En la punta

(Pies/min)Mezclado

0.2-0.5

Reaccin homognea

0.5-1.5

7.5 -10

Reaccin con transferencia calor 1.5-5.0 10 15

Mezclas lquido-lquido

5

15 20

Mezclas gas-liquido

5 - 10

15 20

Lodos y pastas

10

3. Las proporciones de un tanque agitado respecto al dimetro D: nivel del lquido = D; dimetro del impulsor turbina = D/3; nivel del impulsor sobre el fondo = D/3; ancho de la pala del impulsor = D/15; cuatro bafles verticales con ancho = D/10.

4. Los propulsores se hacen de mximo de 18 pulg, los impulsores de turbina hasta 9 pies.

5. Burbujas de gas esparcidos en el fondo del deposito resultara en una agitacin media a una velocidad de gas superficial de 1 pie/min, agitacin severa necesita 4 pies/min.

6. Suspensin de slidos con una velocidad de sedimentacin de 0.03 pies/seg es lograda con impulsor tipo turbina o un propulsor, pero cuando la velocidad de sedimentacin es mayor que 0.15 pies/seg es necesario una agitacin intensa con un propulsor.

7. La potencia para manejar una mezcla de gas y un lquido puede ser 25-50% menos que la potencia para manejar liquido solo.

8. Los mezcladores en lnea son adecuados cuando es suficiente un o dos segundos de contacto, con entradas de potencia de 0.1-0.2 HP/gal.

AUMENTO DEL TAMAO DE PARTICULAS

1. Los principales mtodos de aumento de tamao de partculas son: compresin en un molde, extrusin a travs de un dado seguido por el corte o rotura en tamao deseado, globulacin del material fundido seguido por solidificacin, aglomeracin bajo amasado o otras condiciones de agitacin con o sin agentes de mezclado.

2. Los granuladores de tambor rotatorio tienen proporciones de longitud a dimetro de 2-3, velocidades de 10-20 rpm, inclinacin de hasta 10 pulg. El tamao es controlado por la velocidad, tiempo de residencia, y cantidad del agente enlazador de la mezcla; 2-5 mm de dimetro es comn.3. Los granuladores de disco rotatorio producen un producto ms uniforme que los granuladores de tambor. Los fertilizantes son hechos de 1-5-3.5 mm de diametro; minerales de hierro de 10-25 mm de dimetro.

4. La compactacin y briqueteado con rodillo se hace con rodillos que estan en el rango de 130 mm de dimetro por 50 mm de ancho hasta 910 mm de dimetro por 550 m de ancho. Los extruidos se hacen de 1-10 mm de espesor y son rotos en tamao uniforme por cualquier proceso necesario tal como alimentarlos a una maquina tableteadota o a secadores.5. Las tabletas se hacen en maquinas de compresin rotatorias que convierten polvos y grnulos en tamaos uniformes. Dimetro mximo usual es cerca de 1.5 pulg, pero tamaos especiales de hasta 4 pulg son posibles. Las mquinas operan a 1000 rpm y producen a un ritmo de 10000 tabletas/min.6. Los extrusores producen pellets forzando a los polvos, pastas y fundidos a travs de un molde seguido por el cortado. Una sinfn de 8 pulg tiene una capacidad de 2000 lb/hr de plstico fundido y es capaz de producir tubos a 150-300 pies/min y cortarlos en tamaos tan pequeos como arandelas a 8000/min. Los molinos de extrusin de pellets en forma de anillo tienen dimetros de huecos de 1.6-32 mm. Las velocidades de produccin cubren un rango de 30-200 lb/hr.HP.7. Las torres prilling convierten materiales fundidos en gotas y permiten que se solidifiquen en contacto con una corriente de aire. Las torres son tan altas como 60m. Econmicamente el proceso se vuelve competitivo con otro proceso de granulacin cuando una se alcanza una capacidad de 200-400 ton/dia. Los conglomerados de nitrato de amonio, por ejemplo, son de 1.6-3.5 mm de dimetro en el rango de 5-95%.8. La granulacin en lecho fluidizado es conducido en lechos bajos de 12-24 pulg de profundidad a velocidades de aire de 0.1 2.5 m/s o 3-10 veces la velocidad de fluidizacin mnima, con velocidades de evaporacin de 0.005-1.0 kg/m2 de seccin. Un producto tienen una gama de tamao de 0.7-2.4 mm de dimetro.TUBERIA

1. Velocidades y cadas de presin en tubera, con dimetro de tubera D en pulg: descarga de liquido con bomba, (5 + D/3) pies/seg, 2.0 psi/100 pies; succin de liquido con bomba, (1.3 + D/6) pies/seg, 0.4 psi/100 pies; vapor o gas, 20D pies/seg, 0.5 psi/100 pies.

2. Las vlvulas de control requieren al menos cadas de 10 psi para un buen control

3. Las vlvulas globo son utilizadas para gases, para control y donde se requiera el cierre hermtico. Las vlvulas de compuerta se usa para la mayora de servicios.

4. Los accesorios roscados son usados solo para tamaos de 1.5 pulg de dimetro y ms pequeos, en otros casos bridas o soldadura.

5. Las bridas y accesorios son clasificados para 150, 300, 600, 900, 1500 o 2500 psig.

6. El nmero de cedula de la tubera = 1000P/S, aproximadamente, donde P es la presin interna Puig y S es el esfuerzo de trabajo permisible (cerca de 10000 psi para acero al carbn A120 a 500F). Cedula 40 es el ms comn.BOMBAS1. La potencia para bombear lquidos: HP = (gpm)(diferencia psi)/(1714)(eficiencia)

2. La columna de succin de la bomba normal (NPSH) de una bomba debe estar en exceso respecto a cierto nmero, dependiendo del tipo de bomba y las condiciones, para evitar el dao de la bomba. NPSH = (presin en el ojo del impulsor presin de vapor)/(densidad). El rango comn es 4-20 pies.

3. La velocidad especfica Ns = (rpm)(gpm)0.5/(columna en pies)0.75. La bomba puede estar en peligro si ciertos lmites de Ns son excedidos, y la eficiencia es mejor en algn rango.

4. Las bombas centrifugas: una sola etapa para 15-5000 gpm, 500 pies de columna mxima; multietapas para 20-11000 gpm, 5500 pies de columna mxima. La eficiencia 45% a 100 gpm, 70% a 500 gpm, 80% a 10000 gpm.

5. Bombas axiales para 20-100000 gpm, 40 pies de columna, 65-85% de eficiencia.6. Bombas rotatorias para 1-5000 gpm, 50000 pies de columna, 50-80% de eficiencia7. Bombas reciprocantes para 10-10000 gpm; 1000000 pies de columna mxima, eficiencia 70% a 10 HP, 85% a 50 HP, 90% a 500 HP.REFRIGERACION1. Una tonelada de refrigeracin es para remover 12000 Btu/hr de calor2. A varios niveles de temperatura: 0-50F, soluciones de sal y glicol congeladas; -50-40F, amoniaco, freones, butano; -150- -50F, etano o propano.

3. La refrigeracin por compresin con un condensador a 100F requiere estos HP/ton a varios niveles de temperatura: 1.24 a 20F; 1.75 a 0F; 3.1 a -40F; 5.2 a -80F.

4. Debajo de -80F, cascadas de dos o tres refrigerantes son utilizados.

5. En compresin de una sola etapa, la razn de compresin esta limitada a cerca de 4.

6. En compresin mltiple etapas, la economa se mejora con falseado y reciclado entre etapas, en la llamada operacin con economizador.

7. La refrigeracin por absorcin (amoniaco a -30F, bromuro de litio a 45F) es econmica cuando se dispone de vapor de desecho a 12 psig o cercano. SEPARACION DE PARTICULAS POR EL TAMAO1. Los separadores de barras son construidos de barras paralelas a espaciado apropiado y son utilizados para separar productos ms grandes que 5 cm de dimetro.

2. Cedazos cilndricos rotativos giran a 15-20 rmp y debajo de la velocidad critica; son recomendables para separar partculas secas o hmedas en el rango de 10-60 mm.

3. Cedazos planos se hacen vibrar o se sacuden o se impactan con bolas de desbalanceo. Las mallas inclinadas vibran a 600-700 recorridos/min y son usados para separar hasta 38 m aunque la capacidad disminuye rpidamente debajo de 200 m. Las mallas reciprocantes operan en el rango de 30-1000 recorridos/min y manejan tamaos hasta de 0.25 mm a velocidades ms altas.4. Los tamices rotatorios operan a 500-600 rmp y son adecuados para rango de 12 mm a 50 m.

5. La clasificacin con aire es preferible para tamaos finos debido a que las mallas de 150 mesh y ms finos son frgiles y lentos.

6. Los clasificadores hmedos en su mayora son utilizados para obtener dos rangos de tamao de producto, un sobre tamao (oversize) y un debajo de tamao (undersize), con una rotura en el rango entre 28 y 200 mesh. Un clasificador de rastrillo opera a cerca de 9 recorridos/min cuando hace una separacin a 200 mesh, y 32 recorridos/min a 28 mesh. El contenido de slidos no es crtico, y el overflow puede ser de 2-20% o ms.

7. Los hidrociclones manejan hasta 600 pie3/min y pueden remover partculas en el rango de 300-5 m de suspensiones diluidas. En un caso, una unidad de de 20 pulg de dimetro tenia una capacidad de 1000 gpm con una cada de presin de 5 psi y un desvo entre 50 y 150 m.SERVICIOS1. Vapor: 15-30 psig, 250-275F; 150 psig, 366F; 400 psig, 448F; 600 psig, 488F o con 100-150F sobrecalentamiento.

2. Agua de enfriamiento: abastecimiento a 80-90F de la torre de enfriamiento, retorno a 115-125F; retorno del agua de mar a 110F, retorno de agua temperada o condensado de vapor debajo de 125F.

3. Aire de enfriamiento abastecido a 85-95F; temperatura recomendable para proceso, 40F.

4. Aire comprimido a niveles de 45, 150, 300, 0 450 psig.

5. Aire de instrumentos a 45 psig; punto de roco 0F.

6. Combustible: gas de 1000 Btu/SCF a 5-10 psig, o hasta 25 psig para algunos tipos de quemadores; lquido a 6 millones Btu/barril.

7. Fluidos de transferencia de calor: aceites de petrleo debajo de 600F, Dowtherms debajo 750F, sales fundidas debajo 1100F, fuego directo o electricidad encima de 450F.

8. Electricidad: 1-100 HP, 220-550 V; 200-2500 HP, 2300-4000V.

RECIPIENTES (TAMBORES)1. Los tambores son depsitos relativamente pequeos para proporcionar capacidad de regulacin o separacin de fases en proceso.2. Los tambores para lquidos generalmente son horizontales.

3. Los separadores para gas/lquido son verticales.

4. Dimetro/longitud ptimo = 3, pero un rango de 2.5 a 5.0 es muy comn.

5. El tiempo de retencin es 5 minutos para medio tanque lleno para tambores de reflujo, 5-10 min para un producto que alimenta a otra torre.

6. En tambores que alimentan a un horno, se permite 30 minutos para medio tanque lleno.

7. Los tambores de seguridad delante de los compresores debern retener no menos que 10 veces el volumen de liquido que pasa a travs del por minuto.

8. Los separadores lquido/lquido son diseados para velocidad de sedimentacin de 2-3 pulg/min.

9. La velocidad del gas en separadores gas/lquido, V = k(L/V -1)1/2 pies/seg, con k = 0.35 con malla contrarrastre de gotas, k = 0.1 sin malla de retencin de gotas.10. La remocin de arrastre de gotas hasta un 99% es logrado con relleno de mallas preformadas de 4-12 pulg d espesor; 6 pulg es lo ms usual.

11. Para relleno vertical, el valor del coeficiente en el item 9 es reducido por un factor de 2/3.

12. Buen rendimiento puede esperarse a velocidades de 30-100% de aquellas calculadas con el k dado; 75% es usual.13. Espacio para la salida de gases de 6-18 pulg delante del relleno y 12 pulg antes del relleno son las ms recomendables.

14. Los separadores ciclones pueden ser diseados para 95% de recuperacin de partculas de 5 m, pero generalmente solo gotas mayores que 50 m necesitan ser retiradas.

RECIPIENTES (A PRESION)

1. Temperatura de diseo entre -20F y 650F es 50F sobre la temperatura de operacin; mrgenes de seguridad ms altos son usados fuera del rango de temperatura dado.

2. La presin de diseo es 10% o 10-25 psi sobre la mxima presin de operacin, cualquiera es mayor. A su vez, la mxima presin de operacin, es tomada como 25 psi sobre la operacin normal.

3. Las presiones de diseo de depsitos que operan a 0-10 psig y 600-1000F son 40 psig.

4. Para operacin al vaco, las presiones de diseo son 15 psig y vaco completo.5. El espesor mnimo para dar rigidez al depsito: 0.25 pulg para un dimetro de 42 pulg y menor; 0.32 pulg para 42-60 pulg de dimetro; y 0.38 pulg para dimetros mayores a 60 pulg.

6. La corrosin permisible es 0.35 pulg para condiciones corrosivas conocidas, 0.15 pulg para corrientes no-corrosivas, y 0.06 pulg para tanques de vapor y tanques de almacenamiento de aire.

7. La esfuerzo de trabajo permisible es de la ltima resistencia del material.

8. El esfuerzo mximo permisible depende grandemente de la temperatura:

Temperatura (F)

-20 6507508501000Acero de baja aleacin SA203 (psi) 18 750 15 650 9550 2500

Acero inoxidable 302 (psi)

18 750 18 750 15 900 6250RECIPIENTES (TANQUES DE ALMACENAMIENTO)1. Para menos que 1000 gal, usar tanques verticales sobre piernas.2. Entre 1000 y 10000 gal, usar tanques horizontales sobre soporte de concreto.

3. Mayores de 10000 gal, usar tanques verticales sobre bases de concreto.

4. Lquidos sujetos a prdidas por evaporacin pueden ser almacenados en tanques con techo flotante o expandido para su conservacin.

5. El mximo nivel de lquido es 15% para tanques menores de 500 gal y 10% para tanques mayores de 500 gal.

6. Treinta das de capacidad es a menudo especificado para materias primas y productos, pero depende de la secuencia del equipo de transporte contratado.7. Las capacidades de los tanques de almacenamiento son al menos 1.5 veces el tamao del equipo contratado para transporte; por ejemplo, cisternas de 7500 gal, carros tanques de 34500 gal, y virtualmente ilimitadas de las lanchas de trasbordo.

Ing. Juan Carlos Daz Visitacin29/05/2014INSTALACION DE TUBERIA CON VAPOR VELOCIDAD RECOMENDALa velocidad del vapor en los sistemas de distribucin de vapor deber estar dentro de ciertos lmites para evitar el excesivo desgaste o incrustacin.Las velocidades del vapor o velocidades indicadas a continuacin son comnmente recomendadas para sistemas de distribucin de vapor.Steam SystemVelocity

(m/s)(ft/s)

Saturated Steam - high pressure25 - 4082 - 131

Saturated Steam - medium and low pressure30-4099 - 131

Saturated Steam at peak load< 50< 164

Steam and Water mix< 25< 82

Superheated Steam35 - 100100 - 300

Vapor saturado baja presin se utiliza comnmente en servicios de calentamiento y tuberas de proceso secundarios.

Vapor saturado alta presin es comnmente empleado en la planta de potencia, calderas y lneas de proceso principales. Vapor sobrecalentado es comnmente empleado en plantas de generacin de energa y turbinas.BOILING FLUIDS RECOMMENDED SUCTION FLOW VELOCITY

Recommended flow velocity for the pump suction side.

Capacity problem, cavitation and high power consumption in a pump, is often the result of the conditions on the suction side. In general - a rule of thumb - is to keep the suction fluid flow speed below the following values:

Pipe boreBoiling Liquids

inchesmmm/sft/s

1250.31

2500.31

3750.31

41000.31

61500.351.1

82000.381.2

102500.451.5

123000.451.5

Boiling liquids - due to the cavitation problem - may be extremely difficult to pump. If the pressure at any point within the pump falls below the vapor pressure of the liquid being pumped, vaporization or cavitation will occur. For example, water at 100oF (38oC) boils or vaporizes if exposed to a vacuum of 28 in Hg. The problem with cavitation increases with higher temperature.

Unfortunately no single recommendation will be correct for all possible circumstances, but the table below can be used as a general guidance for the water flow capacity in Steel pipes schedule 40:

Pipe Size(inch)Maximum Flow(gal/min)Velocity(ft/s)Head Loss(ft/100ft)

2454.33.9

2 1/2755.04.1

31305.63.9

42606.64.0

68008.94.0

81,60010.33.8

103,00012.24.0

124,70013.44.0

146,00014.24.0

168,00014.53.5

1810,00014.33.0

2012,00013.82.4

2418,00014.42.1

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PREGUNTA DE EXAMENSe va evaporar una corriente de 50000 kg/hr de 14 % solidos hasta 65% de solidos. El proceso se va a realizar en un triple efecto. Determinar la cantidad de vapor necesario para este proceso. La operacin en el primer se realiza a 120C. Asimismo determinar el dimetro de la tubera que conduce el vapor y el dimetro de la tubera que conduce el lquido a evaporar. Considerar una densidad de 1.01 kg/L. Que potencia de bomba se necesita para impulsar el lquido si la carga hidrosttica corresponde a un total de 80 psi.

Balance de solidos:

50000(0.14= 0.65M1

M1 = 10769.23 kg/hr

M2 = 39230.77 kg/hr

VAPOR NECESARIO:

Ahorro: 0.8 x 3 = 2.4 kg de vapor/kg de vapor de externo

Vapor necesario: 39230.77/2.4 = 16346.154 kg/hr

Temperatura de operacin: 120 C = 248FVapor recomendado: vapor saturado 275F = 135c Tabla de vapor: 9.18 pie3/lb Densidad:

Velocidad de diseo: 30 pies/s = 9.144 m/sFlujo volumtrico: 2.602 m3/sDimetro de la tubera:

Formula: Area de la tubera x velocidad de diseo = flujo volumetrico

Area de tubera = 2.602/9.144 = 0.285 m2

Area = pixD2/4

Dimetro de tubera = (0.285*4/3.1416)1/2 = 0.60 m

Tubera de lquido:

Velocidad de diseo: 1.5 m/s

Determinar el area del intercambiador de calor para calentar 60000 kg/hr de 25C hasta 102C . Qu tipo de vapor recomienda y que presion es necesaria?50 m3/min de aire a 20C y 1 atm, se desea comprimir 50 atm.SCFM. Pie3/min a condiciones estndar (0C y 1 atm)

ACFM: pie3/min a condiciones reales= 1766 pie3/min x (20+273)/273= 1895 pie3/min

3000 pie3/min de aire a 45C y 2 atm, se desea comprimirHasta 60 atm.

3000 x (45+273)/273 x = 1747 pie3/min

Q = U.A.LMTD Q = M.CP (T2-T1)LMTD: (120-22) (300-55)/LN(120-22)/(300-55)

1. Se desea concentrar una solucin de 10% de solidos totales hasta 60% de solidos totales. Se va utilizar una quntuple efecto y el flujo total de la solucuion en la entrada es de 100 m3/hr. El primer cuerpo trabaja a 110C. Se dispone de vapor saturado de 125C (P = 3 bar, volumen especifico:0.794 m3/kg). La densidad de la solucin es igual a 1.15 g/cm3. (a) determinar la cantidad de vapor necesario para el primer efecto.

( b) determinar los dimetros de las tuberas de vapor y de la solucin.

2.El ltimo cuerpo del evaporardor el problema 1 trabaja a un vacio de 1 torr. La cantidad de aire que se encuentra en el ultimo cuerpo es aproximadamente 500 kg/hr. Si se va usar un eyector para generar vacio de cuantas etapas debe ser el eyector? Qu cantidad de vapor debe ingresar al eyector? El vapor que ingresa al eyector es vapor de alta presin sobresaturado (volumen especifico: 0.076 m3/kg) determine el dimetro de la tubera de ingreso de vapor al eyector.

3. Antes de ingresar al sistema de evaporacin (problema 1) se tiene una tanque de retencin de 10 m3 de solucin (volumen de trabajo), del cual se bombea en forma constante al primer cuerpo de evaporadores.a. Determianr el volumen del tanque de retencin.

b. Si la relacin altura/dimetro del tanque es 1.5 determianr el dimetro y altura del tanque de retencin.

c. De que espesor es el tanque.

d. Asumiendo que este tanque tiene una agitador, determine el potencial del motor que debe instalarse. Asi mismo determine a que altura se debe colocar el impulsor e indicar su dimetro.

4. Se esta diseando un sistema de refrigeracin por compresin. La cantidad de calor que debe eliminarse de los alimentos para mantenerlos a -40F es de 856000 btu/hr. Determinar la potencia del motor que debe usarse para este requerimiento. Fluid Flow Velocities

Guidelines for the acceptable ranges of flow velocity for various fluids found in a sugar factory

Velocity [m/s]

GoodallWater for space heating24

Water for boiler feed36

Saturated steam3050

Superheated steam50100

HugotSuperheated steam4076

Saturated steam2437

Exhaust (wet/oily)3146

Bled vapour3749

Vapour under vacuum4676

Water11.25Suction

Juice11.2

Syrup0.51

Molasses0.250.5

Massecuites0.10.2

Water1.252.5Delivery

Juice1.22

Syrup0.751.25

Molasses0.50.75

Massecuites0.150.3

LyleWater1.222.44

Superheated steam4661

Dry saturated steam3140

Wet exhaust steam2131

Moderate vacuum water vapour4661

High vacuum water vapour61107

Babcock & WilcoxHigh pressure steam4161

Low pressure steam6176

Water general2.543.81

From a source on the internet Maximal velocity in pipes

Waterm/sft/s

Water m/sTap water (low noise) 0.5 - 0.71.6 -8.2

Tap water1.0 - 2.53.3 - 8.2

Cooling water 1.5 - 2.54.9 - 8.2

Boiler feed water. suction0.5 - 1.01.6 - 3.3

Boiler feed water. discharge1.5 - 2.54.9 - 8.2

Condensate1.0 - 2.03.3 - 6.5

Heating circulation1.0 - 3.03.3 - 9.8

Lower velocity in thin lines. higher in thick lines. The pressure drop normally calculates separately for longer lines with several separate bend-resistances.

Steamm/sft/s

Saturated Steam. high pressure25 - 4082 - 131

Saturated Steam. in special cases- 60- 197

Saturated Steam. medium and low pressure30-4099 - 131

Saturated Steam. at peak load- 50- 164

Steam / Water emulsion- 25- 82

The pressure drop normally calculates separately for longer lines with several separate bend-resistance's.

Oilm/sft/s

Suction lines for pumps- 0.5-1.6

Suction lines for pump (low pressure)0.1 - 0.20.3 - 0.65

Discharge line for booster pump1.0 - 2.03.3 - 6.5

Discharge line for burner pump- 1.0- 3.3

Airm/sft/s

Combustion air ducts12 - 2040 - 66

Air inlet to boiler room1 - 33.3 - 9.8

Warm air for house heating0.8 - 1.02.6 - 3.3

Vacuum cleaning pipe8 - 1526 - 49

Compressed air pipe20 - 3066 - 98

Ventilation ducts (hospitals)1.8 - 45.9 - 13

Ventilation ducts (office buildings)2.0 - 4.56.5 - 15

Exhaust gasm/sft/s

Ducts at minimum load- 4.0- 13

Stack at minimum load- 5.0- 16

Boiler with one-step burner (on - off) 5.0 - 8.016 - 26

Boiler with two-step burner (high - low)10 - 1531 - 49

Boiler with modulating burner (3:1) 15 - 2549 - 82

To keep the surface free from soot the velocity should always exceed 3.0 - 4.09.8 - 13

It is recommended that the maximum inlet velocities applied to control valves should be as shown in the tables below.

Globe Valves SizeLiquidSteam or Gas

mminchm/sft/sm/sft/s

15 - 251/2 - 1930120400

40 - 5011/2 - 27.52590300

65 - 10021/2 - 462075250

150 - 2006 - 862070225

250 - 40010 - 164.51555175

Angle Valves SizeLiquidSteam or Gas

mminchm/sft/sm/sft/s

15 - 251/2 - 113.545135450

40 - 5011/2 - 21240105350

65 - 10021/2 - 410.53590300

150 - 2006 - 893085275

250 - 40010 - 167.52570225

References

Goodall, Efficient Use of Steam, pg 192 Table 9.5

Hugot, Handbook of Cane Sugar Engineering, pg 1058 Table 47.6 and pg 1123 Table 45.2

Lyle, Efficient Use of Steam, pg 132 Table XXVII

Babcock & Wilcox, Steam: Its Generation and Usage

http://www.steamesteem.com/index.html?tables

50000 kg/hr

14% sd

86% w

M1 kg/hr

65% sd

35% w

M2 kg/hr

100% w

55C

22C

120C

300C

Agua de reposicin

MAKEUP

F

D

C

R

300C