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1 CRITERIOS DE SELECCIÓN DE UNA PLANTA EVAPORADOR A
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CRITERIOS DESELECCIÓN DE UNAPLANTA EVAPORADORA
PELICULA DESCENDENTE WHE
Las plantas evaporadoras
de modelo Antiguo (tubos
inundados), trabajan con
un mayor volumen de
agua de cola y demoran
alrededor de 4 horas
antes que la
concentración llegue
alrededor del 40%.
Las plantas evaporadoras
de Película Descendente
WHE tienen menor
volumen de agua de cola.
(Concentran mucho más
rápido y necesitan
menor cantidad de soda
cáustica
o ácido para lavado.)
Las plantas de 3 efectos que
trabajan con vapor de caldero
tienen un consumo de vapor de
0.44 kgs. de vapor / Kg. de agua
evaporada o lo que es lo mismo de
220 Kg. de vapor por tonelada de
pescado.
100 Ton de pescado consumen
22,000 Kg/h de vapor (aprox.
440 Gal/h de petróleo)
Una planta de 4 efectos que trabaja
con vapor de caldero tiene un
consumo de vapor de 0.35 Kgs. de
vapor / Kg. de agua evaporada, igual
a 175 Kg. de vapor / tonelada de
pescado.
100 Ton de pescado consumen
17,500 Kg/h de vapor
(aprox. 350 Gal/h de petróleo)
La planta de película descendente
WHE pueden usar como fuente de
calor los vahos de secadores a
vapor, o vapor de caldero a presión
atmosférica
Datos:
D = Diámetro interior de tubos – m.
L = Largo de tubos – m.
N = Número de tubos
A = Área de transferencia (m2)
= x D x L X N
L mínimo recomendado= 6 m.
Energía del calor residual WHE
Los evaporadores de calor residual
son preferentemente usados en plantas
que tienen calor residual proveniente
de secadores a vapor.
El calor residual debe contener mucho
vapor porque asi se logra obtener
bastante energía cuando el vapor
condense.
LA ENTALPIA (h)
CALOR ESPECIFICO (Cp)
Cp agua = 4.184 kJ/kg.°C
ENTALPIA = ENERGIA (kJ/kg)
h = Cp x T
Desde los secadores a vapor se
tiene aire húmedo saturado
con temperatura aprox. 92C.
Este aire contiene 2.094 kg agua
por kg de aire seco con una
presión de 735.5 mmHg.
Valores de ”x” Más altos a
Mayores
Temperaturas =
Mejor utilización de la energía
de los Vahos
Si la temperatura del aire a la
salida del evaporador es 77ºC,
entonces
el contenido de aire es sólo
0.463 kg de agua por kg de aire
seco a la misma presión.
Se ha condensado 1.631 kg
de agua por kg de aire seco
ingresando 4,381 kJ al efecto.
EVAPORACION
PRINCIPIOS BASICOS
Principios de Transferencia de
calor
El promedio de transferencia de
calor “q” a través de la superficie
de calor de un evaporador, por la
definición de coeficiente global de
transferencia de calor es el
producto de tres factores:
• El área de la superficie de
transferencia de calor (A)
• El coeficiente global de
transferencia de calor (U)
• La diferencia total de temperatura
T
q = U A T
Unidades de medida
Area de la superficie de
transferencia de calor (A) m2
El Coeficiente global de
transferencia de calor (U) W/m2.°C
La diferencia total de temperatura
(T) °C
Capacidad de Evaporación
El promedio de transferencia de calor
“q”
a través de los tubos del evaporador
en función de la Capacidad de
Evaporación
(C) y el Calor Latente (Hfg):
q = C . Hfg
Calor Latente (Hfg) =
Calor de Vaporización (kJ/kg)
La transferencia de calor a través de la
superficie de calentamiento, depende de:
•El líquido que es evaporado
•La película de líquido sobre la superficie
de calentamiento
•La velocidad del líquido al interior de los
tubos porque la pérdida por fricción en los
tubos incrementa la presión efectiva deI
líquido.
•La formación de “caliche” en los tubos
incrementa la resistencia térmica
Punto de ebullición, tabla de vapor:
Temperatura
[C]
Presión
[bar a]
Volumen
Específico
[m3]
Calor Latente
[kJ/kg]
45 0.095 15.28 2394
55 0.157 9.58 2370
65 0.250 6.20 2345
75 0.386 4.13 2321
85 0.578 2.83 2295
95 0.845 1.98 2270
105 1.208 1.42 2243
La Capacidad Total de evaporación
(C) se divide entre el número de
efectos.
Se asume que la misma cantidad es
evaporada en cada efecto.
Con esto se puede calcular el
contenido de sólidos DM o
concentración del líquido en cada
efecto.
La temperatura de entrada de vahos
debe ser mínimo 92 ° C
El Efecto 1 es donde ingresan los vahos
y se descarga el concentrado a 35- 45%
debe tener mayor área
que el efecto 2 y 3
El Efecto 3 es donde ingresa el agua de
cola a 6- 8%
La Diferencia de temperatura entre cada
uno de los efectos es aprox.
Δ T efectos ~ 12 °C
Temperatura Efecto 3 (T3) = 40 °C
(Vacío)
La temperatura del punto de ebullición
puede ser leída de las tablas de vapor.
Δ T = 86 – 40 = 46 °C
Evaporación= 90,000 kg/h
Entrada = 90,000/(1- 0.07/.36)
=111,724 kg/h (agua de cola)
Salida = 111,724 – 90,000
= 21,724 kg/h (concentrado)
CONCENTRACION DE MATERIA SECA =
DRY MATTER (DM= % Sólidos)
DM = 111,724 x 0.07 = 21,724 x 0.36
= 7,821 kg/h.
DM3 = 7,821 = 9.6% (Efecto 3)
111,724- 30,000
DM2 = 7,821 = 15.1% (Efecto 2)
111,724- 60,000
DM1 = 36% (Efecto 1)
Δ T efectos = 12 °C
T3 = 40 °C (Efecto 3)
T2 = 52 °C (Efecto 2)
T1 = 68 °C (Efecto 1)
El Coeficiente Total de Transferencia de Calor (U)
para Evaporadores de agua de cola depende de
la viscosidad del líquido, temperatura,
concentración DM, ensuciamiento de tubos.
Un buen diseño del fabricante logra:
•mayores valores de U
•mayores valores kg/h.m2
El agua de enfriamiento para el
Condensador barométrico
Temperatura entrada (agua de mar)
Temperatura Efecto 3 (T3) = 40 - 46°C
Temperatura salida > T3 - 10 °C
ΔT (agua) = Temperatura salida condensador
– T agua mar
Caudal agua de mar = Qvahos . Entalpía vahos (9)
Cp (agua). ΔT (agua)
Q vahos = Caudal de vahos a condensar
(Efecto 3)
Cp agua = 4.184 kJ/kg.°C
Entalpía vahos ~ 2400 kJ/kg
EJEMPLO:
Q vahos = 36,000 kg/h (Efecto 3)
T (agua de mar) = 18 °C (entrada)
T (efecto 3) = 43 °C > T(salida agua de mar) = 33 °C
Caudal agua de mar = Qvahos . Entalpía vahos
(kg/h) Cp (agua). ΔT (agua)
Cp agua = 4.184 kJ/kg.°C
Entalpía vahos ~ 2400 kJ/kg
Caudal agua de mar = 1,377 m3/h
EL LAVADOR DE FINOS DIMENSIONES
Evitar ensuciamiento externo de los tubos del
Evaporador.
CAUDAL VAHOS = AREA . VELOCIDAD (10)
Velocidad en el lavador (VL) = 3 m/seg
Velocidad en ducto entrada = 15 m/seg
Velocidad en ducto salida = 15 m/seg
Diámetro del Lavador = (C /Π/4. VL. 3600) ½
Altura recomendada = 4 - 6 m.
Boquillas Spraying Systems
LAS BOMBAS:
Bombas centrífugas:
•Agua de cola
•Concentrado
•Circulación en cada efecto
•Condensado sucio
•Condensado limpio (caldero)
Bomba desplazamiento positivo:
•Concentrado del tanque a proceso
Bomba de Vacío:
•Anillo líquido doble etapa
Ventilador de vahos
SELECCIÓN DE LAS BOMBAS
La Capacidad de la planta evaporadora se
define de un análisis del
BALANCE DE MASAS
El dimensionamiento de todas las bombas
se basa en la Capacidad de Evaporación,
Longitud de los tubos de efectos, datos del
agua de cola, NPSH de las curvas.
Balance de Masas de Planta
Anchoveta
Sólidos 19%
Grasa 5%
Humedad 76 %
Agua de cola TS = 6 - 8%
Concentrado TS= 35- 45%
Viscosidad del concentrado
máx.: 300 cP.
Las Bombas Centrífugas
•VERGANI, SALVATORE ROBUSCHI, ABS
Materiales:
Todas las partes en contacto en
Acero inoxidable AISI 316
(Carcaza, Impulsores, Ejes)
Datos:
•NPSH R (Curvas)
•Velocidad de líquido
(L/h por tubo)
Sellos de las bombas centrífugas
•Mecánicos dobles
•Caras de Carburo de Silicio (SI)
•Elastómeros de Vitón
•Partes metálicas en acero inoxidable
•Tipo Tándem o Tipo Cartucho
Materiales:
Todas las partes en contacto en
Acero inoxidable AISI 316
(Carcaza, Impulsores, Ejes)
La Bomba de Vacío (50 mbar)
Unidad completa:
•FINDER, SIHI, TRAVAINI
•Bomba de Vacío de dos etapas
•Tanque separador
•Válvula de control de entrada de agua
•Válvula Check en la entrada de vahos
•Termocupla
•Vacuómetro
Materiales: Todas las partes en contacto
Acero inoxidable AISI 316
(Carcaza, Impulsores, Ejes)
La Bomba de agua para los sellos
Es una bomba centrífuga multietápica,
generalmente vertical instalación en
línea con la tubería
•GRUNDFOS
•SALMSON
Materiales:
Todas las partes en contacto en
Acero inoxidable AISI 316
(Carcaza, Impulsores, Ejes)
El Ventilador de vahos (Exhaustor):
300 mm.c.a.
La capacidad del ventilador se selecciona
considerando los vahos de secadores de
discos y de tubos con una calidad X > 2
Temperatura de los vahos máx. 96° C
Materiales: Todas las partes en contacto
en
Acero inoxidable AISI 304
(Carcaza, Impulsores, Ejes)
Nota:
Con Lavador de vahos residuales
esta capacidad es menor
La Distribución de Liquido por los
tubos
Boquillas de alta performance
SPRAYING SYSTEMS DISTRIBOJET
CONO LLENO 95° (ALTERNATIVA 65º)
Los Controles de Nivel de Líquido
BESTA con transmisor de presión
señal proporcional neumática
3- 15 PSI
Material: Acero inoxidable AISI 316
UNI-VALVE válvula esférica de
control de flujo con ACTUADOR y
POSICIONADOR NEUMATICO
Las Válvulas CIP (Tanques de servicio)
BRAY Válvulas de Mariposa con
ACTUADOR NEUMATICO ON-OFF
Materiales:
Cuerpo en F. FDO.
Disco y Eje en AISI 316
Asiento EPDM (resistente a la Soda y
Acido Nítrico Diluidos)
El Consumo de aire comprimido
Depende de N = Etapas
1 Efecto, aprox. 20- 30 m3/h
2 Efectos, aprox. 25 - 35 m3/h
3 Efectos, aprox. 35- 45 m3/h
El consumo de agua blanda para la
bomba de vacío y para los sellos
mecánicos de las bombas
Depende de la capacidad de la
Bomba de Vacío
100 m3/h, aprox. 3 m3/h
200 m3/h, aprox. 4 m3/h
400 m3/h, aprox. 5 m3/h
600 m3/h, aprox. 6 m3/h
El Consumo de Potencia de una
Planta Evaporadora
Una buena selección de las bombas =
Menor Consumo de Potencia
NPSH R (Curvas)
Eficiencia
La evaporación no es magia
-Es pura Ingeniería
Termodinamica!
UNA PLANTA AGUA DE COLA BIEN
SELECCIONADA EVAPORA MAS
CANTIDAD DE KG/HORA.m2
