Banco de Fluidos....bancodefluidos

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO DE PUNO Escuela profesional de ingeniería quíica !" #ANCO DE $LUIDOS% $LUIDOS% &perdida &perdida de cargas en 'u(erías 'u(erías ) accesorios* ac'ualen'e e+is'e una gran di,ersidad de procesos indus'riales que eplean grandes sis'eas de 'u(erías- de las cuales podeos des'acar el 'ranspor'e de agua" En ra./n de ello- se 0an cons'ruido cople1os sis'eas de redes de 'u(erías- a gran escala- los que 0an crecido ) se 0an au'oa'i.ado cada ,e. 2s en los 3l'ios a4os" La operaci/n segura de es'os sis'eas es priordial priordial de(ido a que se 'ra'a de un eleen'o ,i'al ) ,alioso" Sin e(argo- ) a pesar de 'odas las edidas de precauci/n que se 'oen- siepre e+is'e la posi(ilidad de p5rdidas por di,ersos fac'ores- 'ales coo ra1aduras en la pared de la 'u(ería- defec'o en las 1un'uras- corrosi/ndesgas'e- en're o'ras" El diagn/s'ico de fallas- disciplina enarcada den'ro del con'rol 'oleran'e a fallas &CT$*- (usca pre,enir que fallas siples se con,ier'an en serias- con el 6n de increen'ar la e6ciencia en la seguridad ) reducir los riegos an'e fallas" Es'e 5'odo iplica 'areas de de'ecci/n ) locali.aci/n de p5rdidas" La de'ecci/n de p5rdidas &DP* en 'u(erías es una aplicaci/n indus'rial ipor'an'e den'ro del CT$ ) 0a sido un 2rea de in,es'igaci/n ac'i,a en las 3l'ias dos d5cadas 7!89- :8;- !!8!uidos a al'as presiones es de na'urale.a no lineal- los odelos que u'ili.an di6eren en cuan'o a las sipli6caciones que reali.an" Algunas de es'as sipli6caciones sipli6caciones consideran que el >u1o es 0ori.on'al- que el >uido es iso'5rico- la copresi(ilidad desprecia(le ) que la ,elocidad del >u1o es uc0o enor que la del sonido" 7!B=- ade2s- en es'e 'ra(a1o considera las

per'ur(aciones de ruido ) el error en el odelo de la 'u(ería" En 79= se es'udi/ por siulaci/n el pro(lea de es'iaci/n de de'ecci/n ) locali.aci/n de p5rdidas- considerando un odelo sipli6cado de una ca4ería" Para la es'iaci/n se eple/ un o(ser,ador din2ico ) coo de'ec'or el 5'odo de correlaci/n cru.ada" En 7;= 'a(i5n 'ra(a1/ edian'e siulaciones ) presen'/ un algori'o- el cual calcula presiones de en'rada ) salidau'ili.ando un odelo u) siple del duc'o sin p5rdida- las que luego son coparadas con las presiones edidas so(re el duc'o real- u'ili.ando 5'odos (asados en el seguiien'o de una funci/n sua'oria de produc'os de correlaci/n cru.ada" En 'ra(a1os 2s recien'es- 7:= propone el uso de un 6l'ro de par'ículas adap'a'i,o para a(ordar la de'ecci/n ) locali.aci/n de p5rdidas de una 'u(ería de gas- logrando es'iar con e+ac'i'ud ) rapide. el 'aa4o de la falla ) su locali.aci/n" Verde 0a a(ordado con'inuaen'e el pro(lea de la de'ecci/n ) locali.aci/n de p5rdidas 3l'iples- que ocurren en fora siul'2nea- u'ili.ando el 6l'ro de alan coo o(ser,ador 7!!8!uido a ni,el acrosc/pico ien'ras que en la conducci/n e+is'e o,iien'o a ni,el icrosc/pico- a'/ico o olecular- pero no a ni,el acrosc/pico- en'endiendo coo ni,el acrosc/pico o,iien'o de ,ol3enes rela'i,aen'e grandes del >uido" La con,ecci/n for.ada se clasi6ca a su ,e. en e+'erna e in'erna dependiendo de si el >u1o de >uido es in'erna o e+'erna" El >u1o de un >uido se clasi6ca coo in'erno o e+'erno dependiendo de si se fuer.a al >uido a >uir por un canal con6nado &super6cie in'erior * o por una super6cie a(ier'a" El >u1o de un >uido no lii'ado por una super6cie & placa- ala(re - e+'erior de un 'u(o * es >u1o e+'erno" El >u1o por un 'u(o o duc'o es >u1o in'erno si ese >uido es'2 lii'ado por cople'o por super6cies s/lidas" El >u1o de líquidos en un 'u(o se conoce coo >u1o en canal a(ier'o si ese 'u(o es'2 parcialen'e lleno con el líquido ) se 'iene una super6cie li(re"

9" EFUIPO DE INTERCAH#IO DE CALOR% Un In'erca(iador de Calor es un equipo que facili'a la 'ransferencia de calor de una corrien'e de >uido a o'ra sin susci'ar ca(io de fase generalen'e" Los In'erca(iadores de calor de a)or uso en el capo indus'rial es el de 'u(o ) cora.a que se u'ili.a en operaciones de calor )a sea para calen'aien'o / enfriaien'o de un >uido) 'eneos el uso opera'i,o en calen'aien'o- enfriaien'o- calefacci/nrefrigeraci/n- en ela(oraci/n de alien'os ) de diferen'es produc'os quíicos- en el capo de re6naci/n de pe'r/leo ) o'ros? en la que los cos'os dependen del sen'ido de >u1o- )a sea en paralelo o en con'racorrien'e ) de la condici/n del n3ero de pasos en la cora.a o en 'u(os- requeridos para enfriaien'o o calen'aien'o" Los In'erca(iadores de calor de cora.a ) 'u(os o de 0a. ) en,ol,en'e son los 2s usados en la indus'ria del proceso" Los coponen'es principales de es'os ca(iadores son- el ca(e.al de en'rada- el en,ol,en'e o carca.a- los 'u(os o 0a. ) el ca(e.al de re'orno" Para e1orar la 'ransferencia de calor en el lado e+'erno de los 'u(os en es'os ca(iadores se u'ili.an de>ec'ores- llaados aparas o (a>es- los cuales peri'en el auen'o de ,elocidad del >uido en el e+'erior de los 'u(os" Para e1orar la 'ransferencia de calor en el >uido que ,ia1a por el in'erior del 'u(o se usan aparas que di,iden al in'erca(iador 0aciendo que el >uido pase repe'idaen'e por el iso" Los pasos auen'an la ,elocidad- el coe6cien'e ) 'a(i5n las p5rdidas por fricci/n" En oc0o pasos el coe6cien'e es cinco ,eces a)or que un paso- pero la caída de presi/n es 9BB ,eces a)or" E+is'e una aplia ,ariedad de aspec'os referen'es al dise4o de es'os equipos- aunque el n3ero de coponen'es (2sicos es rela'i,aen'e peque4o" Los 'u(os son los coponen'es (2sicos de los in'erca(iadores" a que son los que pro,een la super6cie de 'ransferencia de calor en're los >uidos que ,an den'ro ) fuera de ellos" Los 'u(os para in'erca(iadores de calor son especiales ) no de(en confundirse con o'ro 'ipo de 'u(ería coercial" J" COLUHNA DE DESTILACIKN DI$ERENCIAL $RACCIONADA CON PLATOS% el o(1e'i,o general de la des'ilaci/n consis'e en separar los copues'os que 'ienen diferen'es presiones de ,apor a una 'epera'ura de'erinada" el proceso consis'e en el calen'aien'o de la e.cla- que da lugar a un ,apor 2s rico que la e.cla en el coponen'e 2s ,ol2'il &des'ilaci/n siple*" El ,apor pasa a la par'e superior de la coluna donde condensa" Coo la 'epera'ura sigue auen'ando- a su ,e. es'e condensado se calien'a dando lugar a un ,apor a3n 2s rico en el coponen'e 2s ,ol2'il &2s ligero- de enor pun'o de e(ullici/n*- que ,uel,e a ascender en la coluna &nue,a des'ilaci/n siple*" De la isa fora el

líquidocondensado de cada paso ,a re>u)endo 0acia la par'e (a1a de la coluna- 0aci5ndose cada ,e. 2s rico en el coponen'e enos ,ol2'il" Es'o 'iene coo consecuencia una serie cople'a de e,aporaciones ) condensaciones parciales en 'oda la longi'ud de la coluna de fraccionaien'o" Es'os ciclos de e,aporaci/n8 condensaci/n equi,alen a 3l'iples des'ilaciones siples- por lo que la des'ilaci/n fraccionada es uc0o 2s e6cien'e que la siple- ) peri'e separar incluso líquidos de pun'os de e(ullici/n parecidos"

u)e un líquido refrigeran'e" Para efec'os de es'udio- se 0an 0ec0o las siguien'es suposiciones% Las p5rdidas de calor circundan'es son desprecia(les Las propiedades 'erodin2icas- densidades- ) las capacidades calorí6cas de los reac'an'es ) los produc'os son a(os iguales ) ons'an'es  Q Q !! Q Q Q He.cla &agi'aci/n* perfec'a en el reac'or- por 'an'o la concen'raci/n- presi/n ) 'epera'ura son iguales en cualquier pun'o del 'anque Tepera'uras Unifores en a(as c2aras &caisa de enf en'o )o calen'aien'o* Vol3enes Cons'an'es V- Vc Por lo general- los reac'ores con'inuos de 'anque agi'ado &CSTR* se operan cerca de / en pun'os de equili(rio ines'a(les- que corresponden a una producci/n /p'ia del proceso 7!=" Aun cuando el pun'o de equili(rio sea es'a(le a la.o a(ier'o- es'e puede ser u) sensi(le a ca(ios de carga &e%g%? ca(ios en las condiciones de alien'aci/n*" De(ido a que los CSTR son co3nen'e la par'e cen'ral de un proceso quíico cople'o- el con'rol de la operaci/n del CSTR 0a sido uno de los pro(leas 2s ipor'an'es en la indus'ria quíica" La regulaci/n de 'epera'ura es la operaci/n de con'ro 2s sencilla de los CSTR" La a)oría de con'roladores de 'epera'ura en la indus'ria quíica son con'roladores PI cl2sicos 7!-=" E+is'en uc0as ra.ones para es'o- inclu)endo sus an'eceden'es de operaci/n pro(ada- el 0ec0o que se en' de (ien el funcionaien'o por par'e de los '5cnicos- operadores indus'riales ) personal de an'eniien'o" Ade2s- en uc0as aplicaciones- el 0ec0o que un con'rolador PI dise4ado adecuadaen'e ) (ien sin'oni.ado logre o e+ce los o(1e'i,os de con'rol" Un con'rolador indus'rial PI 'iene uc0as ,en'a1as adicionales que lo 0acen pr2c'ico para la operaci/n de un CSTR" Por e1eplo- cuen'a con in'errupci/n au'o2'ica ) anual- seguiien'o del pun'o de referencia &se' poin'* ) odos anuales de eergencia" ! #2sicaen'e- el con'rolador PI para regulaci/n de 'epera'ura se dise4a en (ase a una lineali.aci/n alrededor del pun'o de equili(rio de operaci/n" El dise4o ) an2lisis de con'roladores PI para la es'a(ili.aci/n ) regulaci/ de CSTR se origino en el 'ra(a1o de Aris ) Aundson 79= en los cincuen'as- ) 0a dado lugar- desde en'onces- a una li'era'ura a(undan'e ) nuerosas aplicaciones e+ 'osas" Sin e(argoe+is'en pregun'as 'e/ricas ipor'an'es que 'oda,ía es'2n a(ier as" Una de ellas- la cual es el o(1e'i,o de es'a par'e del pro)ec'o- es la posi(ilidad de op'ii.ar una le) de con'rol que peri'a una e1or respues'a 'an'o en 'iepo de es'a(leciien'o coo en la e+ac'i'ud del seguiien'o a una consigna &se' poin'*? así coo la capacidad de inii.ar los efec'os de las per'ur(aciones- e,i'ando n'rol del sis'ea? o- lo que es lo iso- asegurar

es'a(ilidad asin'/'ica en la.o cerrado" Es en es'e caino- la 1us'i6caci/n del dise4o ) siulaci/n de co roladores Kp'ios ) Adap'i,os !!"REACTOR DE$ERENCIAL DEL LECO $IO% El priero es el equipo de con,ecci/nli(re ) for.ada que se encuen'ra en el la(ora'orio de operaciones uni'arias- elcual se conec'ar2 una placa coo se ues'ra la $igura - a la cual se le puede,ariar la po'encia de en'rada" El segundo es una placa de aluinio con unsuinis'ro de po'encia pro,enien'e de una cone+i/n el5c'rica de !!B ,ol'ios coose ilus'ra en la $igura u1os de alien'aci/n ) disol,en'e un >u1o 2sico de < g0 para a(as corrien'es respec'i,aen'e"

!9"EMTRACCION DE ACEITE ESCENCIAL% La e+'racci/n por arras're de ,apor de agua es uno de los principales procesos u'ili.ados para la e+'racci/n de acei'es esenciales" Los acei'es esenciales es'2n cons'i'uidos quíicaen'e por 'erpenoides &ono'erpenos- sesqui'erpenos- di'erpenos- e'c"*  fenilpropanoidescopues'os que son ,ol2'iles ) por lo 'an'o arras'ra(les por ,apor de agua"Las esencias 0allan aplicaci/n en nuerosísias indus'rias- algunos e1eplos son los siguien'es%Q Indus'ria cos5'ica ) farac5u'ica% coo perfues- conser,an'es- sa(ori.an'es- principios ac'i,os- e'c" Q Indus'ria alien'icia ) deri,adas% coo sa(ori.an'es para 'odo 'ipo de (e(idas- 0elados- galle'i'as- golosinas- produc'os l2c'eos- e'c" Q Indus'ria de produc'os de lipie.a% coo fragancias para 1a(onesde'ergen'es- desinfec'an'es- produc'os de uso 0ospi'alario- e'c" Q Indus'ria de plaguicidas% coo agen'es pul,eri.an'es- a'ra)en'es ) repelen'es de insec'os- e'c" !J"TORRE DE EN$RIAHIENTO% Las 'orres de enfriaien'o son un 'ipo de in'erca(iadores de calor que 'ienen coo 6nalidad qui'ar el calor de una corrien'e de agua calien'e- edian'e aire seco ) frío- que circula por la 'orre" El agua calien'e puede caer en fora de llu,ia ) al in'erca(iar calor con el aire frío- ,apori.a una par'e de ella- eliin2ndose de la 'orre en fora de ,apor de agua"

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