Evaporador

 

  UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

PROYECTO: DISEÑO Y ELABORACIÓN DE UN EVAPORADOR

MATERIA: TERMODINÁMICA 1

INTEGRANTES: JOEL RAMIREZ MIGUEL CEVALLOS GEOVANY ORTEGA FREDDY VILLON

DOCENTE: ING. MARIUXI RUIZ

AÑO LECTIVO: 2017-2018

 

 

DEDICATORIA Dedicamos este proyecto a toda aquella persona que se interese realmente en conocer mas allá de lo que en un aula se enseña y quiere empezar a entrar en la l a zona de fuego que no es nada más que la práctica, el mundo real al cual nos enfrentaremos en nuestra vida laboral.

AGRADECIMIENTO A todos aquellos que nos brindaron su colaboración únicamente con el deseo de que adquiramos los conocimientoss los cuales nos estaban brindando conocimiento

 

 

Introducción Los evaporadores son maquinas de operaciones unitarias indispensables en la l a industria azucarera y láctea las cuales son las principales que utilizan como fundamental equipo un evaporador. En este contenido analizaremos su funcionamiento reseña histórica en la industria ejemplos de utilización entre otros, cabe recordar que los datos recopilados en este contexto son para el conocimiento de la maquina y su operación y producción, teniendo como objetivo el compartir el conocimiento que hemos adquirido a través t ravés de la investigación.

 

Capítulo 1 El problema

Planteamiento del problema

Un evaporador continuo de efecto simple concentra 10000 kg/hr de una solución de sal al 1,0% en peso que entra a 40°C, hasta una concentración final de 8 % en  peso. El espacio espacio del vapor en el evaporador está está a 102 kPa ab abs. s. y el vapor de agua que se se introduce está saturado a 140 kPa. El coeficiente total U es 1700 W/m2K. W/ m2K. Calcúlense las cantidades de vapor y de líquido como productos, así como el área de transferencia de calor que se requiere. Nota: Calcular la EPE en base al método termodinámico. Las capacidadess caloríficas del ClNa (cristales) está dada por la siguiente ecuación: Cp. (cal/molcapacidade °C) = 10,79 + 0,000420 T; donde T está en K; 0°C = 273,1 K; y es aplicable para el rango 273 

Objetivos 1.2.1.  Objetivos generales Diseñar un evaporador de efecto simple con materiales que están al alcance de todos empleando los principios termodinámicos y a escala de un evaporador industrial, todo este conocimiento para sembrar una base y tener en claro cómo funciona el evaporador.

1.2.2.  Objetivos específicos   Estudiar el uso y funcionamiento del evaporador industrial

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  Diseñar a escala un evaporador industrial



 

  Presentar el prototipo de evaporador y demostrar que es óptimo en función de



su escala.

Justificación Se justifica la construcción de ele evaporador con materiales llámemelos caseros e industriales de menor grado y a escala pequeña, y la utilización de una resistencia eléctrica  para poder elevar elevar la temperatura ddee la mezcla y no de vapor yyaa que no contamos contamos de una caldera que nos brinde su vapor sin embargo están instaladas 2 tomas de entrada y de salida de vapor por si en la exposición los compañeros del el proyecto de la caldera nos brindan su vapor opcional, y los materiales en función al gasto que sería excesivo utilizaremos materiales más económicos que nos brinden el principio de funcionalidad de los mismos.

FODA Fortaleza

Oportunidad

Debilidad

Amenaza

Uso para la

Posibilidad de

Dependencia de la

Amenaza de

 producción y

reducir la

energía eléctrica en

explosión en el

funcionamiento de

dependencia

gran consumo por si

equipo real por

una planta industrial

energética de vapor

falla la central

mantener tapadas los

a energía termoeléctrica

eléctrica

desfogues de gases

 

 

Alcance y limitaciones Los alcances de el proyecto presentado son los de evaporar una mezcla para la

obtención de dos productos en nuestro caso evaporaremos vino rebajando su grado de alcohol y concentrado mas su sabor a fruta y su embarrilado y las limitaciones son el volumen de  producción ya ya que contamos con un equip equipoo de escala pequeña a uno uno industrializado y hecho  patra la producción producción en serie es decir será un pro prototipo totipo de presentac presentación ión de feria

Capítulo 2 Marco teórico 2.1 Antecedente de trabajo Evaporación del jugo de caña de azúcar en película sobre una placa plana. En la producción de panela en Colombia, tradicionalmente se han utilizado utili zado pailas para la evaporación del jugo de caña de azúcar, las cuales presentan problemas de baja eficiencia energética. En este estudio se evaluó un evaporador de película en placa plana a escala piloto. La temperatura del jugo y la placa se midieron con termopares, y la concentración de sólidos solubles del jugo se midió con un refractómetro. El rendimiento del evaporador se determinó a través del coeficiente de transferencia de calor en el lado del líquido (h), el cual se relacionó r elacionó con los parámetros de operación: flujo másico, temperatura de la superficie, y la temperatura y concentración del líquido alimentado. El coeficiente h se benefició por el aumento: de la temperatura de la superficie (de 140,8 a 181,2 °C), de la concentración del alimento (de 18 a 30 °Brix) y del flujo de alimento ali mento del jugo (de 5,7 a 38,4 kg/h); y por la disminución de la temperatura del alimento (de 90 a 60 °C). En la evaporación del jugo de caña de azúcar en el evaporador de película en placa plana se encontraron valores de h entre 140 y 380 W/m2K, W/ m2K, los cuales muestran una mejora notable para el proceso de evaporación del jugo de caña de azúcar

 

Proceso de evaporación para obtener leche evaporada  La deshidratación parcial de la leche consiste en eliminar parte del agua de constitución de la misma para aumentar de este modo su vida útil. Debido al descenso del contenido en agua que se produce en el alimento, se inhibe el crecimiento microbiano y la actividad enzimática. Además, disminuye el peso y el volumen del producto nuevo respecto al original, de modo que se reducen los gastos de transporte y almacenamiento.

En la industria láctea, la reducción parcial del agua de constitución se lleva ll eva a cabo mediante un proceso de concentración por evaporación y así se obtiene la leche concentrada. Sin embargo, este producto no tiene una larga conservación, ya que la reducción de humedad que experimenta no es suficiente para impedir el desarrollo de microorganismos. Por ello, para su comercializaciónn es necesario aplicarle a la leche concentrada un tratamiento de conservación comercializació adicional, que es la esterilización, y puede ser la clásica o UHT. De esta manera, se obtiene la leche evaporada.

La esterilización clásica consiste en someter a la leche a temperaturas del orden de 115ºC durante unos 15 minutos. Tiene el inconveniente i nconveniente de que disminuye notablemente el contenido vitamínico respecto a la leche de origen. Con la esterilización U.H.T. (Ultra Hight Temperature), la leche alcanza temperaturas de 140-150ºC, durante 2 a 16 segundos, con la ventaja de que mantiene prácticamente todo el valor nutricional respecto a la leche de origen.

En ambos casos, el resultado es un producto líquido y homogéneo, de suave aroma, color amarillento y cuyo volumen es aproximadamente la mitad del de la leche de partida. Una vez reconstituida mediante la adicción de agua, se obtiene un producto con las mismas

 

característicass que la leche líquida con el porcentaje graso correspondiente. característica correspondiente.

2.2 Base teórica Se conoce por evaporador al intercambiador al intercambiador de calor donde se produce la transferencia de energía de energía térmica desde un medio a ser enfriado hacia el fluido refrigerante fluido refrigerante que circula en el interior del dispositivo. Su nombre proviene del cambio del cambio de estado sufrido por el refrigerante al recibir esta energía, luego de una brusca expansión que reduce su temperatura. su  temperatura.   Durante el proceso de evaporación, de evaporación, el  el fluido pasa del estado líquido al al gaseoso.  gaseoso.  

2.3 Definición de términos básicos Vapor: Fase gaseosa en que se transforma una sustancia, generalmente líquida, y que se produce en temperaturas próximas al punto de ebullición o licuefacción. Temperatura: La Temperatura es una magnitud que mide el nivel el  nivel térmico o el el calor  calor que un cuerpo posee. Toda sustancia en determinado estado determinado estado de agregación (sólido, líquido o gas), está constituida por moléculas que se encuentran en continuo movimiento. Presión: La presión (símbolo p) es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea Condensado: Condensad o: es el resultado de la conversión de un fluido de su estado gaseoso a estado liquido Vapor seco: es cambiar el estado líquido del agua a su forma de gas, ésto se logra llevándola a 100° centígrados a la altura del nivel del mar, entre más altura geográfica tengamos, el agua puede hacer ebullición (hervir) a temperaturas menores (92°C).

 

 

Capítulo 3 Marco metodológico

3.1  Diseño de la investigación En este proyecto demostraremos como funciona un evaporador de efecto simple y cómo será el funcionamiento para observar los efectos positivos nuestro diseño de investigación fue teórico practico ya que recolectamos diverso tipo de información para realizar con éxito el proyecto en su fase experimental y la teoría entregada a ustedes mediante este documento

3.2  Técnicas de instrumentos de recolección de datos La recopilación d esta información planteada en este documento la hemos obtenido o btenido de diferentes medios como páginas web, documentos de blogs, información verídica de campo relatada por personal de producción y operadores de planta tales como la empresa SOCIEDAD AGRICOLA SAN CARLOS S.A y SODERAL S.A empresa elaboradora de licores a partir de destilados de melasa, y para la elaboración de el proyecto en su fase mecánica, eléctrica y de proceso homos investigado y de la misa manera hemos tenido apoyo de personal con experiencia en estas áreas.

 

 

3.3 Técnicas de procesamiento procesamiento y análisis de datos Proceso En el siguiente diagrama podremos apreciar el sencillo pero eficaz proceso de evaporación mediante un diagrama de proceso.

Instrumentos de monitoreo del proceso Termómetro:  monitorearemos las variables de temperatura mediante un termómetro industrial escalado en grados Celsius, este termómetro nos permitirá controlara la temperatura

 

a la cual estará sometida la mezcla a evaporara sin afectar las propiedades que no queremos mover de la mezcla.

Resistencia eléctrica: nuestra fuente de energía térmica en este caso es opcional  podremos hacerla hacerla mediante 2 toma tomass de entrada y salida de va vapor por el cual vendrá de una caldera o a su vez podremos calentar la mezcla ayudándonos de la resistencia eléctrica la misma que suministra energía térmica y control de temperatura todo en un equipo.

Válvulas de paso: utilizaremos válvulas de paso de tipo bola con accionamiento manual y en la versión eléctrica están las válvulas solenoides que funcionaran con respuesta de un controlador digital a partir de la temperatura

 

 

Gramera electrónica: la comprobación de el peso de la mezcla que entra al evaporador y la que sale como producto terminado será evaluado su peso en este instrumento. i nstrumento.

Serpentín: el serpentín y las cañerías que utilizamos en este equipo de el proyecto son de cobre y bronce y el serpentín de la misma manera

 

 

3.4  Fases de investigación   Selección del tema

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  Planteamiento del problema

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  Objetivos

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  Justificación

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  Foda

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  Alcance y limitación

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  Antecedentes

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  Recolecc Recolección ión de datos

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  Procesamien Procesamiento to de los datos

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