dimensionamientos de los equipos de procesos
DESCRIPTION
COMO DIMENSIONAR EQUIPOSTRANSCRIPT
DIMENSIONAMIENTO PARA EL 1° SEDIMENTADOR
CÁLCULO DEL VOLUMEN TOTAL DE LA MEZCLA
vmezcla=valmidón+vH 2O+¿ v residuo¿
VOLUMEN DEL ALMIDÓN
malmidón=masa total+Xalmidón
malmidón=292Kg+0,314
malmidón=91,688Kg
ρalmidón=malmidón
valmidón
valmidón=malmidón
ρalmidón
valmidón=91,688Kg
1660Kg /m3
valmidón=0,055m3
VOLUMEN DEL AGUA
magua=masa total+Xagua
magua=292Kg+0,674
magua=196,808Kg
vagua=magua
ρagua
vagua=196,808Kg
1000Kg /m3
vagua=0,196m3
VOLUMEN DEL RESIDUO
mresiduo=masa total+X residuo
mresiduo=292Kg+0,012
mresiduo=3,504Kg
vresiduo=mresiduo
ρresiduo
vresiduo=3,504 Kg
1100Kg /m3
vresiduo=3,185x 10−3m3
vmezcla=(0,055+0,196+3,185 x10−3)m3
vmezcla=0,254m3
CÁLCULO DEL RADIO
V=π . R2 .H
R2=vcilindroπ . H
R2= 0,254m3
π .1,20m
R=0,259m
CÁLCULO DEL DIÁMETRO
D=2.R
D=2.O ,259m
D=0 ,518m
CÁLCULO DE LA CABEZAL
vcabezal=π .D 2 . H cabeza
6
H cabeza l=D4
H cabeza l=0,518m
4
H cabeza l=0,129m
vcabezal=π .(0,518m)2 .0,129m
6
vcabezal=0,018m3
CÁLCULO DEL VOLUMEN TOTAL DEL SEDIMENTADOR
v total=vcilindro+2.vcabeza l
v total=(0,254+2.0,018)m3
v total=0,29m3
CÁLCULO DEL PORCENTAJE DE SOBREDISEÑO
%SOBREDISEÑO=v total−vmezcla
vmezcla
%SOBREDISEÑO=(0,29−0,254)m3
0,254m3 .100
%SOBREDISEÑO=14,173 %
CÁLCULO DEL FACTOR DE SEGURIDAD
FS=CAPACIDADCALCULADA
CAPACIDADREAL
FS=0,2900,254
FS=1,14
CALCULO DE LA ALTURA TOTAL
htotal=hcilindro+2 . hcabezal
htotal=(1,2+2.0,129 )m
htotal=1, 458m≅ 145,8cm
CALCULO DE LOS ESPESORES
τ cilindro=ρ .d . rδt . Es
d= altura máxima de almacenamiento NO>80%
Si 0,236m3 .1,2m
0,254m3
x=1,115m=111,5 cm
d=111,5cm
Nivel máximo de producto almacenado en cm.
1,115m .100
1,329m
x=83,89 %
CALCULO DEL ESPESOR DE LOS RESIPIENTES
τ cilindro=ρ .d . rδt . Es
ρmezcla=ρalmidón+ρagua+ ρresiduo
v total
ρmezcla=(91,688+196,808+3,505 )Kg
0,254m3
ρmezcla=1149,606 Kg /m3=1,149 x10−4 Kg /cm3
τ cilindro=1,149x 10−4Kg /cm3.111,5 cm .25,9cm
999,6Kg /c m2 .0,6
τ cilindro=5,532 x10−4 cm=5,532 x10−3mm
τ cilindro=5,532 x10−3mm+1,55mm=1,58≈2mm
CÁLCULO DEL DIÁMETRO EXTERNO
De=Di+E s
De=(51,8+1,60 )cm
De=53,4 cm
τ cabezal=P .D e
2.δ t .Es+1,8.P
τ cabezal=1,033Kg /cm2 .53,4 cm
2.999,6Kg /c m2 .0,6+1,8. 1,033Kg /c m2
τ cabezal=0,0459cm=0.459mm
τ cabezal=0.459mm+1,58mm
τ cabezal=2mm
CÁLCULO DE LA PRESIÓN DEL DISEÑO
Pdiseño=Poperación x1,1
Pdiseño=Poperación x1 5
Poperación=Phidrostática+Patm
Phidrostática=ρ .g .h
Phidrostática=1149,606Kg /m3 .9,8m / s2 .1,329m
Phidrostática=14972,698Kg /m.s2 .1 Psi
6894,757Kg /m.s2
Phidrostática=2,1716Psi
Poperación=14,5 Psi+2,1716 Psi=16,6716 Psi
Pdiseño=16,6716 .1,1
Pdiseño=18,338Psi
Pdiseño=18,338Psi+15
Pdiseño=33,338Psi
Se selecciona la más alta debido a que es una norma.
CÁLCULO DE LA TEMPERATURA DE DISEÑO
T diseño= (28 .1,8 )+32=82,4 F<200F
T diseño=250 F
DIMENSIONAMIENTO PARA EL 2° SEDIMENTADOR
CÁLCULO DEL VOLUMEN TOTAL DE LA MEZCLA
vmezcla=valmidón+vH 2O+¿ v residuo¿
VOLUMEN DEL ALMIDÓN
malmidón=masa total+Xalmidón
malmidón=382,78Kg+0 ,232
malmidón=88,80Kg
ρalmidón=malmidón
valmidón
valmidón=malmidón
ρalmidón
valmidón=88,80Kg
1660Kg /m3
valmidón=0,05 334m3
VOLUMEN DEL AGUA
magua=masa total+Xagua
magua=382,78Kg+0,6 9
magua=264,12Kg
vagua=magua
ρagua
vagua=264,12Kg
1000Kg /m3
vagua=0,264m3
VOLUMEN DEL RESIDUO
mresiduo=masa total+X residuo
mresiduo=382,78Kg+0,0 09
mresiduo=3 ,4 5Kg
vresiduo=mresiduo
ρresiduo
vresiduo=3,45Kg
1100Kg /m3
vresiduo=3 ,45 x10−3m3
vmezcla=(0,05334+0,264+3,185 x10−3)m3
vmezcla=0,3339m3
CÁLCULO DEL RADIO
V=π . R2 .H
R2=vcilindroπ . H
R2=0 ,3339m3
π .1 ,5 0m
R=0,27m
CÁLCULO DEL DIÁMETRO
D=2.R
D=2.O ,2 7m
D=0,54m
CÁLCULO DE LA CABEZAL
vcabezal=π .D 2. H cabeza
6
H cabezal=D4
H cabezal=0,5 4m
4
H cabezal=0,1 35m
vcabezal=π .(0,5 4m)2 .0,135m
6
vcabezal=0,0 21m3
CÁLCULO DEL VOLUMEN TOTAL DEL SEDIMENTADOR
v total=vcilindro+2.vcabezal
v total=(0 ,3339+2 .0,0 21)m3
v total=0 ,375 9m3
CÁLCULO DEL PORCENTAJE DE SOBREDISEÑO
%SOBREDISEÑO=v total−vmezcla
vmezcla
%SOBREDISEÑO=(0 ,375 9−0 ,3339)m3
0 ,3339m3 .100
%SOBREDISEÑO=12 ,5 7%
CÁLCULO DEL FACTOR DE SEGURIDAD
FS=CAPACIDADCALCULADA
CAPACIDADREAL
FS=0 ,37590 ,3339
FS=1,1258
CALCULO DE LA ALTURA TOTAL
htotal=hcilindro+2hcabezal
htotal=(1,5+2 .0 ,0135 )m
htotal=1,527m≅ 152,7 cm
CALCULO DE LOS ESPESORES
τ cilindro=ρ .d . rδ t . E s
d= altura máxima de almacenamiento NO>80%
Si 0 ,3139m3 .1,50m
0 ,3339m3
x=1 ,4101m=1 41,01cm
d=141,01cm
d= Nivel máximo de producto almacenado en cm.
1,4101m.100
1 ,77m
x=79 ,66 %
CALCULO DEL ESPESOR DE LOS RESIPIENTES
τ cilindro=ρ .d . rδt . Es
ρmezcla=ρalmidón+ρagua+ ρresiduo
v total
ρmezcla=(264 ,12+88 ,80+23 ,73+3,45 ) Kg
0 ,3339m3
ρmezcla=1138 ,3 6Kg /m3=1,1 38 x10−3 Kg /c m3
τ cilindro=1,138 x10−3Kg /c m3 .14 16cm .27 cm
999,6Kg /c m2 .0,6
τ cilindro=7 ,225 x10−3 cm=0,072mm
τ cilindro=0,072mm+1,55mm=1 ,65≈2mm
CÁLCULO DEL DIÁMETRO EXTERNO
De=Di+E s
De=(5 4+1,6 5 ) cm
De=5 5 ,65cm
τ cabezal=P .D e
2.δ t .Es+1,8.P
τ cabezal=1,033Kg /c m2 .5 5 ,65 cm
2.999,6Kg /c m2 .0,6+1,8.1 ,183 x10−3 Kg /c m3
τ cabezal=0 ,0478cm=0.4 78mm
τ cabezal=0.4 78mm+1,58mm
τ cabezal=2mm
CÁLCULO DE LA PRESIÓN DEL DISEÑO
Pdiseño=Poperación x1,1
Pdiseño=Poperación x1 5
Poperación=Phidrostática+Patm
Phidrostática=ρ .g .h
Phidrostática=1138 ,36Kg /m3 .9,8m/ s2 .1 ,527m
Phidrostática=17029,7148Kg /m.s2.1 Psi
6894,757Kg /m.s2
Phidrostática=2 ,4699Psi
Poperación=14,5 Psi+2,4699 Psi=16 ,9699P si
Pdiseño=16,9699 .1,1
Pdiseño=18 ,6669Psi
Pdiseño=18 ,6669Psi+15
Pdiseño=33 ,6669Psi
Se selecciona la más alta debido a que es una norma.
CÁLCULO DE LA TEMPERATURA DE DISEÑO
T diseño= (28 .1,8 )+32=8 2, 4 F<200 F
T diseño=250 F
DIMENSIONAMIENTO PARA HORNO O SECADOR (1° SECADOR)
˙m=1 19,932
Kgd.
1m3
1100kg=0,1090m3 /d
T 1=28 °C
T s=55 ° C
∆T=(55−28)°C
∆T=27 ° C
α=1,25 x10−7 1° C
Coeficiente dedila tacióndel acero
E=2x 106 Módulode Elasticidad
Se consideran 10 ft
D=36 para la coraza = 0,9144
D=12 para tubo de calor o fueg
A=π . D2
4
A=π .0,91442
4
A=0,7181m2
DILATACIÓN TÉRMICA
∆ L= RLEA
R=α .∆T . E . A
R=2,25x 10−7 1° C
.27 °C .200K
m2.0,7181m2
R=4,847 x10−4 Kg
Esfuerzo debido al gradiente de temperatura
σ=α . ∆T .E
σ=1,25 x10−7 1°C
.27 °C .2 x106 Kg
cm2
σ=6,75Kg
cm2
DESDE EL PUNTO DE VISTA TERMODINÁMICO
q=∆H+w
q=m .∆T . cp
qalmidón=3252,64KJ /d
qagua=2896,17KJ /d
qsecador=6352,306KJ /d
Efectividad=qalmidónqagua
Efectividad= 3252KJ /d2896,17KJ /d
Efectividad=1,1230
COEFICIENTE DE DISEÑO
U= qA .∆T
U= 6352,306KJ /d0,7181m2 .27 ° C
U=327,62KJ /d .m2. ° C
RESISTENCIA TÉRMICA EN EL TUBO DE FUEGO
K=47Constantede Acero
d=del tuoU=12=0,3048
r= dd . k
. ln( dd−2 t )
r= 0,304812 .47w /mk
. ln( 12 pulg12 pulg−2 . o ,406 pulg )
r=0,069w
m2 k.N /s1w
x300K
r=20,7J
m2 . s=74520
J
m2. h
ESPESOR TUBO DE FUEGO PARA CUANDO LAS T <650°F
S=15000Lbf
¿2
E=Eficiencia de la Junta=0,85
Radio del diámetro 12” tubo de fuego 38” Coraza
C.A = Constante de Corrosión 0,125pulg
R=D2
t=tubo de fuegoEspesor
t= P .RS .E−0,4 . P
t=29,5
Lbf
pulg2.6 pulg
15000Lbfpulg2 .0,85 E−0,4 .29,5
Lbfpulg2
+0,125
t=0,01386+0,125=0,1388 pulg=3,52mm
CORAZA
t= P .RS .E−0,4 . P
+C . A
t=29,5
Lbf
pulg2.19 pulg
15000Lbfpulg2 .0,85E−0,4 .29,5
Lbfpulg2
+0,125
t=0,0439 pulg+0,125=0,1689 pulg=4,3mm
PRESIÓN DEL SISTEMA TUBO DE FUEGO
P= S . E . tR+0,6 . t
P=15000 .0,85 .0,13886+0,6 .0,1388
=290,91Psi
PRESIÓN DEL SISTEMA CORAZA
P= S . E . tR+0,6 . t
P=15000 .0,85 .0,1 68919+0,6 .0,1 689
=112,79Psi
ESPESOR REQUERIDO PARA LA CARGA ELÍPTICA
t= P .DS .E−0,4 . P
+C . A
t= 29,5 .382.15000−0,4 .29,5
+1,24 x10−6+0,125
t=0,125
DIMENSIONAMIENTO PARA HORNO O SECADOR (2° SECADOR)
˙m=135 ,9 665
Kgd.
1m3
1 479,504 kg=0 ,091m3/d
T 1=28 °C
T s=150 ° C
∆T=(15 0−28)° C
∆T=122 °C
α=1,25 x10−7 1° C
Coeficiente dedila tacióndel acero
E=2x 106 Módulode Elasticidad
Se consideran o asumen 10 ft
D=36 para la coraza = 0,9144
D=12 para tubo de calor o fueg
A=π . D2
4
A=π .0,91442
4
A=0,7181m2
DILATACIÓN TÉRMICA
∆ L= RLEA
R=α .∆T . E . A
R=1,25 x10−7 1°C
.122 °C .200K
m2.0,7181m2
R=2 ,1902 x10−3Kg
Esfuerzo debido al gradiente de temperatura
σ=α . ∆T .E
σ=1,25 x10−7 1°C
.122° C .2 x106 Kg
cm2
σ=30,5Kg
cm2
DESDE EL PUNTO DE VISTA TERMODINÁMICO
q=∆H+w
q=m .∆T . cp
qalmidón=31256,086KJ /d
qagua=12639,488KJ /d
qsecador=33865,957KJ /d
Efectividad=qalmidónqagua
Efectividad=31256,086KJ /d12639,488KJ /d
Efectividad=2,472
COEFICIENTE DE DISEÑO
U= qA .∆T
U= 33865,957KJ /d0,7181m2 .122 °C
U=3 86 ,56 1KJ /d .m2 . °C
RESISTENCIA TÉRMICA EN EL TUBO DE FUEGO
K=47Constantede Acero
d=del tuoU=12=0,3048
r= dd . k
. ln( dd−2 t )
r= 0,304812 .47w /mk
. ln( 12 pulg12 pulg−2. 0 ,406 pulg )
r=0,069w
m2 k.N /s1w
x3 95K
r=27 ,255J
m2 . s=98118
J
m2 . h
ESPESOR TUBO DE FUEGO PARA CUANDO LAS T <650°F
S=15000Lbf
¿2
E=Eficiencia de la Junta=0,85
Radio del diámetro 12” tubo de fuego 38” Coraza
C.A = Constante de Corrosión 0,125pulg
R=D2
t=tubo de fuegoEspesor
t= P .RS .E−0,4 . P
t=29,5
Lbf
pulg2.6 pulg
15000Lbfpulg2 .0,85E−0,4 .29,5
Lbfpulg2
+0,125
t=0,01386+0,125=0,1388 pulg=3,52mm
CORAZA
t= P .RS .E−0,4 . P
+C . A
t=29,5
Lbf
pulg2.19 pulg
15000Lbfpulg2 .0,85E−0,4 .29,5
Lbfpulg2
+0,125
t=0,0439 pulg+0,125=0,1689 pulg=4,3mm
PRESIÓN DEL SISTEMA TUBO DE FUEGO
P= S . E . tR+0,6 . t
P=15000 .0,85 .0,13886+0,6 .0,1388
=290,91Psi
PRESIÓN DEL SISTEMA CORAZA
P= S . E . tR+0,6 . t
P=15000 .0,85 .0,168919+0,6 .0,1689
=112,79Psi
ESPESOR REQUERIDO PARA LA CARGA ELÍPTICA
t= P .DS .E−0,4 . P
+C . A
t= 29,5 .382.15000−0,4 .29,5
+1,24 x10−6+0,125
t=0,125