Taller 4 Movimiento de fluidos a escala Industrial

• Lee detenidamente el siguiente problema.
• Recuerda que debes realizar primero los esquemas correspondientes e indicar los datos.
• Realizar conversiones para tener unidades congruentes.
• Identificar el sistema para la aplicación de las ecuaciones, según sea el caso, explicando porqué se queda o se va cada término.
• Indica la respuesta a cada pregunta planteada.

Taller 4

Movimiento de fluidos a escala Industrial

Parte I: ¿Qué diseño elegir?

Juan Carlos tiene un problema. Haciendo clic en su bolígrafo, miró los cálculos garabateados que cubrían varias páginas esparcidas sobre su escritorio. ¡No creo que esté haciendo esto bien!, pensó con el ceño fruncido. No es posible que tenga que comprar una bomba tan grande, no para la configuración que tenemos en la planta piloto. Ninguna de las otras bombas ahí abajo es tan grande.

“Hola Juan Carlos, me muero de hambre. ¿Vamos a almorzar?” Juan Carlos miró hacia arriba para ver a Raúl, un ingeniero de procesos que había estado trabajando en la planta piloto durante más de cinco años.

“Raúl, siempre tienes hambre. ¿Qué hora es? preguntó Juan Carlos, mirando el reloj de pared mientras hablaba. “Caray, es la 1:17 p.m. ¡Llevo más de dos horas intentando descifrar estas cosas de la bomba! ¡Simplemente no me sale! Mira los números; no hay forma de que necesitemos una bomba tan grande ".

"Déjame ver, tal vez pueda ayudar", dijo Raúl. "Espera, ¿por qué tienes cuatro diagramas diferentes?"

“Porque se me ocurrieron cuatro opciones diferentes para ejecutar la línea alrededor de la unidad de filtración que está entre la leche tanque de almacenamiento y el secador por aspersión”, dijo Juan Carlos. "Mira, aquí tienes mi lista".

Raúl miró la lista. "¿Por qué los diámetros de las tuberías son todos diferentes aquí?"

“Bueno, estaba tratando de que la longitud de la tubería recta fuera lo más corta posible, y resulta que las tuberías más pequeñas pueden caber en áreas que las más grandes no pueden, por lo que no tienen que ser tan largas. Ah, y las válvulas también dependen del diámetro de la tubería. No puedo encontrar codos con brida para una tubería de una pulgada de diámetro en el material correcto; el fabricante tendría que personalizarlos. Y los codos ... bueno, en pocas palabras, estas cuatro configuraciones nos costarán menos. Sabes cómo son los jefes con los costos".

"Sí, bueno, obtienes lo que pagas", dijo Raúl con una sonrisa. “¿Recuerdas el fiasco de la membrana de ultrafiltración del año pasado? ¿Y los termopares que obtuvimos para el tanque de mezcla enchaquetado?

"Uf, no me recuerdes lo de las membranas", clamó Juan Carlos, que había tenido que instalarlas y reemplazarlas. “Arruinó muchos productos buenos y tuve que trabajar horas extra durante un mes para volver a la programación. De todos modos, no quiero ser responsable de la bomba en el piso, como en la planta de jugos en la que hice prácticas ".

"¿Tuviste que poner una bomba en el piso?" Raúl se echó a reír. "¿Qué, lo hiciste demasiado grande?"

"Yo, era un chico nuevo con un título elegante y sin criterio", resopló Juan Carlos. "Poner la bomba en el suelo es lo que estoy tratando de no hacer, ¡así que deja de reírte y ayúdame aquí! "

"Está bien, lo siento", se rio Raúl. “Está bien, tienes que llevar la leche del tanque de almacenamiento al secador por aspersión, ¿verdad? Y la entrada al secador por aspersión está 2,6 m por encima del nivel de la leche en el tanque de almacenamiento. Y la presión en el secador por aspersión es 150 bar ... sabes qué es presión manométrica, ¿no? " Juan Carlos asintió.

"Está bien, genial", dijo Raúl. “Y el tanque de almacenamiento está ventilado, y siempre mantenemos constante el nivel en el tanque. ¿Cuánta leche se moverá? "

"Diez mil litros de leche por hora, como máximo", dijo Juan Carlos. "El secador por aspersión no puede soportar más". "Lo tengo", dijo Raúl. "Bien, ahora solo tienes que averiguar cuánta energía necesita tu bomba".

"Sí, pero este balance de energía no está bien", dijo Juan Carlos. “Y no sé qué sistema de tuberías quiero. Uno de estos sistemas probablemente pierde menos energía por la fricción, ¡pero no sé cuál! "

"Bueno, quiero almorzar", dijo Raúl. “Simplemente escribe el balance general de un sistema de transporte de fluidos y tráelo contigo. Podemos debatir durante el almuerzo ".

Las cuatro opciones de tuberías de Juan Carlos son:

•        Tubos de acero inoxidable de 1,5 pulgadas de diámetro (ε= 1,5 × 10−5 m) con cinco codos con brida de 90 grados (K=0,35) y dos válvulas de compuerta (K=0,2). Longitud total de tubería recta = 360 m

•        Tubos de acero inoxidable de 1,5 pulgadas de diámetro (ε = 1,5 × 10−5 m) con tres codos con brida de 90 grados (K = 0,35) y dos válvulas de compuerta (K = 0,2). Longitud total de tubería recta = 390 m

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