Factibilidad de una planta

DESCRIPCIÓN EL PROYECTO DE INVERSIÓN

La gerencia de producción de la empresa de Procesamiento de aceites vegetales PALMA ACEITERA S.A., para la que Usted trabaja como ingeniero de proyectos, le ha encargado que elabore la factibilidad de un proyecto de ingeniería consistente en la recuperación de condensado del vapor de agua del intercambiador de calor H10 A de la zona de recepción de insumos. El H 10 A es un intercambiador de placas compacto que se encarga de calentar 150 gal/min de agua de proceso desde la temperatura ambiental (unos 25℃) hasta una temperatura de 60℃. El intercambiador de calor está ubicado en un ambiente cerrado dentro de la nave industrial #2 y por lo tanto se considera que las pérdidas de calor son despreciables. El vapor llega al intercambiador de calor en una tubería de Fe de n° de diámetro 2 1/2'' cédula 40 aislada y, gracias a un adecuado diseño, lo hace en condiciones de saturación a una presión de 6 barg. El desarrollo lineal de la tubería de vapor es de 150 m y presenta siete codos de 90°.

Sus consideraciones iniciales indican que la tubería de condensado sería también de fierro negro, roscada y tendría un diámetro de 1 1/2'' cedula 40. Su aislamiento sería de lana de vidrio en cañuelas preformadas de 1 1/2'' de espesor con un protector de acero inoxidable de aproximadamente también 1 mm de espesor. Su recorrido sería paralelo a la línea de vapor y se apoyaría en los mismos soportes. Llegaría al tanque de condensado, el cual se encuentra debidamente aislado y posicionado muy cerca de la caldera dentro de la nave industrial #1. Su desarrollo lineal aproximado y el número de accesorios serían iguales al de la línea de vapor.

Usted ha hecho las averiguaciones pertinentes y conoce lo siguiente:

• Costo del agua (subterránea, pozo propio): 1.5 s/./m3
• Costo del tratamiento químico: 1 S/./m3
• Precio del combustible (R-6): 10 S/./gal
• Eficiencia de la caldera (aproximadamente): 75%

Se ha decidido que la propia compañía se encargaría del montaje de la tubería y el aislamiento lo asumiría un contratista. Respecto a la instalación de la tubería se estima que tomaría unos 15 días y que la ejecutarían 3 personas cuyo salario mensual es de s/. 2,500. Además se conoce lo siguiente:

• Costo tubería 1 ½” cedula 40 (puesto en obra): 20 S/./m lineal
• Costo Codos Fo. No.: S/./unidad
• Los consumibles (teflón, waype, soldadura, peines de roscadora, etc.) se estiman en S/.15 por metro lineal

Con respecto a la ejecución del proyecto, Usted ha recibido la cotización de contratista a cargo del aislamiento:

• Metro lineal (a todo costo): 17 US$
• Accesorios (a todo costo): 17 US$

Los costos de operación y mantenimiento de la instalación se consideran despreciables. La zona de recepción de insumos opera durante todo el año a la misma capacidad y lo hace desde las 6 am a 6 pm todos los días a excepción del día domingo. La vida útil de la instalación se estima en unos 15 años. La tasa mínima de retorno fijada por la compañía para todos sus proyectos es de 6%.

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ANÁLISIS TÉCNICO

Cálculos en el Interior del  Intercambiador de Calor:

• Calor Absorbido por el agua:

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Donde:[pic 36]

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• Calor Cedido por el vapor de  agua:

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Donde:bBshabavz[pic 44]

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• Cálculo del número de Reynolds:[pic 49]

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Donde:[pic 51]

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• Hallamos la rugosidad relativa  (e/D)

Para fiero comercial y D= 1.5 “

[pic 58]

Entonces: e/D = 0.0015

• Hallando el factor de fricción (f)

Para ello utilizamos el diagrama de Moody, con un Reynolds Re de   y una rugosidad relativa e/D de 0.0015[pic 59]

[pic 60]

Entonces f=0.021

Luego para los codos a 90° se tiene:

[pic 61]

Dónde:

        K= Coeficiente de pérdidas menores (accesorios)

Además Le/D = 30

• K=(0.021)(30)= 0.63

• Hallando las pérdidas menores y mayores:

• Menores

= (7) x []= 0.93 /[pic 62][pic 63][pic 64][pic 65]

• = 0.93 /[pic 66][pic 67][pic 68]

• Mayores

=0,021(()=17,47/[pic 69][pic 70][pic 71][pic 72][pic 73]

• =17,47/[pic 74][pic 75][pic 76]

Luego se halla la presión en el tanque:

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Se sabe que 18.40/[pic 78][pic 79][pic 80]

                [pic 81]

                ρ= 902,84 Kg/[pic 82]

• = 18.40[pic 83]

• [pic 84]

De lo anterior encontramos que el condensado que llega al tanque de condensado es líquido comprimido con una presión de 684,712 kPa y una temperatura de 162,78 ºC. Este líquido saldrá del tanque y se encontrará con agua extraída de un pozo y tratada químicamente. Entrarán a la caldera y saldrán con un aumento de entalpía.

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