GUIA DE SELECCION DE EVAPORADORES

UNIVERSIDAD NACIONAL[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4][pic 5]

“PEDRO RUIZ GALLO”

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS

ALIMENTARIAS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA

GUIA DE SELECCIÓN DE EVAPORADORES PARA PROCESOS INDUSTRIALES

I.- RESUMEN

En este trabajo monográfico se realizó una investigación en fuentes primarias y secundarias para elaborar una guía de selección de evaporadores para la industria química y alimentaria.

En la monografía se hace una revisión de los fundamentos teóricos de la evaporación, así como de los diferentes tipos de evaporadores industriales, para finalmente elaborar una guía de selección de los evaporadores de acuerdo a diferentes criterios.

La monografía empieza con una teoría básica de evaporación, indicando los principales parámetros para el buen funcionamiento de un evaporador. Luego se estableció los requerimientos básicos de un sistema de evaporación. Enseguida se da a conocer los principales tipos de evaporadores, indicando  las características principales de cada uno. Finalmente se termina la monografía elaborando una guía para la selección de evaporadores.

En la guía se da algunas recomendaciones generales, luego se establece algunas recomendaciones dadas por la empresa APV, una subsidiaria de SPX Flow Technology. Se termina con algunas recomendaciones prácticas.

Este trabajo ayuda a especificar correctamente un sistema de evaporación para un requerimiento particular, y de esta manera disminuir los costos de operación por un menor consumo de energía.

ABSTRACT

In this monograph was conducted research in primary and secondary sources to develop a guide for selecting evaporators for chemical and food industry.

The paper is a review of the theoretical foundations of evaporation, as well as different types of industrial evaporators, to finally produce a guide for selecting evaporators according to different criteria.

The monograph begins with a basic theory of evaporation, indicating the main parameters for the proper functioning of an evaporator. Then he established the basic requirements of an evaporation system. Then disclosed the main types of evaporators, indicating the main features of each. Finally, the paper ends developing a guide for selecting evaporators.

The guide gives some general recommendations, then sets some recommendations given by the company APV, a subsidiary of SPX Flow Technology. It ends with some practical recommendations.

This work helps to correctly specify an evaporation system for a particular requirement, and thus reduce operating costs by consuming less energy.

II.-  INTRODUCCIÓN

La sociedad industrial en la cual vivimos ha dependido del abastecimiento del petróleo y gas como su principal fuente de energía. Estas fuentes son no renovables, y se tiene conocimiento de observadores expertos que la producción de esos combustibles tiende a disminuir e inclusive desaparecer en el próximo siglo. Posiblemente, el problema más importante que debemos encarar en los próximos años en forma inmediata es desarrollar fuentes alternativas de energía en suficiente cantidad para evitar serios problemas económicos y sociales. Sin embargo, en forma paralela, la eficiente utilización de las fuentes actuales de energía ayudara a extender el tiempo que permitirá desarrollar nuevas fuentes de energía. Aproximadamente 25% del costo de los productos es el costo de la energía para operar las plantas industriales. La energía es el elemento que crece más rápido en el costo de manufactura (Farin, W.G.; 2006).

La especificación adecuada, el diseño y operación de un sistema de evaporación ayudará a reducir los costos de producir un producto por evaporación. La modernización de sistemas de evaporación existentes es un área fructífera para lograr reducir los requerimientos de energía.

        Algunos problemas que aparecen durante la evaporación incluye:

• Alta viscosidad del producto
• Sensibilidad al calor
• Formación y deposición de incrustación

Los evaporadores han sido desarrollados para resolver uno o más de estos problemas. En vista de la gran cantidad de tipos de evaporadores que están disponibles, la selección del equipo para una aplicación particular solo puede realizarse después de un análisis detallado de todos los factores pertinentes que se presentan.

Por lo expuesto, buscando información bibliográfica diversa se presenta una guía para especificar adecuadamente un evaporador para la industria química o alimentaria. De esta manera se contribuye al ahorro de energía, que es problema que repercute inmediatamente en el costo de manufactura de los productos químicos o alimenticios.

2.1.- SITUACION PROBLEMATICA

El diseño correcto de un evaporador para uso industrial (industria química, agroindustria e industria alimentaria), comprende la selección y dimensionamiento del mismo. En los libros especializados de diseño de equipos de procesos se encuentra con detalle los cálculos correspondientes al dimensionamiento de distintos evaporadores pero no hay una guía práctica que ayude a la primera etapa de diseño que es la selección del evaporador adecuado para cada servicio particular. El diseño adecuado, que incluye la etapa de selección, asegurará en parte un ahorro considerable de energía, lo cual representará un menor costo de operación, muy importante en estos días donde el costo de energía representa una parte muy significante del costo de operación de una planta industrial.

 ANTECEDENTES

En el Manual del Ingeniero Químico de Perry en la sección 11, describe algunos tipos de evaporadores y presenta el diseño térmico de ellos. De igual forma Walas y Couper, en el texto Selección y Diseño de equipos de Procesos Químico, solo describe un número mayor de evaporadores industriales y da algunos parámetros para su dimensionamiento. Revisando otros textos especializados tienen la misma información. En el manual de evaporadores del fabricante APV, subsidiaria de SPX, presenta una guía de selección de evaporadores en base a la viscosidad y a la tendencia de incrustación, pero aun así no se considera una guía completa.

2.2.- PROBLEMA

        Se considera pertinente elaborar una guía completa para seleccionar el tipo adecuado de evaporador para un servicio en particular en la industria química o alimenticia. Al mismo tiempo en esta guía se dará algunas recomendaciones de operación que permitan ahorrar energía, lo cual representa una disminución del costo de operación.

Para resolver el problema se va a utilizar como método de investigación el proceso de búsqueda de información, tanto de fuentes primarias como de fuentes secundarias.

2.3.- OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

• Elaboración de una guía para la selección de evaporadores.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Conocer la teoría básica de evaporación.

• Conocer los requerimientos básicos del sistema.

• Conocer los principales tipos de evaporadores.

2.4.- JUSTIFICACION E IMPORTANCIA DEL ESTUDIO

        La elaboración de una guía de selección de evaporadores permitirá dar el primer paso para el diseño correcto de un sistema de evaporación para ser aplicados en la concentración de soluciones en las industrias químicas, farmacéuticas, alimentaria, etc. La selección adecuada permitirá un ahorro significativo de energía. En estos tiempos de un alto costo de energía, un pequeño ahorro representa una disminución importante en el costo de operación de la planta industrial.

III.- FUNDAMENTO TEORICO

CAPITULO I

GUIA PARA LA SELECCIÓN DE EVAPORADORES

1.1.-  Guía general

El desarrollo rápido de las industrias de proceso y de nuevos productos ha proporcionado muchos líquidos con una amplia gama de propiedades físicas y químicas que requieren concentración por evaporación. El tipo de equipo usado depende en gran medida del método de aplicación de calor al licor y el método de agitación. El calentamiento puede ser directo o indirecto. El calentamiento directo está representado por la evaporación solar y por la combustión sumergida de un combustible. En el calentamiento indirecto, es el calor, generalmente proporcionado por la condensación de vapor de agua, que pasa a través de la superficie de calentamiento del evaporador.

Algunos problemas que aparecen durante la evaporación incluye:

• Alta viscosidad del producto
• Sensibilidad al calor
• Formación y deposición de incrustación

Los evaporadores han sido desarrollados en un intento de solucionar uno o más de estos problemas. En vista de la gran cantidad de tipos de evaporador que están disponibles, la selección del equipo para una aplicación particular solo puede realizarse después de un análisis detallado de todos los factores pertinentes que se presentan. Estos factores serán, las propiedades del líquido a evaporar, los costos de capital y funcionamiento, capacidad, volumen retenido y tiempo de residencia. La selección de evaporadores ha sido discutida ampliamente por Moore y Hesler, y Parker. Parker ha intentado probar la idoneidad de cada diseño básico tratando los problemas encontrados en la práctica, y la información básica que se presenta en la Tabla 1.

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