CARACTERIZACIÓN DE LOS FLUIDOS

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Mayo de 2017, San Juan de Pasto- Nariño, Colombia

Universidad Mariana, Facultad de Ingeniería, Programa de Ingeniería de procesos, Séptimo semestre

Acosta M. Carlos H., Delgado P. Daniela S., Guerra M. Maria C.

CARACTERIZACIÓN DE LOS FLUIDOS

Para el caso del aceite extraído de las vísceras abdominales de cuy, se determinó las propiedades requeridas para los próximos cálculos experimentalmente en el laboratorio de química ubicado en la sede Alvernia de la Universidad Mariana obteniendo así los siguientes datos.

Tabla 1. Propiedades del aceite de vísceras abdominales de cuy.

Para determinar las propiedades del vapor suministrado al equipo, se tomó como referencia teórica los valores que se presentan en la colección de tablas y gráficos de termotecnia a su temperatura promedio. Debido a que el vapor suministrado ingresa a una presión de 2 bares se determina mediante las tablas de vapor de Geankoplis que la temperatura a la que ingresa corresponde a 120°C y debido a que el vapor se condensa a 100°C se toma como temperatura de salida.  

Tabla 2. Propiedades del vapor suministrado a 110°C.

TIPO DE MATERIAL Y GEOMETRÍA DE MARMITA

Según Manrique, 2011. Se elige como material de acero inoxidable ASTM A-240/A-240M Grado 304-Calibre 14, dado que es un acero con una buena relación calidad/precio, además es un material resistente al uso y a la corrosión y por higiene se debe implementar este tipo de aceros inoxidables cuando están en contacto directo con materia prima que es destinada para consumo.

La geometría utilizada se compone de dos partes, una superior de forma cilíndrica y en la parte inferior una forma semiesférica denominada casco, esta forma es la más utilizada debido a que es la forma geométrica que mejor soporta los esfuerzos debido a la presión tanto del lado cóncavo, como del lado convexo. Manrique, 2011. Dicha geometría se puede visualizar en la figura 1.

Figura 1. Fuente: este trabajo.[pic 15]

CALCULO DE VOLUMEN REAL

Se necesita conocer el volumen a procesar y para esto se debe conocer la masa de aceite a procesar y la densidad del mismo obteniendo la siguiente expresión.

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DONDE:

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Experimentalmente se determinó que la densidad del aceite es de , pasándolo a las unidades requeridas en la formula se obtiene un valor de  y la cantidad a procesar es de . [pic 21][pic 22][pic 23]

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Según Brearley, 2010. Las marmitas con agitador requieren de un volumen de operación en un 60% del volumen real ocupado por el líquido inicial, pese a esto se toma el volumen de aceite a procesar y se opera con el porcentaje mencionado de la siguiente manera.

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DONDE:

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Teniendo el volumen de aceite se procede a encontrar el volumen real de la siguiente forma.

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CALCULO DIMENSIONES DEL TANQUE DE MARMITA

El volumen del tanque de la marmita está constituido por dos partes según su geometría definida, por ende, va a ser igual a la suma del volumen de un cilindro y el de una semiesfera también llamada casco obteniendo la siguiente expresión.

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Según Vásquez, 2014. Existe un factor de forma para un tanque cilíndrico el cual se reemplaza en la ecuación anteriormente encontrada para el volumen real.

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Mediante la ayuda del programa online Wolfram Alpha se despeja el diámetro de la formula obteniendo la siguiente expresión.

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Se reemplaza el valor del volumen real en la ecuación obteniendo el siguiente valor para el diámetro interior del tanque de la marmita.

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Reemplazando el diámetro encontrado en la fórmula del factor de forma para un tanque cilíndrico se obtiene el siguiente valor para la altura del cilindro.

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Para determinar la altura total del tanque de la marmita se debe tener en cuenta que al ser la parte inferior una semiesfera su altura sería el diámetro encontrado anteriormente sobre 2; es decir el radio, obteniendo la siguiente expresión.

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DONDE:

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Reemplazando valores en la expresión para la altura total se obtiene que.

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Se obtiene las medidas necesarias para dimensionar el tanque de la marmita plasmadas en la siguiente tabla.

Tabla 3. Dimensiones del tanque de la marmita.

CALCULO DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR EN EL PROCESO

Se desea que el aceite que ingrese en la marmita alcance una temperatura de 60°C; dicha temperatura será constante durante todo el proceso. Para encontrar el calor necesario que se debe suministrar se parte de la ecuación general de balance de energía.

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Ya que el sistema presenta un estado estable y cerrado en el cual no se da una reacción química y la energía que entra es igual a la energía que sale, además se evidencia la presencia de un trabajo realizado por el agitador el cual mantiene homogénea la sustancia dentro de la marmita; se obtiene que.

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Debido a que se desea encontrar el calor necesario para alcanzar una temperatura de 60°C en el aceite, se despeja la variable Q obteniendo la siguiente expresión.

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Se conoce que la acumulación se puede encontrar operando la masa, el calor especifico y el diferencial de temperatura de la siguiente forma, dicha operación se reemplaza en la formula anteriormente encontrada obteniendo la siguiente expresión.

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