Proyecto De Suministros Presentacion.docx

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y FORMALES

PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA, MECÁNICA ELÉCTRICA, MECATRÓNICA

“DISEÑO DE UNA LINEA DE VAPOR PARA LA PLANTA DE HARINA DE PESCADO ”

CURSO

:

ALUMNOS

:

Suministros Energéticos

 García Ari José Gustavo  Ticona Ortega Cristhian Marcial DOCENTE

:

SEMESTRE

:

Ing. Carlos Gordillo Andia X

AREQUIPA-PERÚ 2018

1

RESUMEN

Reingeniería e implementación de nuevas tubería de vapor u condensado en la planta de harina de pescado MATARANI, es un trabajo de ingeniería de aplicación, que tiene como objetivos ejecutar un balance de energía térmica en la plata de harina de pescado MATARANI conduce a realizar una reingeniería de diseño de sus instalaciones térmicas.

Este trabajo comienza con la información básica sobre la empresa y el proceso productivo en mención, así como el marco teórico básico necesario para comprender el desarrollo del presente trabajo.

Posteriormente, se procederá a la relación del balance del proceso para el cual, es indispensable realizar un balance de masas y de energía térmica a la planta en estudio

2

ASTRACT

Re-engineering and implementation of new or condensed steam pipe on the ground fishmeal-MATARANI, is a work of engineering application, which aims to run a balance of thermal energy in the s fishmeal leads MATARANI to conduct a re-engineering of their heating systems.

This paper starts with basic information about the company and the production process in question, and the need to understand the development of this work basic theoretical framework.

Later, proceed to balance the relationship process for which it is essential to carry out a mass balance and thermal energy plant in studio

3

1. CAPITULO 01: INTRODUCCIÓN

1.1. ANTECEDENTES en la actualidad, la producción de harina pesado constituye una de las actividades productivas más características de nuestro país , la industria de la harina de pescado ha ido evolucionado lográndose introducir al mercado nuevas harinas con contenidos proteicos más elevados, lo que implicó la introducción de nuevas tecnologías especialmente en el secado de harina .estas nuevas harinas son la harina de prime y la súper prime las cuales actualmente se producen en diferentes plantas de nuestro país ,como también, en la planta de harina de pescado prime tecnológica de alimentos., en la ciudad de Matarían -Mollendo, en la ciudad de matarían. Con los más modernos sistemas de producción existentes hasta esa fecha, algo anteriormente citado hay que agregarle la creciente demanda de harina de pescado prime en el mercado internacional, lo que invita a las diferentes empresas productoras de harina de pescado a invertir en nuevas plantas con tecnologías modernas y eficientes o en su defecto a ampliar las que ya vienen trabajando Por lo tanto, a esto último es a lo que apunta la planta de harina de pescado Tecnológica de Alimentos S.A, es decir, ampliar su capacidad productiva de harina de pescado prime y súper prime dentro de un marco de calidad de producción, eficiencia energética térmica y protección del medio ambiente, con lo cual se debería consolidar la presencia y acometividad ya ganada en el mercado internacional en los pocos años con los que viene operando la planta en estudio

4

1.2. UBICACIÓN Cuanta con una licencia de operación de 140 TM por hora .A finales del 2008 se modificó el proceso de FAQ a secado al vapor produciendo haría de alto contenido proteico y aceite de pescado. El secado se realiza en tres homogenizado (tipo rota discos), secador rotatubos y secado por aire caliente. Caleta Chiguas S/N KM 6.5 Carretera Mollendo Matarani-Mollendo

1.2.1. CARACTERÍSTICAS GEOGRÁFICAS La zona geográfica donde se ubica la empresa Tecnológica de Alimentos S.A, en la costa sur de nuestro litoral Peruano en un sitio estratégico para la exportación de la harina de pescado, el clima es templado en enero febrero y marzo y el resto del año es nublado.

5

1.3. OBJETIVOS 1.3.1. OBJETIVO PRINCIPAL Diseño de una línea de vapor para una fábrica de harina de pescado. 1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Conocer analizar y difundir los conceptos básicos y nuevas tecnologías del manejo y uso de vapor.



Aplicación de vapor en la agilización de los diferentes procesos de producción



Adquirir el conocimiento de las diferentes normas técnicas para la distribución y utilización de vapor

 

Realizar una descripción de las características del proyecto enmarcando los conceptos teóricos necesarios para su desarrollo. Elaborar el diseño térmico del equipo así como seleccionar los componentes necesarios para su funcionamiento.

1.4. HIPÓTESIS Con la aplicación de la tecnología y principios básicos de la optimización del uso de vapor, es probable que se obtenga beneficios de ahorro en la generación de vapor

6

2. CAPITULO 03: DIAGNOSTICO ACTUAL DE LA PRODUCCIÓN Y GENERACIÓN DE VAPOR

2.1. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO PRODUCTIVO DE LA HARINA DE PESCADO El proceso productivo comprende desde la etapa de extracción de la materia prima en el mar hasta la elaboración de la harina y aceite de pescado en la planta industrial La materia prima es un recurso altamente perecedero y su conversión en forma de harina da lugar a un producto estable, con un elevado contenido proteico, que resiste casi por completo la alteración durante almacenamientos de meses e incluso años, lógicamente diferenciando las diferentes cualidades de harina que se produce en nuestro país. Su contenido en aceite debe reducirse a menos del 15% en la harina. En la planta tecnológica de alimentos S.A. Se produce harían de pescado prime, la cual para su obtención ha tenido que pasar diferentes procesos que describiremos a continuación. A continuación se ve el diagrama de flujo y la explicación de cada uno de estos procesos.

7

Recepción de Materia Prima El proceso se inicia con la descarga del pescado de las bolicheras en pozas denominadas chatas, situadas en el mar. De allí el pescado es enviado a la planta, conjuntamente con agua de mar, mediante bombas de alto caudal. Recuperación En la fábrica, la materia prima es separada del agua de bombeo, recuperándose de esta, el aceite crudo y la materia sólida presente; luego el pescado es pesado y enviado a unas pozas, donde se obtienen dos fracciones: una sólida y otra liquida (sanguaza). La fracción sólida de la materia prima conjuntamente con los sólidos recuperados de la sanguaza se transporta a los cocinadores. Cocción Con la cocción se coagulan las proteínas (sólido), así es capaz de soportar la presión que se requiere para separar el aceite y los residuos viscosos. Mediante la coagulación se libera

8

asimismo la gran proporción de agua retenida, así como los depósitos de lípidos del tejido muscular. El método más común consiste en cocer el pescado en un aparato de vapor por el que pasa de modo continuo. El calor suele transmitirse directamente a una camisa y un transportador calentado (tornillo rotativo); también se realiza la admisión de vapor directo. La materia prima es calentada hasta 90 o 100 ºC en un periodo de tiempo variable de15 a 20 minutos Prensado La materia, después de la cocción, ha de soportar una presión relativamente alta que se requiere para extraer eficazmente el aceite. La prensa funciona a una temperatura alta, ello influye en la viscosidad del aceite y facilita su absorción de la pasta. Del prensado se obtienen: el 'caldo de prensa' y la 'torta de prensa'. El 'caldo de prensa' se mezcla con la sanguaza y pasa a un separador de sólidos. Los sólidos resultantes de la separación pasan a incrementar la 'torta de prensa', y el líquido es enviado a la zona de centrifugación. Con la centrifugación se obtienen dos cosas: una acuosa, denominada “agua de cola”, que se envía a los evaporadores; y otra de aceite, que es almacenada en tanques para su posterior traslado a una refinería de aceite. Evaporación Durante la evaporación se concentra el 'agua de cola' entre un 6 - 7% de sólidos hasta una concentración de 32 - 50% de soluble de pescado. La evaporación de los residuos viscosos líquidos requiere un control de la temperatura para impedir la degradación de las vitaminas solubles en agua (no superior a 130 ºC).El concentrado obtenido es almacenado en tanques para después adicionarlos a la masa prensada antes de ingresar al secador y obtener la harina propiamente dicha. Secado La torta integral es secada hasta una humedad aproximada de 10%. El secado se realiza a fuego directo, en el cual la energía para la evaporación es provista por una corriente de gases de combustión diluidos con aire secundario que se ponen en contacto con el material a secar. Se debe tener en cuenta el control de la combustión, pues los productos de ella pueden contaminar la harina. La temperatura del aire de calentamiento varía entre 500- 600 ºC. Almacenamiento

9

La harina de pescado tiene dos presentaciones finales: en polvo y en pellets. La harina en polvo es envasada en sacos de polipropileno (50 Kg); la harina pelletizada tiene forma de gránulos, su principal ventaja es la facilidad de su transporte ya que no necesita envase, lo cual representa un ahorro significativo. Muchas empresas utilizan las dos presentaciones de acuerdo a los requerimientos del comprador y a las condiciones de embarque.

RESUMEN DEL BALANCE DE MASAS A continuación se ve el balance de masas para un procesamiento de 140 toneladas por hora en la planta; de estas 140 toneladas de pescado se obtiene 31.35 toneladas de harina de pescado

10

y 6.3 toneladas de aceite de pescado, donde se observa en el siguiente diagrama resumido.

11

DESCRIPCIÓN DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA En la empresa que se ha visitado hemos visto lo siguientes equipos para la producción de harina de pescado y que además utilizan como fuente de energía vapor, que a continuación se ve en la siguiente tabla. EQUIPOS

MARCA

CAPACIDAD

cocina # 1

FAMIA

50 tn/h

cocina # 2

ATLAS STORD

51 tn/h

cocina # 3

ATLAS STORD

52 tn/h

secador rcd #1

3500 kg/h

secador rcd #2

3500 kg/h

secador rcd #3

3500 kg/h

secador rtd #1

EMERSON

7000 kg/h

secador rtd #2

ENERCOM

700 kg/h

(*) La capacidad de los secadores se da en Kg/ h de evaporación.

12

3. CAPITULO 04: INGENIERÍA DEL PROYECTO 3.1. SISTEMA DE GENERACIÓN DE VAPOR Actualmente en la planta se encuentran instalados siete (07) calderos de los cuales Cinco (05) están operativos y son los que cubren la demanda de la planta y dos (02) están en reserva o stand by. A continuación vemos los datos de los calderos que se tienen en la planta en la siguiente tabla: N°

MARCA

PRESIÓN

CAPACIDAD

(PSI)

(BHP)

1

-

125

700

2

Kewanee

125

700

3

-

125

1000

4

Power Master

125

900

5

Power Master

125

900

6

-

125

900

7

Cleaver brooks

125

900

OTROS DATOS Todas las calderas tienen una antigüedad aproximada de 15 años. El combustible que utilizan es R-500. El tipo de calderas, todas son piro tubulares. 3.1.1. CONSUMO DE COMBUSTIBLE Para determinar el consumo de combustible de cada caldero, lo realizaremos a partir de la capacidad de cada caldera (BHP). Para determinar el consumo de combustible Tenemos: 𝑚𝑐 =

13

𝑚𝑣 (ℎ𝑔 − ℎ𝑓) 𝜂𝐶𝐴𝐿𝐷 ∗ 𝑃𝐶

Dónde: 𝑚𝑣: Flujo de combustible Kg/hr ℎ𝑔: Entalpia de vapor saturado a 8.5 Bar ℎ𝑓: Entalpia de agua de alimentación a 60°C 𝜂𝐶𝐴𝐿𝐷 : Eficiencia del caldero; para nuestro caso estamos asumiendo 85 %

Teniendo en cuenta los siguientes datos: Tipo de combustible: En este caso será Residual 500; donde su poder calorífico es de 17520

𝐵𝑇𝑈 𝐿𝑏

o 40756

𝐾𝐽 𝐾𝑔

según PETROPERU.

CALDERO 01 (STAND BY) Capacidad: 700 BHP <> 10892

𝐾𝑔 ℎ

10892 (2775.15 − 251.15) 0.85 ∗ 40756 𝐾𝑔𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑚𝑐 = 793.57 ℎ 𝑚𝑐 =

CALDERO 02 (STAND BY)

Capacidad: 700 BHP <> 10892

𝐾𝑔 ℎ

10892 (2775.15 − 251.15) 0.85 ∗ 40756 𝐾𝑔𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑚𝑐 = 793.57 ℎ 𝑚𝑐 =

CALDERO 03 Capacidad: 1000 BHP <> 15560

𝐾𝑔 ℎ

15560 (2775.15 − 251.15) 0.85 ∗ 40756 𝐾𝑔𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑚𝑐 = 1133.67 ℎ 𝑚𝑐 =

14

CALDERO 04 Capacidad: 900 BHP <> 14004

𝐾𝑔 ℎ

14004 (2775.15 − 251.15) 0.85 ∗ 40756 𝐾𝑔𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑚𝑐 = 1020.30 ℎ 𝑚𝑐 =

CALDERO 05 Los calderos 04, 05, 06, 07 tienen la misma capacidad por lo que el consumo aproximado de combustible de cada uno será: 𝑚𝑐 = 1020.30

𝐾𝑔𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 ℎ

En el siguiente cuadro tenemos un resumen del consumo de combustible de cada caldera.

CALDERO

* Calderos en Stand By

15

CONSUMO DE COMBUSTIBLE

1*

793.57 𝐾𝑔/ℎ

2*

793.57 𝐾𝑔/ℎ

3

1133.67 𝐾𝑔/ℎ

4

1020.30 𝐾𝑔/ℎ

5

1020.30 𝐾𝑔/ℎ

6

1020.30 𝐾𝑔/ℎ

7

1020.30 𝐾𝑔/ℎ

TOTAL

6802.01 𝐾𝑔/ℎ

Por lo tanto el consumo total de combustible de las calderas sin considerar las de STAN BY es 5214.8 𝐾𝑔/ℎ de combustible. 3.1.2. TANQUE DE COMBUSTIBLE Actualmente en la planta cuenta con un tanque de combustible diario de una capacidad de 49000 galones de Residual 500 (R500); y un tanque de combustible de mayor capacidad de 130 000 galones de R500.

Consumo Diario El consumo diario de combustibles, como se vio en la sección anterior es de 5214.8 𝐾𝑔/ℎ de combustible R500. ρR500=900Kg/m3 Convirtiéndolo a galones será: 𝑉=

𝑚̇𝑐𝑜𝑚𝑏 𝜌

𝑉=

5214.8 900

𝑉 = 5.7943

𝑚3 𝐺𝑎𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠 <> 1 530.69 ℎ𝑟 hr

El consumo diario de combustible será: 𝐺𝑎𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠 ∗ 24 ℎ𝑟 hr 𝐺𝑎𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐷𝑖𝑎𝑟𝑖𝑜 = 36736.56 dia 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐷𝑖𝑎𝑟𝑖𝑜 = 1 530.69

Lo que el tanque de combustible existente de 49000 galones es más que suficiente para el consumo de un día.

16

3.2. CALCULO DE ABLANDADORES DE AGUA Cálculos y selección del ablandador Para seleccionar el ablandador hay que tener conocimiento acerca de los siguientes parámetros Dureza total

120

Total de sólidos disueltos en ppm 1500 ph

8

Tiempo de trabajo

24 horas

Flujo en gmp

21

Caudal requerido 𝐺𝑎𝑙 𝑚𝑖𝑛

Caudal = 21

× 1440

𝑖𝑛 𝑑𝑖𝑎

𝐺𝑎𝑙 𝑑𝑖𝑎

= 30240

Tipo de resina En nuestro caso tomamos una resina DOWEX-HCR-S, ya que tiene una alta capacidad de intercambio Fuga de dureza y dosificación de regenérate Dosificación de regenérate 15 lbs NaCl/pie^3 Fuga de dureza 5 ppm como CaCo3 Capacidad de intercambio requerida 𝑅𝐴𝑁𝑂𝑆

𝑘𝑔

C.I.R. =DUREZA TOTALXCAUDALX17.1𝑃𝑃𝑀𝐺 𝑋 1000𝑔𝑟𝑎𝑛𝑜𝑠 𝑘𝑔

C.I.R=212.21𝑑𝑖𝑎 Ciclo de regeneración Por conveniencia tomaremos ciclos de tres días de 24 horas de este modo las resinas estarán funcionando un período de tiempo relativamente largo

17

3.3. CALCULO DEL TANQUE DESGASIFICADOR Un criterio recomendable desarrollado en clases para obtener el agua de reserva y la capacidad del tanque es, el de almacenar una cantidad mínima de agua para sostener la evaporación en la caldera por lo menos durante 20 minutos.

Para nuestro diseño consideramos de los calderos 03, 04, 05, 06, 07 que tienen una capacidad en conjunto de 4600 BHP, lo que se transforma en flujo de vapor.

1𝐵𝐻𝑃 = 15.65

𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 ℎ𝑟

Por lo que: 4600 𝐵𝐻𝑃 ∗ 15.65

𝐾𝑔 Kg litros = 71990 <> 71990 ℎ𝑟 𝐻𝑟 𝐻𝑟

Para un tiempo de 20 minutos tenemos:

71990

litros 1 ∗ ℎ𝑟 = 23996.6 litros <> 24 m3 h𝑟 3

El taque desgasificador no debe estar en ningún momento lleno hasta el tope, por lo tanto, este volumen calculado debe ser el 70 % (por recomendaciones dadas en clase). Esto con la finalidad de dejar el 30 % libre del tanque. Por lo tanto: 𝑉𝑇𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 =

24 3 m 0.7

𝑉𝑇𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 = 34,28 m3

18

Para determinar las dimensiones del tanque desgasificador tenemos una relación de: 𝐿 = 1.75𝐷, por recomendaciones dadas en clase. Por lo que las dimensiones del tanque serán:

𝜋𝐷 2 𝜋𝐷 3 𝑉= 𝐿= 1.75 4 4 3

𝐷=√

3 4 ∗ 34,28 4𝑉 =√ 1.75 ∗ 𝜋 1.75 ∗ 𝜋

𝐷 = 2.92 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝐿 = 5.11 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠

La altura a la que se debe ubicar el tanque de desgasificador es de aproximadamente de 2.80 metros. Según norma 3.4. CALCULO DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE VAPOR Para la determinación de los diámetros de la tubería de vapor, se han separado por las áreas de proceso que existen en la planta, los cuales son: 

Área de Cocina

19



Área de Secadores RCD



Área de Secadores RTB

Además deberá considerarse el diseño de la res desde las calderas hacia el manifold o distribuidor de vapor. Una vez que se tenga el diseño preliminar de la red de vapor se debe determinar el diámetro de cada tubería.

20

3.4.1. CALCULO DE TUBERÍAS PARA EL ÁREA DE COCINAS 4×𝑀×𝑣 𝐷=√ 3600 × 𝜋 × 𝑤 Donde: D = diámetro interno de la tubería M = Flujo másico de vapor v = volumen especifico a presión de trabajo (𝑚3 /𝑘𝑔) W =velocidad del fluido (m/seg)

Tramo B-F, C-E, C-D. CALCULO DE TUBERIAS SEGÚN VELOCIDADES RECOMENDADAS Datos W= 30 m/seg 𝑣8.5𝑏𝑎𝑟𝑟 =0.204 𝑚3 /𝑘𝑔 M=14500 (lb/hr)=6590.9(Kg/hr) 4 × 6590.9 × 0.204 𝐷=√ 3600 × 𝜋 × 30 D =0.1673m=167,37mm=6.59”

Calculo del espesor 𝑃×𝐷𝑖

𝑡 = 2(𝑆×𝐸−𝑃×𝑌) + 𝐶

Formula

Donde: t= espesor mínimo de la tubería P=Presión interna de diseño P=1.5× 𝑃𝑇 P=1.5× 8.5 ×

21

14.7 =187.4 psi 1

D = diámetro interno de la tubería E=Eficiencia de la junta soldada E=0.6 Y=Valor constante según tipo de material de la tubería y la temperatura que soporta Y=0.4 C= espesor adicional por resistencia mecánica, corrosión y erosión C =0.05 pulg , cuando 𝐷𝑖 < 1 𝑝𝑢𝑙𝑔 C =0.065pulg, cuando 𝐷𝑖 > 1 pulg Remplazando los datos 𝑃×𝐷𝑖

𝑡 = 2(𝑆×𝐸−𝑃×𝑌) + C

𝑡=

187.4 × 7 + 0.065 2(15000 × 0.6 − 187.4 × 0.4) t=0.1384 pulg

Calculo del tramo (A-B) Por caída de presión método dual 𝐹=

𝐹1 − 𝐹2 𝐿

L=151.74 pies Agregando un 10% por pérdidas 𝐿10%= 166.92 𝑝𝑖𝑒𝑠 = 50.87 m 𝑃𝑡𝑟𝑎𝑏= 8.5 𝑏𝑎𝑟 100 pies -------------0.3 PSI 166.92----------------X

22

𝑋=

166.92 × 0.3 100

X=0.5 =0.034 bar 𝐹1 = 78.61 𝐹2 = 78.069 78.61 − 78.069 50.87

𝐹=

F=0.0106 𝐿𝐵 1𝐾𝑔

𝐾𝑔

M=43500𝐻𝑟(2.2𝐿𝑏) = 19772.7𝐻𝑟

De tablas sacamos: Ø=250 mm=10pulg X=21576 Y=118.23 𝑉𝑉 =

𝑉𝑉 =

𝑌×𝑣 1

118.23 × 0.204 1

𝑉𝑉 = 24.11 𝑚/𝑠𝑒𝑔

Calculo del espesor 𝑃×𝐷𝑖

𝑡 = 2(𝑆×𝐸−𝑃×𝑌) + 𝐶

Formula

Donde: t= espesor mínimo de la tubería P=Presión interna de diseño P=1.5× 𝑃𝑇 P=1.5× 8.5 ×

23

14.7 =187.4 psi 1

D = diámetro interno de la tubería E=Eficiencia de la junta soldada E=0.6 Y=Valor constante según tipo de material de la tubería y la temperatura que soporta Y=0.4 C= espesor adicional por resistencia mecánica, corrosión y errosion C =0.05 pulg , cuando 𝐷𝑖 < 1 𝑝𝑢𝑙𝑔 C =0.065pulg, cuando 𝐷𝑖 > 1 pulg Remplazando los datos 𝑃×𝐷𝑖

𝑡 = 2(𝑆×𝐸−𝑃×𝑌) + C

𝑡=

187.4 × 10 + 0.065 2(15000 × 0.6 − 187.4 × 0.4) t=0.17pulg

3.4.2. CALCULO DE TUBERÍA PARA EL ÁREA DE SECADORES RCD

4×𝑀×𝑣 𝐷=√ 3600 × 𝜋 × 𝑤 Donde: D = diámetro interno de la tubería M = Flujo másico de vapor v = volumen especifico a presión de trabajo (𝑚3 /𝑘𝑔)

24

W =velocidad del fluido (m/seg)

Tramo B-F, C-E, C-D. CALCULO DE TUBERIAS SEGÚN VELOCIDADES RECOMENDADAS Datos W= 30 m/seg 𝑣8.5𝑏𝑎𝑟𝑟 =0.204 𝑚3 /𝑘𝑔 M=14100 (lb/hr)=6409.1(Kg/hr) 4 × 6409.1 × 0.204 𝐷=√ 3600 × 𝜋 × 30 D =0.124m=124.15mm=4.88” Calculo del espesor 𝑃×𝐷𝑖

𝑡 = 2(𝑆×𝐸−𝑃×𝑌) + 𝐶

Formula

Donde: t= espesor mínimo de la tubería P=Presión interna de diseño P=1.5× 𝑃𝑇 P=1.5× 8.5 ×

14.7 =187.4 psi 1

D = diámetro interno de la tubería E=Eficiencia de la junta soldada E=0.6 Y=Valor constante según tipo de material de la tubería y la temperatura que soporta Y=0.4 C= espesor adicional por resistencia mecánica, corrosión y erosión C =0.05 pulg , cuando 𝐷𝑖 < 1 𝑝𝑢𝑙𝑔 C =0.065pulg, cuando 𝐷𝑖 > 1 pulg

25

Remplazando los datos 𝑃×𝐷𝑖

𝑡 = 2(𝑆×𝐸−𝑃×𝑌) + C

𝑡=

187.4 × 5 + 0.065 2(15000 × 0.6 − 187.4 × 0.4) t=0.1175 pulg

Calculo del tramo (A-B) Por caída de presión método dual 𝐹=

𝐹1 − 𝐹2 𝐿

L=86.6pies Agregando un 10% por pérdidas 𝐿10%= 95.25 𝑝𝑖𝑒𝑠 = 29.03 m 𝑃𝑡𝑟𝑎𝑏= 8.5 𝑏𝑎𝑟 𝑟 100 pies -------------0.3 PSI 95.25

----------------X

𝑋=

95.25 × 0.3 100

X=0.2857=0.0194 bar 𝐹1 = 78.61 𝐹2 = 78.292 𝐹=

78.61 − 78.292 29.03 F=0.0101

𝐿𝐵 1𝐾𝑔

𝐾𝑔

M=42300𝐻𝑟(2.2𝐿𝑏) = 19226.27𝐻𝑟

De tablas sacamos: Ø=250 mm=10pulg X=21576 Y=118.23

26

𝑉𝑉 =

𝑉𝑉 =

𝑌×𝑣 1

118.23 × 0.204 1

𝑉𝑉 = 24.11 𝑚/𝑠𝑒𝑔

Calculo del espesor 𝑡=

𝑃×𝐷𝑖 2(𝑆×𝐸−𝑃×𝑌)

+𝐶

Formula

Donde: t= espesor mínimo de la tubería P=Presión interna de diseño P=1.5× 𝑃𝑇 P=1.5× 8.5 ×

14.7 =187.4 psi 1

D = diámetro interno de la tubería E=Eficiencia de la junta soldada E=0.6 Y=Valor constante según tipo de material de la tubería y la temperatura que soporta Y=0.4 C= espesor adicional por resistencia mecánica, corrosión y erosión C =0.05 pulg , cuando 𝐷𝑖 < 1 𝑝𝑢𝑙𝑔 C =0.065pulg, cuando 𝐷𝑖 > 1 pulg Remplazando los datos 𝑃×𝐷𝑖

𝑡 = 2(𝑆×𝐸−𝑃×𝑌) + C

𝑡=

27

187.4 × 10 + 0.065 2(15000 × 0.6 − 187.4 × 0.4)

t=0.17pulg 3.4.3. CALCULO DE TUBERÍA PARA EL ÁREA DE SECADORES RTB

4×𝑀×𝑣 𝐷=√ 3600 × 𝜋 × 𝑤 Donde: D = diámetro interno de la tubería M = Flujo másico de vapor v = volumen especifico a presión de trabajo (𝑚3 /𝑘𝑔) W =velocidad del fluido (m/seg)

Tramo B-C, B-D. CALCULO DE TUBERIAS SEGÚN VELOCIDADES RECOMENDADAS Datos W= 30 m/seg 𝑣8.5𝑏𝑎𝑟𝑟 =0.204 𝑚3 /𝑘𝑔 M=30000(lb/hr)=13636.4(Kg/hr)

𝐷=√

4 × 13636.4 × 0.204 3600 × 𝜋 × 30

D =0.18109m=181.1mm=7.129”

28

Calculo del espesor 𝑃×𝐷𝑖

𝑡 = 2(𝑆×𝐸−𝑃×𝑌) + 𝐶

Formula

Donde: t= espesor mínimo de la tubería P=Presión interna de diseño P=1.5× 𝑃𝑇 P=1.5× 8.5 ×

14.7 =187.4 psi 1

D = diámetro interno de la tubería E=Eficiencia de la junta soldada E=0.6 Y=Valor constante según tipo de material de la tubería y la temperatura que soporta Y=0.4 C= espesor adicional por resistencia mecánica, corrosión y erosión C =0.05 pulg , cuando 𝐷𝑖 < 1 𝑝𝑢𝑙𝑔 C =0.065pulg, cuando 𝐷𝑖 > 1 pulg Remplazando los datos 𝑃×𝐷𝑖

𝑡 = 2(𝑆×𝐸−𝑃×𝑌) + C

𝑡=

187.4 × 8 + 0.065 2(15000 × 0.6 − 187.4 × 0.4) t=0.1489 pulg

29

Calculo del tramo (A-B) Por caída de presión método dual 𝐹=

𝐹1 − 𝐹2 𝐿

L=62.17 pies Agregando un 10% por pérdidas 𝐿10%= 68.4 𝑝𝑖𝑒𝑠 = 20.1 m 𝑃𝑡𝑟𝑎𝑏= 8.5 𝑏𝑎𝑟 𝑟 100 pies -------------0.3 PSI 68.4--------------------X

𝑋=

68.4 × 0.3 100

X=0.2052 =0.014 bar 𝐹1 = 78.61 𝐹2 = 78.292 𝐹=

78.61 − 78.292 20.1 F=0.0158

𝐿𝐵 1𝐾𝑔

𝐾𝑔

M=60000 𝐻𝑟(2.2𝐿𝑏) = 27272.7 𝐻𝑟

De tablas sacamos: Ø=300 mm=12pulg X=37795 Y=144.6 𝑉𝑉 =

𝑉𝑉 =

𝑌×𝑣 1

144.6 × 0.204 1

𝑉𝑉 = 29.5𝑚/𝑠𝑒𝑔

30

Calculo del espesor 𝑃×𝐷𝑖

𝑡 = 2(𝑆×𝐸−𝑃×𝑌) + 𝐶

Formula

Donde: t= espesor mínimo de la tubería P=Presión interna de diseño P=1.5× 𝑃𝑇 P=1.5× 8.5 ×

14.7 =187.4 psi 1

D = diámetro interno de la tubería E=Eficiencia de la junta soldada E=0.6 Y=Valor constante según tipo de material de la tubería y la temperatura que soporta Y=0.4 C= espesor adicional por resistencia mecánica, corrosión y errosion C =0.05 pulg , cuando 𝐷𝑖 < 1 𝑝𝑢𝑙𝑔 C =0.065pulg, cuando 𝐷𝑖 > 1 pulg Remplazando los datos 𝑃×𝐷𝑖

𝑡 = 2(𝑆×𝐸−𝑃×𝑌) + C

𝑡=

187.4 × 12 + 0.065 2(15000 × 0.6 − 187.4 × 0.4) t=0.191pulg

31

32