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V&R CONSULTORIA E PROJETOS LTDA Ramon Orlando Villarreal. Ing. Azucarero. Maringá-PR,04 de Febrero de 2019. INFORMACIONES COMPLEMENTARES SOBRE DIMENSIONAMIENTO DE TANQUE FLASH DE CLARIFICADOR DE JUGO Hoja de cálculo elaborada en Excel por el Ing. Orlando Martínez “ALGUNOS CALCULOS Y CRITERIOS SOBRE LOS TANQUES FLASH”. https://www.linkedin.com/feed/update/urn:li:activity:6493231063744204800 Hoja de Cálculo de Tanque Flash Modelo COPERSUCAR. Doc. N° : 19-V&R-04-034-ET-EXC-002-00 https://www.linkedin.com/feed/update/urn:li:activity:6493231063744204800 Página 1 de 15 rov1958@gmail.com Ramón Orlando Villarreal V&R CONSULTORIA E PROJETOS LTDA. Sumário 1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................................. 2 2 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. SINTESIS Y COMENTÁRIOS ..................................................................................... 3 2.1 BIBLIOGRAFÍA HASTA EL AÑO 2000 .......................................................................................................... 3 2.1.1 MODELOS DE TANQUE FLASH CONVENCIONALES ............................................................................ 3 2.1.2 FORMULAS DE CÁLCULOS DE TANQUE FLASH CONVENCIONALES ................................................... 5 2.1.3 TANQUE FLASH COPERSUCAR ........................................................................................................... 6 2.1.4 DIMENSIONAMIENTO DEL TANQUE FLASH MODELO COPERSUCAR ................................................ 7 2.2 BIBLIOGRAFÍA DESPUÉS DEL AÑO 2000 ................................................................................................. 10 3 CONSIDERACIONES FINALES. ............................................................................................................................. 0 mailto:rov1958@gmail.com Página 2 de 15 rov1958@gmail.com Ramón Orlando Villarreal V&R CONSULTORIA E PROJETOS LTDA. 1 INTRODUCCIÓN El Tanque Flash es un accesorio del Clarificador de Jugo, y su dimensionamiento es realizado por la empresa proveedora. Detalles de su construcción y data-sheet no son provistos, pues detén patente industrial. Cualquier solicitación de alteración de proyecto que el cliente solicite debe confrontar con la garantía de performance que el fabricante deber asegurar. Como muchos de estos proyectos son fabricados con material de acero carbono, sufre desgaste y genera la necesidad de un Tanque Flash Nuevo. Brasil vivió en el inicio del 2000 una expansión de capacidad, realizando instalaciones nuevas (greenfield), brownfield y retrofit con el objetivo de aumentar la capacidad instalada. En este caso, el proyecto del Tanque Flash y su construcción fue ejecutado por consultorías y fabricados por metalúrgicas. Nuevas tecnologías fueron introducidas y de estas destaco: Calderas de alta presión de 66 y 100 Bar.a; intensificación de uso de Difusores de caña, clarificadores rápidos de jugo, Tachos y Cristalizadores continuos. Aquí en Brasil ya realicé varios proyectos para fabricación y montaje de Tanque flash convencional y de modelos utilizados en Brasil y Argentina. Estos proyectos fueron elaborados con el equipo técnico del ingenio y fabricados por empresas de terceros; y atendió atendió las expectativas de funcionamiento. Hoy los ingenios brasileños están estabilizados, pero tienen grandes desafíos por adelante, pues están procesando caña en verde al 100%, donde las impurezas vegetales y minerales afectan todos los procesos y consecuentemente los equipos tienen que adaptarse para cumplir los planos de mantenimiento industrial, calidad y eficiencia. Hay ingenios que procesan la caña en verde sin instalación de Sistemas de Limpieza a seco, generando un “nuevo bagazo” y también un “nuevo Jugo misto”, con impurezas que afectan los procesos y claro, la clarificación del jugo. A su vez, la cogeneración de energía eléctrica es un factor primordial para la sobrevivencia del ingenio, pues representa una buena fuente de ingresos para equilibrar los precios bajos que vivimos hoy con el azúcar. Esto provocó grandes cambios en el uso del vapor en la fábrica para reducir su consumo de vapor de escape y disponer más vapor vivo para generación de energía eléctrica. Específicamente en el calentamiento del jugo encalado, la temperatura final fue reducida de 108 (jugo mixto para fabricación de alcohol) a 104 /105 °C (jugo para fabricación de azúcar). Con esto le quiero expresar que proyecté en el pasado Tanques Flash para 107 °C para la línea de producción de alcohol para pausterizar el jugo y mejorar la calidad microbiológica. El equipo de clarificación de jugo para alcohol no requiere los parámetros que utiliza la línea de azúcar, pues tiene por objetivo solamente sedimentar y remover “las partículas gruesas” (arena, tierra y bagacillo) y preservar los componentes orgánicos del jugo que son nutrientes para la fermentación. El jugo misto es alcalizado hasta PH 6,0. Hoy los ingenios brasileños no utilizan vapor escape en los procesos de tratamiento del jugo, instalando regeneradores de calor y calentadores de contacto directo. Todo el vapor de escape es enviado para la Caldera de la Fábrica (Pré -evaporadores). mailto:rov1958@gmail.com Página 3 de 15 rov1958@gmail.com Ramón Orlando Villarreal V&R CONSULTORIA E PROJETOS LTDA. Los modelos de Tanque Flash convencional con clarificadores multibandejas y semi rápidos continúan en operación en Ingenios de Brasil (horizontales y modelo COPERSUCAR). Los nuevos Clarificadores (para producción de azúcar) de tiempo corto (< 40 min) comercializados hoy, son casi todos patentados y no se dispone de información. No obstante, el Tanque Flash se puede calcular y verificar su performance, que es el objetivo del Ing. Martínez. Como Ud. lo mencionó, el objetivo de su cálculo es revisar la literatura existente y presentar un cálculo del Tanque Flash para que los Ingenieros de la Fábrica puedan estar verificando el dimensional de los equipos existentes, a través del cálculo y observaciones in loco. Difícilmente en algún país de dimensión continental como Brasil (había 450 ingenios en operación, antes de la crisis) se brindó la oportunidad de una expansión de caña en tan poco tiempo. Muchos equipos y tecnologías fueron directamente del papel para construcción, en escala 1:1 (Difusor de Caña sin cadenas Bosh, es un ejemplo de eso), y fue experimentado en el campo. Hoy las consecuencias de procesar caña en verde (cogollo, colmo, hojas y raíces) hace que se tenga que repensar las tecnologías que estamos usando, y eso ya en operación lo que agrava más las consecuencias sufridas. Es muy común encontrar proyectos de tanques flash instalados e/o memorias de cálculos de tanques flash, donde los criterios adoptados contienen errores (sea de termodinámica, de conceptos o simplemente fueron mal copiados) y es por eso que en este documento propongo relacionar desde el origen hasta hoy los autores y sus criterios adoptados. En importante resaltar que este documento no pretende ser definitivo o absoluto con respecto al dimensionamiento de Tanque Flash, siendo su objetivo principal compartir el conocimiento para alcanzar los beneficios supra citados. Las nuevas contribuciones de la comunidad del LinkedIn son bienvenidas. 2 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. SINTESIS Y COMENTÁRIOS La investigación documental sobre Tanque Flash será dividida en dos partes: ➢ Bibliografía hasta año 2000: inicio de la expansión de la producción de caña de azúcar en Brasil. ➢ Bibliografía hasta la presente fecha. Esta división es solamente para poder fundamentar y explicar las fórmulas, coeficiente y parámetros del cálculo del Tanque Flash y dejar mis observaciones.2.1 BIBLIOGRAFÍA HASTA EL AÑO 2000 2.1.1 MODELOS DE TANQUE FLASH CONVENCIONALES Los modelos de tanques flash son: Tanques horizontales (para clarificador de múltiples bandejas convencional, semi rápidos y Dorr Oliver) y el Tanque Flash COPERSUCAR. mailto:rov1958@gmail.com Página 4 de 15 rov1958@gmail.com Ramón Orlando Villarreal V&R CONSULTORIA E PROJETOS LTDA. La Ilustración 1 presenta los modelos mencionados. Ilustración 1: Instalación de Tanques Flash modelos COPERSUCAR y Horizontal La estructura de sustentación de los tanques flash horizontal eran soportadas en la lateral del clarificador. La sustentación del COPERSUCAR es con estructura metálica individual. En el COPERSUCAR, la entrada de jugo es tangencial, con helicoide interno hacia la salida del jugo, conforme se presenta en la Ilustración 2. Ilustración 2: TANQUE FLASH - COPERSUCAR El tiempo de retención del Tanque Flash se ajusta con la altura de entrada del jugo. En estos modelos (horizontal y COPERSUCAR) el tiempo de retención varia de 1,5 a 2 minutos. COPERSUCAR utilizaba hasta 3 minutos. mailto:rov1958@gmail.com Página 5 de 15 rov1958@gmail.com Ramón Orlando Villarreal V&R CONSULTORIA E PROJETOS LTDA. La calidad del jugo misto es variable en función del tipo de equipo utilizado en la extracción; donde puede ser de Tándem de molinos, de Difusor de Caña, o una combinación de Molino y Difusor (instalación de un Molino antes del Difusor de caña para enviar el Jugo Primario para la fabricación de azúcar y el jugo secundario extraído del Difusor para fabricación de alcohol). Consecuentemente el Jugo del Difusor es mas limpio pues contiene menos impurezas; ya el jugo de Molinos contiene más impurezas (arena, tierra y bagacillo) y provoca abrasión severa. El proyecto del Tanque flash con entrada tangencial requiere cuidados para evitar abrasión, utilizando material noble (acero inoxidable) en la región de entrada del jugo y su interior. 2.1.2 FORMULAS DE CÁLCULOS DE TANQUE FLASH CONVENCIONALES Las fórmulas aplicadas para determinar la superficie (área) necesaria del Tanque Flash y el diámetro del venteo (salida de vapor y aire) son extraídas del libro de OLIVER LYLE, The Efficient Use of Steam (1947) p. 369 al 393; donde establece las siguientes premisas: ➢ El vapor flash que se libera del agua sobrecalentada es casi instantáneo y violento. Siendo así el recipiente donde se produce el flash debe ser lo suficientemente grande como para permitir una separación adecuada del vapor de agua sin el arrastre de gotículas de agua; ➢ La cantidad de vapor que puede liberar un tanque flash está basada en la experiencia de operación de estos equipos con superficies de agua que no generan arrastres excesivos; ➢ Regla N° 1.Propone utilizar una tasa de flash (Lb.h-1.ft-2) en función de la presión absoluta del recipiente. Para flash a presión atmosférica, propone una tasa de 40 Lb.h-1.ft-2 en unidades imperial o en unidades métricas 215 Kg Vapor/h.m2. ➢ La regla N°1 supone que todo el flash ocurre en la superficie del agua en el recipiente y siendo así, nos resulta una superficie muy grande para el flash. Por lo tanto, la regla N°1 nos da el limite superior para el dimensionamiento de la superficie de flasheo del tanque. ➢ Esto demuestra que es conveniente que la entrada del líquido sea por encima de la superficie del líquido, permitiendo así su libre expansión. ➢ Regla N° 2. La velocidad de desprendimiento del vapor en el tanque flash debe ser de tal forma que el arrastre de gotas de agua sea mínimo o poco probable. ➢ Para determinar la velocidad máxima del vapor flash, considera el siguiente raciocinio: mailto:rov1958@gmail.com Página 6 de 15 rov1958@gmail.com Ramón Orlando Villarreal V&R CONSULTORIA E PROJETOS LTDA. Oliver Lyle utiliza una tabla elaborada por Hausbrand de velocidades de vapor flash, donde se cumple que la fuerza de arrastre es igual al peso de la gota, en función del diámetro de la gota del líquido. De esta forma, fue definido los limites del cálculo de la superficie del Tanque Flash: ➢ Máxima superficie (utilizando la tasa de flash de 215 Kg Vapor/h.m²): ➢ Mínima superficie considerando una Velocidad del Vapor de 1,74 m/s. El calculista deberá escoger un diámetro del tanque flash conveniente que se encuentra entre los límites establecidos de costo/beneficio razonable. Oliver Lyle verifica que este modelo de cálculo tiene incertezas, pues no sabe cuáles son los tamaños probables de las gotas del líquido, ni en que proporción de cada una. Por ello, la observación y experiencia de campo de los Tanques Flash en operación determina la superficie ideal. Para el venteo del Tanque Flash, la velocidad adoptada varia entre 1,74 m/s hasta 1,5 m/s; guiado por la tabla de HAUSBRAND de Oliver Lyle. 2.1.3 TANQUE FLASH COPERSUCAR El tanque flash MODELO COPERSUCAR, utiliza una velocidad de desprendimiento del vapor flash en el espejo del líquido de 0,20 m/s. Se establece que la gota de liquido tiene forma de esfera . La máxima velocidad del vapor flash admitida resulta de la igualdad de las fuerzas de arrastre del vapor con el peso de la gota: Fuerza de Arrastre del Vapor = Fuerza Gravitacional En esta condición se establece la velocidad de caída libre y la gota no es arrastrada por el vapor flash. mailto:rov1958@gmail.com Página 7 de 15 rov1958@gmail.com Ramón Orlando Villarreal V&R CONSULTORIA E PROJETOS LTDA. Este modelo fue utilizado y difundido por COPERSUCAR en la década de 80/90 . En esa época la caña era 100% cosechada quemada y; cosecha mecanizada y manual. A partir del año 2000, con la expansión de los ingenios, la cosecha de caña inicia su mecanización. Resalto esto porque la calidad del jugo encalado que llegaba al tanque flash era de jugo limpio. En esa época todos los ingenios tenían instalados sistema de lavado de la caña con agua en circuito cerrado. Con el avance de la cosecha mecanizada quedó inviabilizado limpiar con agua en la mesa alimentadora de caña (lavar caña picada ocasiona grandes pérdidas de azúcar). El fondo plano del tanque flash era posible, porque el jugo era limpio. La entrada tangencial con la velocidad que le imprime la bomba centrífuga y su recorrido en forma elíptica con salida en el centro, le permite disponer de toda el área de la sección transversal. Regular la altura con el tiempo de residencia que se pretende, es fácil, es aumentar la altura de la entrada del jugo en el tanque flash. La proporción altura parte cilíndrica/ diámetro es algo en torno de 0,5 a 0,7. El ángulo del cono de salida de gases es de 30° . La localización del tubo de rebose es en función del tiempo de retención adoptado. En Brasil se instalaron Clarificadores de Jugo convencional de Bandejas para la producción de etanol de jugo. El modelo del tanque flash COPERSUCAR está instalado y operando en varias unidades nuevas, que muelen caña para alcohol y producen energía eléctrica del bagazo. Cuando instalan clarificadores de tiempo corto o rápido (< 40 min) para producción de azúcar, el tanque flash es el de entrada central, con nivel de líquido, propuesto por SRI. 2.1.4 DIMENSIONAMIENTO DEL TANQUE FLASH MODELO COPERSUCAR El ingenio que figura en la planilla enviada es Santa Helena.(Usina Santa Helena Azúcar e Alcohol S/A, Santa Helena de Goiás -GO. mailto:rov1958@gmail.com Página 8 de 15 rov1958@gmail.com Ramón Orlando Villarreal V&R CONSULTORIA E PROJETOS LTDA. La altitud (nivel sobre el mar) es de 522m. La temperatura de ebullición del agua, a la presión atmosférica reinante, resulta en 98,4 °C. El valor adoptado en la planilla enviada es de 98°C. Este ingenio muele 100% de la caña para producción de alcohol. Esta es la razón por la cual el proyecto propone temperatura del jugo encalado mayor que 105°C. Verifica el cálculo para 107 y hasta 110°C,pues hay un requerimiento de pasteurizar el jugo, para matar las levaduras y hongos termófilos. El uso de vapor escape de turbinas de 1,5 Kg/cm².man. en los calentadores de jugo (último pase) está considerado. Un resumen de los datos y resultados de la hoja de cálculo se adjunta a seguir: Ilustración 3: Hoja de Cálculo T. Flash COPERSUCAR. En la línea 26, cálculo del caudal de vapor, utiliza el calor total del vapor flash (636,4 Kcal/Kg), cuando lo correcto es utilizar el calor latente de vaporización (540 Kcal/Kg). Corrigiendo la fórmula (línea 25) utilizando en calor latente de vaporización, los caudales de Vapor Flash son mayores : 6.186 / 7.953 y 12.476 Kg Vapor/hora. La velocidad del vapor flash en el tubo de salida adoptada es de 3,0 m/s. Conforme la tabla de Hausbrand, el arrastre de gotas de caldo será de gotas de 0,25 mm. Corrigiendo el valor obtenido de vapor flash, el diámetro del tanque flash resulta de mayor. La ilustración 4 presenta los resultados obtenidos, con los datos y premisas adoptadas en la panilla de cálculo . mailto:rov1958@gmail.com Página 9 de 15 rov1958@gmail.com Ramón Orlando Villarreal V&R CONSULTORIA E PROJETOS LTDA. Ilustración 4: Cálculo correcto tanque flash COPERSUCAR Observaciones: a) Los valores de diámetro de tanque flash resultan de dimensiones grandes (4,4 a 6,3 m) en función del ΔΤ que es requerido. Opción 1 Opción 2 Opción 3 Temperatura jugo entrada al T. Flash 105 107 110 Temperatura jugo salida T. Flash 98 98 98 ΔΤ 7 9 12 Calorías (Mcal/h) 3.341,87 4.296,69 6.739,91 b) La velocidad del Vapor Flash en el tubo de salida adoptada de 3 m/s es muy alta; debería ser de menos que 1,7 m/s. En el cálculo corregido, fue adoptada esta velocidad. c) El costo del tanque flash, considerando la temperatura de 110 C no es económico, por lo que creo que no fue adoptado. Además, calentar el jugo a 110 C no es recomendable, (Spencer Meade) pues las ceras de la caña se solubilizan aumentando la viscosidad del jugo. d) El diseño del tanque flash COPERSUCAR enviado en la planilla, es de las siguientes características: mailto:rov1958@gmail.com Página 10 de 15 rov1958@gmail.com Ramón Orlando Villarreal V&R CONSULTORIA E PROJETOS LTDA. Caudal de Jugo: 250 m³/h ; Diámetro del tanque flash: 2,6 m Lo que resulta en un área de : 5,31 m² Usando los valores de fibra, imbibición y retorno de jugo filtrado, la caña molida es de 202,5 tch; y resulta en una superficie específica de : 5,31 / 202,5 = 0,026 m²/ tch. Este proyecto es diferente del caso estudiado anteriormente, pues su área específica es inferior a los obtenidos anteriormente ( 0,0365 a 0,0626 m²/tch). 2.2 BIBLIOGRAFÍA DESPUÉS DEL AÑO 2000 Esto ya fue abordado en documento anterior enviado a Ud. Ingeniero. A seguir para registro, adjunto el documento em referencia. mailto:rov1958@gmail.com V&R CONSULTORIA E PROJETOS LTDA TANQUE DESAIREADOR FLASH - PARA CLARIFICADORES COM TIEMPO < 45 MINUTOS COMPARATIVO DE APROXIMACIONES PARA DIMENSIONAR EL TANQUE FLASH 31/01/2019 Utiliza los datos extraídos de la planilla de cálculo del Ing. Orlando Martínez. https://www.linkedin.com/feed/update/urn:li:activity:6493231063744204800 RESULTADOS OBTENIDOS . CUADRO COMPARATIVO Ing. O. Martínez SRI P. REIN Ing. O. Martínez Datos de entrada (premisas) Tasa especifica de Flasheo KgV/h.m² 241,75 200,00 Superficie por Caña molida m²/tch 0,0360 0,0278 Vel. Máx.descenso del Jugo flasheado m/min 0,60 Vel. Máx. de ascenso V. Flash m/s Resultados Área transversal del Tanque m² 9,99 15,0 12,42 12,07 Diámetro del Tanque Flash m 3,57 4,37 3,98 3,92 Superficie por Caña molida m²/tch 0,0240 0,0360 0,03 0,03 Vel. Desprendimiento del Flash m/s 0,11 0,075 0,12 0,09 Vel. descenso del Jugo m/min 0,75 0,50 0,60 0,62 Tasa especifica de Flasheo KgV/h.m² 241,75 160,98 194,34 200,00 Vel. Vapor (Souders Brown) m/s Notas: (a).- Velocidades del vapor flash, em función del diámetro de la gota (O. Lyle): (d).- Instalación del Tanque Flash: se posiciona adyacente (al lado) del clarificador. En el caso del método A, el nivel de operación es igual al nivel de operación del clarificador. Se establece una variabilidad (altura por encima del nivel de operación) para que el nivel dinámico dentro del tanque flash amortigüe y cubra las oscilaciones de molienda. Aquí existe una relación de compromiso entre tiempo de residencia y costo del equipo. Escoger un tiempo de retención alto implicará em grandes dimensiones del tanque flash y su costo aumentará. El ángulo de fondo del tanque flash entre 30 a 45 grados, (b).- Tubo de salida de Vapor Flash, utilizar velocidad menor que 1,74 m/s; donde el diámetro de la gota es em función de la calidad del jugo misto (tierra, arena, que pueden sedimentar). es de 0,127 mm. (Donde , "Fuerzas de arrastre del vapor" = Peso de la gota ==> Gota sedimenta) (e).- La metodología de cálculo a ser aplicada, presenta variaciones de resultado de hasta (c).- La altitud (s/nivel del mar) considerada es : 0 m. Em caso de el Ingenio estar 50% . La tecnología de Clarificadores SRI avanza en el sentido de reducir el tiempo de localizado con altitud > 0 m, la temperatura de salida del jugo deberá ser corregida. residencia (˜30 min.). Estos son los motivos de utilizar Rates elevados. APROXIMACIÓN - MÉTODO DE CÁLCULO TANQUE FLASH Unidades MÉTODO "A" - ALIMENTACIÓN CENTRAL MÉTODO "B" - ENTRADA TANGENCIAL SRI P. REIN 0,0290 0,016 Ecuación de Souders Brown 12,08 7,00 3,92 2,99 0,029 0,093 0,160 0,62 1,06 199,83 344,95 0,251 Al final del documento, se presenta un resumen de los valores utilizados por SUGARTECH para fabricación de Tanque Flash. Página 1 de 15 rov1958@gmail.com Ramón Orlando Villarreal V&R CONSULTORIA E PROJETOS LTDA. CONSIDERA AUMENTO DE 1 °C CONSIDERA AUMENTO DE 1 °C DATOS CÁLCULO - T = 103 °C Unidades T= 104 °C DATOS CÁLCULO - T = 103 °C Unidades T= 104 °C Caña Molida horaria 416,67 t caña /h 416,67 Caña Molida horaria 416,67 t caña /h 416,67 Jugo encalado 472,0833 t/h 472,0833 Jugo encalado 472,0833 t/h 472,0833 Brix % Jugo encalado 14,5% 14,5% Brix % Jugo encalado 14,5% 14,5% Densidad del Jugo Misto encalado 1.050,01 1.050,01 Densidad del Jugo encalado 1.050,01 1.050,01 Calor específico del Jugo 0,9188 Kcal/Kg.°C 0,9188 Calor específico del Jugo 0,9188 Kcal/Kg.°C 0,9188 Calor latente de vaporización 538,90 Kcal/Kg.°C 538,90 Calor latente de vaporización 538,90 Kcal/Kg.°C 538,90 Volumen esp. Del vapor 1,673 m³/Kg 1,673 Volumen esp. Del vapor 1,673 m³/Kg 1,673 Altitud sobre nivel del mar 0,0 m 0,0 Altitud sobre nivel del mar 0,0 m 0,0 Temperatura de salida 103,00 °C 104,00 Temp. Jugo sobrecalentado 103,00 °C 104,00 Temp. Jugo de salida T. Flash 100,00 °C 100,00 Temp. del Jugo de salida 100,00 °C 100,00 Caudal de Vapor Flash 2.414,64 Kg/h 3.219,52 Caudal de Vapor Flash 2.414,64 Kg/h 3.219,52 Caudal de Vapor Flash 1,12 m³/s 1,50 Caudal de Vapor Flash 1,12 m³/s 1,50 Caudal jugo flasheado 469,67 t/h 468,86 Caudal jugo flasheado 469,67 t/h 468,86 Caudal jugo flasheado 0,1242 m³/s 0,1240 Caudal jugo flasheado 0,1242 m³/s 0,1240 Datos de entrada (premisas) Datos de entrada (premisas) Tasa especifica de Flasheo 241,8 KgV/h.m² 322,34 Tasa especifica de Flasheo 200,00 KgV/h.m² 266,67 Resultados Resultados Área transversal del Tanque 9,99 m² 9,99 Área Tanque Flash 12,07 m² 12,07 Diámetro del Tanque Flash 3,57 m 3,57 Diámetro del Tanque Flash 3,92 m 3,92 Diámetro del Tanque Flash 11,70 piés 11,70 Diámetro 12,86 piés 12,86 Superficie por Caña molida 0,0240 m²/tch 0,0240 Superficie por Caña molida 0,0290 m²/tch 0,0290 Vel. Desprendimiento del Flash 0,112 m/s 0,150 Vel.desprend. Flash 0,093 m/s 0,124 Vel. descenso del Jugo 0,75 m/min 0,75 Vel. descenso del Jugo 0,62 m/min 0,62 Velocidad del Vapor, tubo de salida 1,50 m/s 2,00 Vel. del Vapor, tubo de salida 1,50 m/s 2,00Diámetro del tubo de salida 0,98 m 0,98 Diámetro del tubo de salida 0,98 m 0,98 Diámetro del tubo de salida 38,4 pol. 38,4 38,4 pol. 38,4 MÉTODO " A " MÉTODO " B " CÁLCULO ING. ORLANDO MARTINEZ CÁLCULO ING. ORLANDO MARTINEZ mailto:rov1958@gmail.com Página 2 de 15 rov1958@gmail.com Ramón Orlando Villarreal V&R CONSULTORIA E PROJETOS LTDA. Datos de entrada (premisas) Datos de entrada (premisas) Superficie por Caña molida 0,0360 m²/tch 0,0360 Superficie por Caña molida 0,0290 m²/tch 0,0290 Resultados Resultados Área transversal T. Flash 15,00 m² 15,00 Área transversal T. Flash 12,08 m² 12,08 Diámetro 4,37 m 4,37 Diámetro 3,92 m 3,92 Diámetro 14,34 piés 14,34 Diametro 12,87 piés 12,87 Tasa especifica de Flasheo 160,98 KgV/h.m² 214,63 Tasa especifica de Flasheo 199,83 KgV/h.m² 266,44 Superfície por Caña molida 0,0360 m²/tch 0,0360 Superfície por Caña molida 0,0290 m²/tch 0,0290 Vel.desprend. Flash 0,075 m/s 0,100 Vel.desprend. Flash 0,093 m/s 0,124 Vel. descenso del Jugo 0,50 m/min 0,50 Vel. descenso del Jugo 0,62 m/min 0,62 Velocidad de descenso del Jugo flasheado < 0,60 m/min Recálculo de la área 12,42 m² Datos de entrada (premisas) Datos de entrada (premisas) Vel. Máx.descenso del Jugo flasheado 0,60 m/min 0,6000 Calcula la velocidad máxima de ascenso permisible del flash de com la Superfície por Caña molida 0,0278 m²/tch 0,0278 ecuación de Souder Brown. El tanque deve ser dimensionado com uma velocidad infeiror a esta. .Establece um valor promédio de Área específica de 0,016 m²/tch. Resultados Resultados Area transv em función de umax 12,42 m² 12,42 Vel. Máx. Vapor Flash umax. 0,2514 m/min 0,2514 Diametro 3,98 m 3,98 Superficie esp. Indicada 0,0160 Diametro 13,05 piés 13,05 Area transversal - Superficie esp. 6,6667 m² Área transv em función de umax 4,4635 m² Tasa especifica de Flasheo 194,34 KgV/h.m² 259,12 Vel.desprend. Flash 0,090 m/s 0,120 Área transv adoptada 7,00 m² 7,00 Vel. descenso del Jugo 0,60 m/min 0,60 Diámetro 2,99 m 2,99 Superficie por Caña molida 0,0298 m²/tch 0,0298 Diámetro 9,79 pés 9,79 Tasa especifica de Flasheo 344,95 KgV/h.m² 459,93 Vel.desprend. Flash 0,160 m/s 0,214 Vel. descenso del Jugo 1,06 m/min 1,06 Superficie por Caña molida 0,0168 m²/tch 0,0168 SRI - AUSTRALIA (Extraído del Libro de Peter Rein) SRI - AUSTRALIA (Extraído del Libro de Peter Rein) PETER REIN PETER REIN mailto:rov1958@gmail.com Página 3 de 15 rov1958@gmail.com Ramón Orlando Villarreal V&R CONSULTORIA E PROJETOS LTDA. DADOS DE CLARIFICADORES RÁPIDO Y TANQUE FLASH SITE: http://www.sugartech.co.za/rapiddesign/clarifier/index.php SUGARTECH -DIMENSIONES DEL TANQUE FLASH EM FUNCIÓN DEL CAUDAL DE JUGO ENCALADO Temperatura Jugo sobrecalentado 104 °C ALTITUD (S/Nivel del mar) 0 m Caudal Jugo (t/h) Diámetro Tanque Flash (m) Diámetro ext. Clarificador (m) Área Tanque Flash (m²) Área Clarificador (m²) Área Tanque Flash % Área Clarificador Sup. Especifica Tanque Flash (m² / tjh) 400 4,190 11,102 13,789 96,80 14,2% 0,034 350 3,926 10,385 12,106 84,70 14,3% 0,035 300 3,633 9,614 10,366 72,59 14,3% 0,035 250 3,146 8,777 7,773 60,50 12,8% 0,031 200 2,966 7,850 6,909 48,40 14,3% 0,035 Sup. Especifica Clarificador (m² / tjh) Volumen total del Clarificador (m³) 0,242 461 0,242 395 0,242 330 0,242 268 0,242 209 mailto:rov1958@gmail.com V&R CONSULTORIA E PROJETOS LTDA 3 CONSIDERACIONES FINALES. El proyecto del tanque flash para un clarificador de Jugo, debe llevar en consideración las siguientes variables: a) Materia prima y condiciones edafoclimáticas donde el ingenio está instalado: tipo de cosecha (mecánica, manual o combinación) ; caña quemada o cosecha en verde; tipo de suelo de la región (arenosa, arcillosa,etc), si es o no región lluviosa. La combinación de estos factores resultará en la calidad de caña que el ingenio irá procesar y consecuentemente el tipo de jugo que se irá a generar. b) Si el ingenio cogenera, el porcentaje de materia extraña (trash) vegetal puede variar de 7 a 12 %. El sistema de limpieza a seco de la caña (si está instalado o no), el sistema de extracción del jugo (Difusor de caña, Molinos o combinación) generará una calidad de jugo que ya comenté en este trabajo; c) El proceso de purificación del jugo para producción de azúcar (tipo de azúcar VHP, cristal, White plantation,etc) o para producción de etanol genera diferentes tipos de jugo con necesidades diferentes en el sistema de clarificación / tanque flash. d) El sistema de cálculo es diverso y tiene una amplia variación de resultado. El ingeniero calculista debe escoger el método/ variable que se ajuste a su condición; e) La observación in loco de equipos de clarificación instalados es fundamental para determinar si está operando de forma correcta, y así levantar los coeficientes de cálculo que podrán ser utilizados para determinada situación; f) Definir el caudal máximo, corregir la temperatura de equilibrio en función de la altitud, definir la temperatura máxima del jugo sobrecalentado (para azúcar es recomendable calcular para 104°C) son premisas fundamentales para el cálculo del tanque flash. g) El tanque flash COPERSUCAR puede ser adecuado a la situación de hoy . Comparando el tanque flash Modelo A de Peter Rein (entrada tangencial) donde informa que este modelo de tanque “opera vacío” , la hélice (inicia tangencial y direcciona al centro puede mantenerse) y el fondo puede tener una inclinación (30 a 45 grados en función de la calidad del jugo). h) También se puede proyectar un anillo de flash, similar al de Cromption, donde economizaría en la estructura de soporte. La forma de colectar los gases puede ser de otra forma; el fondo puede tener una inclinación; etc. i) El costo/beneficio debe ser llevado en cuenta. Proyectar un tanque flash de grandes dimensiones puede no ser ventajoso, la alta dirección del ingenio no lo aprobaría. Atentamente Ramon Orlando Villarreal Gota de Líquido
