TECNOLOGÍA DE LOS SERVICIOS AUXILIARES GUÍA DE PROBLEMAS Nº 5 – DISTRIBUCIÓN DE VAPOR

2013

1).- Una caldera genera vapor a 7 bar de presión manométrica y debe alimentar una batería calefactora que requiere 270 kg/h de vapor saturado a 6,6 bar de presión manométrica. El recorrido lineal entre la generación y el consumo de vapor es de 150 metros. Determine: a)-.La longitud equivalente de la cañería b).- El caudal en kg/h de vapor que debe generar la caldera c).-Diámetro de la cañería principal teniendo en cuenta los criterios de velocidad de diseño y pérdida de carga admisible. 2).-Determine la velocidad de condensación al calentar la cañería del problema anterior suponiendo que se requiere para ello de 30 minutos, la temperatura ambiente es de 10º C y se cuenta con los siguientes accesorios: 18 bridas BST “H”, 1 válvula de cierre. Determine la velocidad de condensación debido a pérdida por radiación en régimen estacionario considerando que el aislamiento reduce dichas pérdidas al 25 % respecto de las cañerías no aisladas 3).-Un recipiente provisto de termómetro tiene 43 [m3] de capacidad y contiene un 15% (peso en peso) de agua en equilibrio con su vapor a una temperatura de 200 [ºC], se flashea instantáneamente a la atmósfera mediante una válvula hasta leer en el termómetro 133 [ºC], entonces se cierra la válvula y se le entrega calor a razón de 412 [Kcal/minuto] durante 10 [minutos]. Determinar: a).- Los pesos de agua y vapor contenidos al inicio del proceso. B).- Los pesos de agua y vapor contenidos antes del calentamiento. C).- Las condiciones del fluido que escapa a la atmósfera. D).- El calor total perdido durante el flasheo. E).- Las condiciones finales del fluido contenido en el recipiente 4).-Una batería de pasteurizadores procesa simultáneamente diferentes productos lácteos mediante un circuito cerrado de agua caliente (ver esquema). En un intercambiador de calor carcaza-tubo (IQC) se calienta agua a 100 [ºC] con vapor saturado provisto por una caldera que funciona con Fuel-Oil; este IQC trabaja a contracorriente con una trampa termodinámica de vapor 98 % en peso eficiente y requiere fuerzas impulsoras mínima de 40 [ºC] y máxima de 100 [ºC] para que se realice una adecuada transferencia de calor. El PCI del Fuel-Oil es 9.500 [Kcal/Kg] y la temperatura ambiente es 300 [ºK] Agua Caliente

PASTEURIZACIONES

Condensado = 98 ºC

Fuel-Oil

Condensado

Vapor

Agua

QUESO

LECHE

IQC

CALDERA

HELADO

= 100 ºC

YOGURT

Aire

Vapor Saturado 35 m

Helado = 1500 Kg/h Te = 16 ºC ; Ts = 85 ºC Cp = 0,7 Kcal/Kg ºK Leche = 3500 Kg/h Te = 6 ºC ; Ts = 72 ºC Cp = 0,9 Kcal/Kg ºK Queso = 1250 Kg/h Te = 4 ºC ; Ts = 85 ºC Cp = 0,5 Kcal/Kg ºK Yogurt = 2000 Kg/h Te = 4 ºC ; Ts = 72 ºC Cp = 0,86 Kcal/Kg ºK

Determinar: a) El calor intercambiado en el IQC, si a todos los pasteurizadores ingresa agua con la misma temperatura. b) El diámetro adecuado de una cañería para vapor; tal que permita transportar un caudal que proporcione un 10 % más del necesario. Considerar carga de funcionamiento y pérdidas en la trampa de vapor.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SANTIAGO DEL ESTERO

INGENIERÍA EN ALIMENTOS

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TECNOLOGÍA DE LOS SERVICIOS AUXILIARES GUÍA DE PROBLEMAS Nº 5 – PROBLEMAS SUGERIDOS

2013

1).- En el sistema de pasteurización de leche del diagrama, calcular el consumo de combustible (en Nm3), diseñar el diámetro adecuado de la cañería de vapor (85 m) y calcular el caudal de condensado en la puesta en marcha y durante el proceso debido a la radiación del tubo desnudo. La cañería tiene 10 bridas BST “E” y 1 válvula bridada BST “H”. El tiempo de calentamiento es de 15 min. Considerar: en la trampa de vapor a la salida del pasteurizador se pierde el 20 % del vapor de la caldera. Presión manométrica el vapor a la salida de la caldera de 2 kg/cm 2. Temperatura ambiente 27º C. Datos: Poder calorífico del combustible= 8.080 Kcal/ Nm 3. Qp1 y Qp2 = Perdidas durante el proceso debidas a la radiación del tubo desnudo. Peso específico de la leche: 1.032 Kg/m 3 .Calor específico de la leche: 0,93 Kcal/kg ºC Qp1

Vapor saturado

Leche 5000 l/h 4º C.

Combustible 27 ºC

Aire 27º C.

Agua C

27 º

Caldera 28 % eficienc.

Pasteurizador 20 % pérdida de vapor Condensado Qp2

Leche pasteurizada 10 ºC

85 metros

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INGENIERÍA EN ALIMENTOS

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