TACHOS

En este preinforme se presenta el diseño de los ‘tachos’, este proceso es de suma importancia en el proceso dado que la evaporación es una operación unitaria que consiste en concentrar una disolución mediante la eliminación del solvente por ebullición. En este caso, se lleva a cabo a una presión inferior a la atmosférica. Así, la temperatura de ebullición es sustancialmente inferior a la correspondiente a presión atmosférica, lo que conlleva un gran ahorro energético.

Para iniciar con los cálculos para el diseño de los tachos realizamos un balance global de materia y energía. Las condiciones de entradas que tenemos del proceso inmediatamente anterior son de 70°Brix, 60°C y 5,42 ton meladura/ hora y a la salida queremos obtener un jugo concentrado a 96° Brix. Algunos parámetros del diseño es que se adoptara un vacio de 58cm, por lo que la presión hidrostática dependiendo del vacio que se ejerce y los grados Brix de la solución durante el cocimiento corresponde a 4,17 psi.

Alguna de la nomenclatura que se usara será:𝑀: Cantidad de meladura𝑉: Vapor requerido𝐸: Cantidad evaporada𝐴: Cantidad de azúcar𝑚: Cantidad de miel final, los subíndices CA y CS el condensado proveniente de los tachos A y C respectivamente𝐶: CondensadosPza: Pureza

Tras el balance de materia nos quedan algunas ecuaciones claves con las que se irán calculando los flujos en cada uno de los puntos.

El agua evaporada total la calculamos con la siguiente formula:

E=M∗(1−Brix entradaBrix salida

)

Entonces,

E=5,42∗(1−6596 )=1,75 tonagua /h

Con la cantidad de agua evaporada y la meladura podemos estimar la masa cocida, el cual sería la diferencia de meladura con el agua evaporada obteniendo un valor de 3,67 ton masa cocida /h.

El flujo de miel a la salida del proceso se determina de la siguiente manera

m � cs=M BxM [(Pza)M−(Pza)A ]Bxmcs[(Pza)mcs−(Pza)A ]

Con lo que se obtiene un flujo de 1,20 ton miel /h.

Al conocer este valor podemos calcular el flujo de azúcar con la siguiente ecuación

A=BM xM−mcsBxmcsBxA

Correspondiendo un flujo de 2,57 ton azúcar/h.

Hasta este punto ya se han calculado los flujos de entrada y salida globales

La cantidad de vapor generado en el tacho C por medio de un balance de los flujos de entrada y de salida se determina que es de 1,65 ton /h.

La masa de A recirculada (mAR) es de 2 ton/h, con un balance de materia en el tacho A determinamos el flujo de semilla que debe agregarse, la ecuación que nos queda es

S=MA � BxM [(Pza)mA−(Pza)M ]+nmARBxAR [(Pza)mA−(Pza)AR ]

BxS [(Pza) S−(Pza)mA ]

Con los que el flujo de este debe ser de 0,40 ton semilla /h. Conocido este valor se puede hallar la masa de miel que sale del tacho A, despejando mA

m A=M A � Bx M+SBx S+nm AR Bx ARBxmA

El flujo que corresponde a la salida del tacho A es de 4,57 ton miel /h.

Por un balance de flujos de entrada y salida determinamos el flujo de jugo evaporado en el primer tacho, el cual es de 1,08 ton/h.

Ahora se determina la cantidad de vapor de proceso requerido para el tacho A, aplicando un balance de energía a este

V� = E A � hEA−SCpST S+m A � CpmATmA−nm AR � CpmART mAR−M A � CpM T MhV−hcA

El valor que se calcula como requerimiento de vapor en el primer tacho es de 1,09 ton/h.

Realizando el balance en el tacho C obtenemos el flujo de miel que sale

mc � =MC BxM+(1−n)m ARBx AR �

Bx c

Se realizan también los balances en cada centrífuga y en el magma (adición de agua para semilla) que se expresan como sigue:

Centrifuga A: m A � =m AR+A

Centrifuga B: mc � =mcs+Ac

Magma: Ac � +C A=S

Los flujos que faltan por calcular se determinan de estos últimos balances que tienen valores de mc � =2,94 ton/h, Ac = 1,74 ton/h, C A = 1,34 ton/h.

La características de los tachos serán de vacío, tipo calandria, estas serán planas y fija con tubo central, es decir se calientan por medio de un serpentín, que tiene una relación entre la longitud y el diámetro igual a 200, el uso del serpentín facilita la circulación libre en los tachos.

El serpentín se compone de un tubo de cobre de 200mm de diámetro, y por medio de la relación se calcula una longitud total de 40m. Con estos datos, el área total de transferencia es:

A=π∗D∗L=3.1416∗0.20∗40=25,13m2

La altura de la masa cocida es de 2m, un valor recomendado para el sistema de circulación libre.

La altura de los tachos debe ser un poco mayor a la altura de la masa cocida (un 25% mayor), por lo tanto, la altura de los tachos será de 2.5m.

El diámetro del cuerpo será de 3,62m, entonces su capacidad será de:

Capacidad=π∗h∗D'=3,1416∗2,5m∗3,62m=28,43m3

Una tentativa del material de los tubos de la calandria es de aluminio debido a que es de gran abundancia por ende económico, además es muy buen conductor por lo que nos cumplirá con nuestros requerimientos de una optima manera.

BIBLIOGRAFIA

[1]. E. Hugot, Manual para ingenieros azucareros. CRC. México. 1963.

[2]. HUGOT E. (1993) Manual para ingenieros azucareros 12a Edición Francesa al Español 1993, páginas 339-507.