DIMENSIONAMIENTO PARA EL 1° SEDIMENTADOR

CÁLCULO DEL VOLUMEN TOTAL DE LA MEZCLA

vmezcla=valmidón+vH 2O+¿ v residuo¿

VOLUMEN DEL ALMIDÓN

malmidón=masa total+Xalmidón

malmidón=292Kg+0,314

malmidón=91,688Kg

ρalmidón=malmidón

valmidón

valmidón=malmidón

ρalmidón

valmidón=91,688Kg

1660Kg /m3

valmidón=0,055m3

VOLUMEN DEL AGUA

magua=masa total+Xagua

magua=292Kg+0,674

magua=196,808Kg

vagua=magua

ρagua

vagua=196,808Kg

1000Kg /m3

vagua=0,196m3

VOLUMEN DEL RESIDUO

mresiduo=masa total+X residuo

mresiduo=292Kg+0,012

mresiduo=3,504Kg

vresiduo=mresiduo

ρresiduo

vresiduo=3,504 Kg

1100Kg /m3

vresiduo=3,185x 10−3m3

vmezcla=(0,055+0,196+3,185 x10−3)m3

vmezcla=0,254m3

CÁLCULO DEL RADIO

V=π . R2 .H

R2=vcilindroπ . H

R2= 0,254m3

π .1,20m

R=0,259m

CÁLCULO DEL DIÁMETRO

D=2.R

D=2.O ,259m

D=0 ,518m

CÁLCULO DE LA CABEZAL

vcabezal=π .D 2 . H cabeza

6

H cabeza l=D4

H cabeza l=0,518m

4

H cabeza l=0,129m

vcabezal=π .(0,518m)2 .0,129m

6

vcabezal=0,018m3

CÁLCULO DEL VOLUMEN TOTAL DEL SEDIMENTADOR

v total=vcilindro+2.vcabeza l

v total=(0,254+2.0,018)m3

v total=0,29m3

CÁLCULO DEL PORCENTAJE DE SOBREDISEÑO

%SOBREDISEÑO=v total−vmezcla

vmezcla

%SOBREDISEÑO=(0,29−0,254)m3

0,254m3 .100

%SOBREDISEÑO=14,173 %

CÁLCULO DEL FACTOR DE SEGURIDAD

FS=CAPACIDADCALCULADA

CAPACIDADREAL

FS=0,2900,254

FS=1,14

CALCULO DE LA ALTURA TOTAL

htotal=hcilindro+2 . hcabezal

htotal=(1,2+2.0,129 )m

htotal=1, 458m≅ 145,8cm

CALCULO DE LOS ESPESORES

τ cilindro=ρ .d . rδt . Es

d= altura máxima de almacenamiento NO>80%

Si 0,236m3 .1,2m

0,254m3

x=1,115m=111,5 cm

d=111,5cm

Nivel máximo de producto almacenado en cm.

1,115m .100

1,329m

x=83,89 %

CALCULO DEL ESPESOR DE LOS RESIPIENTES

τ cilindro=ρ .d . rδt . Es

ρmezcla=ρalmidón+ρagua+ ρresiduo

v total

ρmezcla=(91,688+196,808+3,505 )Kg

0,254m3

ρmezcla=1149,606 Kg /m3=1,149 x10−4 Kg /cm3

τ cilindro=1,149x 10−4Kg /cm3.111,5 cm .25,9cm

999,6Kg /c m2 .0,6

τ cilindro=5,532 x10−4 cm=5,532 x10−3mm

τ cilindro=5,532 x10−3mm+1,55mm=1,58≈2mm

CÁLCULO DEL DIÁMETRO EXTERNO

De=Di+E s

De=(51,8+1,60 )cm

De=53,4 cm

τ cabezal=P .D e

2.δ t .Es+1,8.P

τ cabezal=1,033Kg /cm2 .53,4 cm

2.999,6Kg /c m2 .0,6+1,8. 1,033Kg /c m2

τ cabezal=0,0459cm=0.459mm

τ cabezal=0.459mm+1,58mm

τ cabezal=2mm

CÁLCULO DE LA PRESIÓN DEL DISEÑO

Pdiseño=Poperación x1,1

Pdiseño=Poperación x1 5

Poperación=Phidrostática+Patm

Phidrostática=ρ .g .h

Phidrostática=1149,606Kg /m3 .9,8m / s2 .1,329m

Phidrostática=14972,698Kg /m.s2 .1 Psi

6894,757Kg /m.s2

Phidrostática=2,1716Psi

Poperación=14,5 Psi+2,1716 Psi=16,6716 Psi

Pdiseño=16,6716 .1,1

Pdiseño=18,338Psi

Pdiseño=18,338Psi+15

Pdiseño=33,338Psi

Se selecciona la más alta debido a que es una norma.

CÁLCULO DE LA TEMPERATURA DE DISEÑO

T diseño= (28 .1,8 )+32=82,4 F<200F

T diseño=250 F

DIMENSIONAMIENTO PARA EL 2° SEDIMENTADOR

CÁLCULO DEL VOLUMEN TOTAL DE LA MEZCLA

vmezcla=valmidón+vH 2O+¿ v residuo¿

VOLUMEN DEL ALMIDÓN

malmidón=masa total+Xalmidón

malmidón=382,78Kg+0 ,232

malmidón=88,80Kg

ρalmidón=malmidón

valmidón

valmidón=malmidón

ρalmidón

valmidón=88,80Kg

1660Kg /m3

valmidón=0,05 334m3

VOLUMEN DEL AGUA

magua=masa total+Xagua

magua=382,78Kg+0,6 9

magua=264,12Kg

vagua=magua

ρagua

vagua=264,12Kg

1000Kg /m3

vagua=0,264m3

VOLUMEN DEL RESIDUO

mresiduo=masa total+X residuo

mresiduo=382,78Kg+0,0 09

mresiduo=3 ,4 5Kg

vresiduo=mresiduo

ρresiduo

vresiduo=3,45Kg

1100Kg /m3

vresiduo=3 ,45 x10−3m3

vmezcla=(0,05334+0,264+3,185 x10−3)m3

vmezcla=0,3339m3

CÁLCULO DEL RADIO

V=π . R2 .H

R2=vcilindroπ . H

R2=0 ,3339m3

π .1 ,5 0m

R=0,27m

CÁLCULO DEL DIÁMETRO

D=2.R

D=2.O ,2 7m

D=0,54m

CÁLCULO DE LA CABEZAL

vcabezal=π .D 2. H cabeza

6

H cabezal=D4

H cabezal=0,5 4m

4

H cabezal=0,1 35m

vcabezal=π .(0,5 4m)2 .0,135m

6

vcabezal=0,0 21m3

CÁLCULO DEL VOLUMEN TOTAL DEL SEDIMENTADOR

v total=vcilindro+2.vcabezal

v total=(0 ,3339+2 .0,0 21)m3

v total=0 ,375 9m3

CÁLCULO DEL PORCENTAJE DE SOBREDISEÑO

%SOBREDISEÑO=v total−vmezcla

vmezcla

%SOBREDISEÑO=(0 ,375 9−0 ,3339)m3

0 ,3339m3 .100

%SOBREDISEÑO=12 ,5 7%

CÁLCULO DEL FACTOR DE SEGURIDAD

FS=CAPACIDADCALCULADA

CAPACIDADREAL

FS=0 ,37590 ,3339

FS=1,1258

CALCULO DE LA ALTURA TOTAL

htotal=hcilindro+2hcabezal

htotal=(1,5+2 .0 ,0135 )m

htotal=1,527m≅ 152,7 cm

CALCULO DE LOS ESPESORES

τ cilindro=ρ .d . rδ t . E s

d= altura máxima de almacenamiento NO>80%

Si 0 ,3139m3 .1,50m

0 ,3339m3

x=1 ,4101m=1 41,01cm

d=141,01cm

d= Nivel máximo de producto almacenado en cm.

1,4101m.100

1 ,77m

x=79 ,66 %

CALCULO DEL ESPESOR DE LOS RESIPIENTES

τ cilindro=ρ .d . rδt . Es

ρmezcla=ρalmidón+ρagua+ ρresiduo

v total

ρmezcla=(264 ,12+88 ,80+23 ,73+3,45 ) Kg

0 ,3339m3

ρmezcla=1138 ,3 6Kg /m3=1,1 38 x10−3 Kg /c m3

τ cilindro=1,138 x10−3Kg /c m3 .14 16cm .27 cm

999,6Kg /c m2 .0,6

τ cilindro=7 ,225 x10−3 cm=0,072mm

τ cilindro=0,072mm+1,55mm=1 ,65≈2mm

CÁLCULO DEL DIÁMETRO EXTERNO

De=Di+E s

De=(5 4+1,6 5 ) cm

De=5 5 ,65cm

τ cabezal=P .D e

2.δ t .Es+1,8.P

τ cabezal=1,033Kg /c m2 .5 5 ,65 cm

2.999,6Kg /c m2 .0,6+1,8.1 ,183 x10−3 Kg /c m3

τ cabezal=0 ,0478cm=0.4 78mm

τ cabezal=0.4 78mm+1,58mm

τ cabezal=2mm

CÁLCULO DE LA PRESIÓN DEL DISEÑO

Pdiseño=Poperación x1,1

Pdiseño=Poperación x1 5

Poperación=Phidrostática+Patm

Phidrostática=ρ .g .h

Phidrostática=1138 ,36Kg /m3 .9,8m/ s2 .1 ,527m

Phidrostática=17029,7148Kg /m.s2.1 Psi

6894,757Kg /m.s2

Phidrostática=2 ,4699Psi

Poperación=14,5 Psi+2,4699 Psi=16 ,9699P si

Pdiseño=16,9699 .1,1

Pdiseño=18 ,6669Psi

Pdiseño=18 ,6669Psi+15

Pdiseño=33 ,6669Psi

Se selecciona la más alta debido a que es una norma.

CÁLCULO DE LA TEMPERATURA DE DISEÑO

T diseño= (28 .1,8 )+32=8 2, 4 F<200 F

T diseño=250 F

DIMENSIONAMIENTO PARA HORNO O SECADOR (1° SECADOR)

˙m=1 19,932

Kgd.

1m3

1100kg=0,1090m3 /d

T 1=28 °C

T s=55 ° C

∆T=(55−28)°C

∆T=27 ° C

α=1,25 x10−7 1° C

Coeficiente dedila tacióndel acero

E=2x 106 Módulode Elasticidad

Se consideran 10 ft

D=36 para la coraza = 0,9144

D=12 para tubo de calor o fueg

A=π . D2

4

A=π .0,91442

4

A=0,7181m2

DILATACIÓN TÉRMICA

∆ L= RLEA

R=α .∆T . E . A

R=2,25x 10−7 1° C

.27 °C .200K

m2.0,7181m2

R=4,847 x10−4 Kg

Esfuerzo debido al gradiente de temperatura

σ=α . ∆T .E

σ=1,25 x10−7 1°C

.27 °C .2 x106 Kg

cm2

σ=6,75Kg

cm2

DESDE EL PUNTO DE VISTA TERMODINÁMICO

q=∆H+w

q=m .∆T . cp

qalmidón=3252,64KJ /d

qagua=2896,17KJ /d

qsecador=6352,306KJ /d

Efectividad=qalmidónqagua

Efectividad= 3252KJ /d2896,17KJ /d

Efectividad=1,1230

COEFICIENTE DE DISEÑO

U= qA .∆T

U= 6352,306KJ /d0,7181m2 .27 ° C

U=327,62KJ /d .m2. ° C

RESISTENCIA TÉRMICA EN EL TUBO DE FUEGO

K=47Constantede Acero

d=del tuoU=12=0,3048

r= dd . k

. ln( dd−2 t )

r= 0,304812 .47w /mk

. ln( 12 pulg12 pulg−2 . o ,406 pulg )

r=0,069w

m2 k.N /s1w

x300K

r=20,7J

m2 . s=74520

J

m2. h

ESPESOR TUBO DE FUEGO PARA CUANDO LAS T <650°F

S=15000Lbf

¿2

E=Eficiencia de la Junta=0,85

Radio del diámetro 12” tubo de fuego 38” Coraza

C.A = Constante de Corrosión 0,125pulg

R=D2

t=tubo de fuegoEspesor

t= P .RS .E−0,4 . P

t=29,5

Lbf

pulg2.6 pulg

15000Lbfpulg2 .0,85 E−0,4 .29,5

Lbfpulg2

+0,125

t=0,01386+0,125=0,1388 pulg=3,52mm

CORAZA

t= P .RS .E−0,4 . P

+C . A

t=29,5

Lbf

pulg2.19 pulg

15000Lbfpulg2 .0,85E−0,4 .29,5

Lbfpulg2

+0,125

t=0,0439 pulg+0,125=0,1689 pulg=4,3mm

PRESIÓN DEL SISTEMA TUBO DE FUEGO

P= S . E . tR+0,6 . t

P=15000 .0,85 .0,13886+0,6 .0,1388

=290,91Psi

PRESIÓN DEL SISTEMA CORAZA

P= S . E . tR+0,6 . t

P=15000 .0,85 .0,1 68919+0,6 .0,1 689

=112,79Psi

ESPESOR REQUERIDO PARA LA CARGA ELÍPTICA

t= P .DS .E−0,4 . P

+C . A

t= 29,5 .382.15000−0,4 .29,5

+1,24 x10−6+0,125

t=0,125

DIMENSIONAMIENTO PARA HORNO O SECADOR (2° SECADOR)

˙m=135 ,9 665

Kgd.

1m3

1 479,504 kg=0 ,091m3/d

T 1=28 °C

T s=150 ° C

∆T=(15 0−28)° C

∆T=122 °C

α=1,25 x10−7 1° C

Coeficiente dedila tacióndel acero

E=2x 106 Módulode Elasticidad

Se consideran o asumen 10 ft

D=36 para la coraza = 0,9144

D=12 para tubo de calor o fueg

A=π . D2

4

A=π .0,91442

4

A=0,7181m2

DILATACIÓN TÉRMICA

∆ L= RLEA

R=α .∆T . E . A

R=1,25 x10−7 1°C

.122 °C .200K

m2.0,7181m2

R=2 ,1902 x10−3Kg

Esfuerzo debido al gradiente de temperatura

σ=α . ∆T .E

σ=1,25 x10−7 1°C

.122° C .2 x106 Kg

cm2

σ=30,5Kg

cm2

DESDE EL PUNTO DE VISTA TERMODINÁMICO

q=∆H+w

q=m .∆T . cp

qalmidón=31256,086KJ /d

qagua=12639,488KJ /d

qsecador=33865,957KJ /d

Efectividad=qalmidónqagua

Efectividad=31256,086KJ /d12639,488KJ /d

Efectividad=2,472

COEFICIENTE DE DISEÑO

U= qA .∆T

U= 33865,957KJ /d0,7181m2 .122 °C

U=3 86 ,56 1KJ /d .m2 . °C

RESISTENCIA TÉRMICA EN EL TUBO DE FUEGO

K=47Constantede Acero

d=del tuoU=12=0,3048

r= dd . k

. ln( dd−2 t )

r= 0,304812 .47w /mk

. ln( 12 pulg12 pulg−2. 0 ,406 pulg )

r=0,069w

m2 k.N /s1w

x3 95K

r=27 ,255J

m2 . s=98118

J

m2 . h

ESPESOR TUBO DE FUEGO PARA CUANDO LAS T <650°F

S=15000Lbf

¿2

E=Eficiencia de la Junta=0,85

Radio del diámetro 12” tubo de fuego 38” Coraza

C.A = Constante de Corrosión 0,125pulg

R=D2

t=tubo de fuegoEspesor

t= P .RS .E−0,4 . P

t=29,5

Lbf

pulg2.6 pulg

15000Lbfpulg2 .0,85E−0,4 .29,5

Lbfpulg2

+0,125

t=0,01386+0,125=0,1388 pulg=3,52mm

CORAZA

t= P .RS .E−0,4 . P

+C . A

t=29,5

Lbf

pulg2.19 pulg

15000Lbfpulg2 .0,85E−0,4 .29,5

Lbfpulg2

+0,125

t=0,0439 pulg+0,125=0,1689 pulg=4,3mm

PRESIÓN DEL SISTEMA TUBO DE FUEGO

P= S . E . tR+0,6 . t

P=15000 .0,85 .0,13886+0,6 .0,1388

=290,91Psi

PRESIÓN DEL SISTEMA CORAZA

P= S . E . tR+0,6 . t

P=15000 .0,85 .0,168919+0,6 .0,1689

=112,79Psi

ESPESOR REQUERIDO PARA LA CARGA ELÍPTICA

t= P .DS .E−0,4 . P

+C . A

t= 29,5 .382.15000−0,4 .29,5

+1,24 x10−6+0,125

t=0,125