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• csiccatto582

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Problema 3 – Cálculo De Cañerías Se trata de resolver un sistema de distribución de almíbar a tres bocas de dosificación. El diagrama de la página siguiente muestra la forma en que la bomba impulsa el fluido a los tres picos de carga de envases. Las tres dosificadoras están provistas de válvulas neumáticas. Se puede utilizar en la simulación válvulas de retención a charnela (Check valve disk), donde la presión mínima de apertura de las mismas es de 1.2 bares. El problema que se presenta es el alto nivel de roturas de anclajes de las cañerías, presumiblemente debido a que la bomba puede estar sobredimensionada. DATOS: Termodinámica sugerida: Wilson Fluido:

Almíbar (solución de azúcar en agua). Se sugiere utilizar Sucrosa en Agua.

Concentración:

27 °Brix (27 g%g)

Caudal necesario:

15 m3/h

Cañería:

Acero inoxidable de 2” diámetro nominal

Potencia de Bomba:

3 KW

Temperatura amb.:

15°C

Temperatura del fluido

90°C

Presión:

Atmosférica

EVALUAR: 1) En función de la potencia instalada cuál es la presión real con que llega el fluido a los picos considerando: a. Las tres bocas en servicio b. Sólo la 1 y la 2 (cerrada la 3) c. Sólo la 1 (2 y 3 cerradas). 2) En caso que se detecte sobredimensionamiento de la bomba, calcular cuál sería la potencia adecuada para el servicio considerando la condición “a“. 3) En caso que no se pueda reemplazar la bomba, se probará agregando una válvula en la descarga para bajar la presión. ¿Hasta qué presión se puede bajar la descarga de la bomba de modo de poder cumplir con el servicio para los tres casos planteados?. 4) Para todos los planteos anteriores (preguntas 1, 2 y 3), ¿con qué temperatura se están cargando los envases? 5) Informe, para cada caso, la velocidad del fluido en la situación actual (Punto 1) y para el caso del fluido en las dos alternativas de mejora (Puntos 2 y 3). ¿Considerando estos valores, Ud. sugeriría que se cambien las cañerías por una de un diámetro mayor (por ejemplo 3”)?

Problema 4 – Intercambiadores de Calor Se requiere condensar el fluido de los domos (DeC4 Ovhd) de una columna De-Butanizadora, y posteriormente enfriar hasta 110°F, de acuerdo con el esquema siguiente:

Para la solución de este problema, usar las condiciones de las corrientes definidas en el problema 1 para el agua de enfriamiento y para el lado de proceso usar la corriente DeC4 OvrHd. Como condensador se empleara un Soloaire (Cambiador enfriado por aire), y como enfriador se utilizará un intercambiador de tubos y coraza, enfriado con agua. Se tiene una caída de presión de 5 Psi tanto para el condensador, como para el enfriador del lado proceso y también para el lado de Tubos (Agua de Enfriamiento). Para el agua de enfriamiento se puede considerar una máxima temperatura de retorno de 115°F. La cantidad de la mezcla DeC4 a condensar es la siguiente: 1142.0 Lb-mol/Hr Obtener la Información Requerida para diseñar los intercambiadores: Condensador a) Curva de Condensación. b) Propiedades físicas tanto a la entrada como a la salida del condensador. c) Carga térmica. Enfriador a) Flujo de agua de enfriamiento. b) Propiedades físicas lado proceso tanto a la entrada como a la salida. c) Carga térmica. Nota: Para simular el condensador, usar un enfriador de HYSYS y cambiar el "Icono" por el de un soloaire.

Problema 5 - LNG Se requiere condensar el fluido de los domos (Overhead) de una columna De-Ethanizadora de acuerdo con el esquema siguiente:

Para la solución de este problema, usar las corrientes definidas en el problema 1 para la corriente DeC2 OvrHd y Refrigerante. Como condensador se empleara un LNG Exchanger (Cambiador tipo Plate Fin o de placas corrugadas). Se tiene una caída de presión de 0.5 Psi para el condensador, y para el lado del refrigerante, esta es despreciable. El refrigerante es vaporizado en su totalidad al condensar los vapores del domo de la De-Etanizadora La cantidad de la mezcla a condensar es la siguiente: 2383 Lb-mol/Hr Obtener la información requerida para diseñar el intercambiador de calor: Lado Condensación. a) Curva de Condensación. b) Propiedades físicas tanto a la entrada como a la salida del condensador. c) Carga térmica. Lado Ebullición. a) Flujo de Refrigerante. b) Propiedades físicas lado proceso y lado refrigerante tanto a la entrada como a la salida. Nota: Para simular el condensador, usar la operación unitaria del de HYSYS para un "LNG Heat Exchanger"

Problema 6 – Diseño de Intercambiadores La corriente de proceso “FeedHC” tiene las siguientes características: Composición (Fracción molar) Propano i-Butano n-Butano i-Pentano n-Pentano

Condiciones Temperatura 50 °C Presión 20 Kg/cm2_g Caudal másico 6.000 Kg/h

0.20 0.25 0.25 0.15 0.15

Con el objeto de ser alimentada a un reactor se le debe bajar la temperatura, para lo cual se va a realizar un enfriamiento con un fluido de servicio, hasta los 25 °C y luego se va a completar el proceso alimentándola a un intercambiador de calor para aprovechar la temperatura de la corriente “FluidoFrío” que tiene los siguientes parámetros: Composición (Fracción molar) Etano 0.50 Propano 0.50

Condiciones Temperatura Presión

-1 °C 25 Kg/cm2_g

La corriente en estudio debe alcanzar los 15 °C finales (Corriente “FeedFrio”). La corriente que absorbe el calor luego debe calentarse hasta el estado de gas saturado para su aprovechamiento posterior. Para los tres intercambiadores se ha establecido que la caída de presión no debe superar 0,5 Kg/cm2.

EFrio FeedHC

Feed

FluidoFrio

E-101

ECalentador E-100

FluidoCaliente

FeedFrio

Gas E-102

El alumno debe encontrar el intercambiador óptimo para el servicio del E-100, tomando en cuenta la restricción que impone la caída de presión. Utilice para el diseño las tablas que se adjuntan a continuación. Estándares de tubos BWG 12 14 16 18 20

D0 = ½” D0 (m) 0.0127

Di (m) 0.00716 0.00848 0.0940 0.0102 0.01090

BWG 10 11 12 13 14 15 16 17 18

D0 = ¾” D0 (m) 0.0190

Di (m) 0.0122 0.0129 0.0135 0.0142 0.0148 0.0153 0.0157 0.0161 0.0165

BWG 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

D0 = 1” D0 (m) 0.0254

Di (m) 0.0170 0.0178 0.0185 0.0193 0.0198 0.0205 0.0211 0.0217 0.0221 0.0224 0.0229