Desarrollo de un simulador con Microsoft Excel para el diseño y evaluación de calentadores de jugo en la industria azucarera

Abstract

Objetivo: Desarrollar un simulador con Microsoft Excel para el diseño y evaluación de calentadores de jugo en la industria azucarera. Métodos: La población calentadores de jugo en la industria azucarera., la muestra calentadores de jugo de carcaza y tubos en la industria azucarera. Investigación no experimental transversal descriptivo explicativo, se utilizó los métodos de balance de materia y energía, ecuación de continuidad y ecuaciones empíricas de libros especializados. Resultados: a) Se introduce las tablas en el simulador de vapor saturado presiones, densidad del jugo con el °brix, presión atmosférica respecto a la altitud, velocidades recomendaos de vapor en tuberías y tabla de datos de tuberías nominales cedula 40 y 80. b) Los datos operacionales del simulador son: altitud de la instalación, eficiencia térmica del calentador, presión de vapor y del reevaporizado, flujo másico, °brix y temperatura de ingreso del jugo. c) Los datos técnicos obtenidos en el simulador son: diámetro nominal de tuberías, velocidad del fluido en tuberías, presión atmosférica en la instalación y velocidad del jugo en el calentador. d) Se desarrolla el entorno del simulador identificando el vapor, jugo, condensados, reevaporizado, calentador y tanque flash; las ecuaciones de balance de materia y energía son introducidas con las funciones de Excel apropiadas. e) Para la evaluación del calentador en el simulador se consideró un flujo de jugo de 30 000 kg/h, brix de 15 °, superficie de calefacción del calentador 36,30 m2, eficiencia de transferencia de calor 95 % y presiones en el tanque flash que van desde -10 psig a 30 psig. Se evaluó para temperaturas de ingreso del jugo de 25 °C a 35 °C con presiones de calefacción desde 0 psig a 30 psig, obteniéndose: temperaturas de salida del jugo desde 66,99 a 101,48°C, consumos de vapor desde 1 951,63 a 4 097,30 kg/h. Razón entre el consumo de vapor de calefacción por grado centígrado de calentamiento de jugo desde 27,34 a 41,74 kg vapor/°C, porcentaje de reevaporizado tras la evacuación de los condensados entre 0 a 11,55 %. Conclusiones: a) Las tablas introducidas al simulador funcionan bien, devuelve lo buscado de acuerdo al dato ingresado. b) Los datos operacionales de entrada son identificados y resaltados apropiadamente en el simulador y los datos de salida son diferenciadas. c) Los datos técnicos requeridos en el simulador son identificados y resaltados apropiadamente, los datos operacionales de salida son también diferenciadas. d) El entorno es apropiado permitiendo el acceso a los datos convenientemente. Con las ecuaciones de balance de materia y energía funcionando correctamente. e) El simulador facilita los parámetros de diseño adecuadamente, al evaluar se concluye que a mayor presiones de vapor se obtendrá mayor temperatura de salida de jugo, un mayor consumo de vapor y un aumento del ratio kg de vapor / °C de jugo; cuan más caliente entra el jugo al calentador éste ratio se reduce; se incrementa el % reevaporizado y cuan más bajo es la presión en el reevaporizado se produce una mayor reevaporizado