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Intercambiador de calor para pasta de tomate

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by

Natalie Orellana

on 22 November 2013

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Transcript of Intercambiador de calor para pasta de tomate

Intercambiador de calor para pasta de tomate
Dimensionamiento
Cálculos
Desarrollo
Diámetro de tubos
En base a datos experimentales se eligieron diámetros promedio para el intercambiador de triple-tubo











En base a los diámetros, se escogió un espesor de 0.015m


Selección del tipo de intercambiador
Configuración de espacio anular o TF40, en la cual, la pasta de tomate circula por un espacio anular y el agua de servicio circula por el interior y el exterior
Esto contrarresta la dificultad, inherente de este producto tan viscoso, de no poder alcanzar regímenes turbulentos.

Selección del material
En todas las instalaciones de industrias de alimentos en que los aparatos están en contacto directo con el producto en fase de tratamiento son de acero inoxidable AISI 304 o 316

Considerando que la pasta de tomate es un producto alimenticio con un pH menor a 4.6, fue necesario elegir un material que proporcionara resistencia a la corrosión y a la vez inocuidad al producto. En base a estos objetivos se eligió acero inoxidable AISI 316L. El acero inoxidable 316 tiene alta resistencia a la corrosión y a la temperatura. Entre sus usos comunes están los intercambiadores de calor en industria alimentaria.
Propiedades pasta de tomate
Resistencia de paredes
Coeficiente de transferencia de calor por convección de la pasta de tomate
Flujo másico de agua en el tubo interno
velocidad del agua
coeficiente de transferencia de calor por convección
Un intercambiador de calor es un equipo utilizado para transferir calor entre dos fluidos que se encuentran a temperaturas diferentes sin tener contacto directo entre los dos fluidos.

Conducción
Convección
Antecedentes
Tipos de intercambiador
Intercambiador de triple tubo elaborado en acero inoxidable AISI 316:

Ideal para productos de alta viscosidad, bajo pH con tendencia a flujo laminar y con partículas, como la pasta de tomate, productos con pulpa, purés, miel, chocolate, productos con almidón, mermeladas, etc.
Posee una geometría definida por tres tubos concéntricos, proporcionando una gran superficie de intercambio térmico, tanto por la parte interior como por la parte exterior.

Ventajas
•Permite un tratamiento térmico en un corto tiempo debido a la gran superficie de transferencia.
•Permite un tratamiento térmico homogéneo debido a su capacidad de mezcla.
•Fácil ensamblaje
•Facilita la limpieza del equipo debido a la reducción de zonas muertas que minimiza la acumulación del producto.
•Evita el estancamiento del producto viscoso.
•Es fácilmente ampliable al momento de tenerse un flujo másico mayor.
•Bajo costo de mantenimiento

Ventajas del acero AISI 316
Resistencia a la corrosión
Excelente factor de higiene-limpieza
Se pueden utilizar tanto las temperaturas criogénicas como las temperaturas elevadas.
Es más resistente a la corrosión que el 304 por la acción del molibdeno
El AISI 316L tiene mayor contenido de carbono y está protegido contra la corrosión intergranular
Resistencia total
Longitud del intercambiador en base a la Resistencia total
Seleccion de bombas
Se presentan opciones viables para el transporte de diversos tipos de pasta de tomate, se consideran como opciones adecuadas y diseñadas específicamente para el traslado de alimentos.
Costos
Dimensiones del Equipo
A. Impulsores centrífugos helicoidales
B. Bomba de diafragma
C. Bomba pistón acción neumática
D. Bombas de cavidad progresiva
E. Bomba de vástago neumático
Conclusiones
* En base a las características y propiedades del fluido se eligió el intercambiador de espacio anular TF40, triple tubo debido a la alta viscosidad de la pasta de tomate.

* La pasta de tomate se comporta como un fluido No Newtoniano ya que la viscosidad varía en función del efecto cortante.

* Según el pH de la pasta de tomate, menor a 4.5, se decidió elaborar el intercambiador de calor con Acero AISI 316.

* La resistencia total del equipo es de 5.28𝐸−04 º𝐶·𝑠𝐽

* La longitud total del intercambiador es de aproximadamente 190m, con un arreglo de 24 tubos la longitud del intercambiador es de 8m por 1m.

* El costo total de la elaboración del intercambiador de calor es alrededor de Q 47340.70.

*La caída de presión provocado por el flujo de pasta de tomate es de 2256.21 kPa.

*La caída de presión debido al flujo de agua tanto en el tubo externo como interno es de 139.45 y 248 kPa, respectivamente.
Anexos
Planta de alimentos COMDALSA, pasta de tomate a 30 brix
Cargas por Fricción y Caída de Presión
Fricción y Caída de presión de la Pasta de Tomate
Caída de Presión provocada por el Agua en el tubo externo
Caída de Presión debido al Flujo de agua en el tubo Interno
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