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II.5.7. Dimensionamiento
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Introducción
El dimensionamiento de los equipos y las instalaciones de la planta es uno de los aspectos más importantes en un proyecto ingenieril. El primer paso a seguir en el dimensionamiento es la realización de los balances de materia y energía (BMyE) ya que son las herramientas necesarias para contabilizar los flujos de materia y energía entre un determinado proceso industrial y los alrededores o entre las distintas operaciones que lo integran [Consulta el Apartado Balances de Materia y Energía de la Sección de Contenidos]. Los BMyE nos permitirán conocer los caudales másicos de todas las corrientes materiales que intervienen en el proceso, así como las necesidades energéticas del mismo, que en último término se traducirán en la estimación de las necesidades de servicios auxiliares.
Dimensionamiento de Equipos
Una vez realizados los BMyE necesarios se pueden hacer unos cálculos iniciales en los que se obtengan las dimensiones principales de los equipos de proceso. Como resultados fundamentales se deben indicar para cada equipo dimensiones tales como:
-
Dimensiones principales: altura, longitud, anchura, diámetro, etc.
-
Volumen
-
Superficie en planta
-
Capacidad de trabajo
-
Caudal
En algunos casos es necesario indicar el número de equipos, secciones, módulos, columnas (por ejemplo: nº de columnas para una torre de absorción) necesarios a emplear.A modo de ejemplo se muestran las dimensiones principales de un mezclador:
A: 2.010 mm
B: 2.751 mm
C: 4.476 mm
Figura 1. Dimensiones de un mezclador tipo Hosokawa. Fuente: Hosokawamicro
Dimensionamiento de Instalaciones
Para todas las instalaciones de la Planta, así como para los servicios auxiliares, es necesario indicar la superficie en planta requerida, ya que es un dato fundamental para realizar la implantación. En el caso de los servicios auxiliares se muestra, a modo de ejemplo, un dimensionamiento aproximado para una caldera de vapor:
El consumo de vapor en la instalación para operaciones de pretratamiento es de es 884,13
Kg./h. Considerando las necesidades de calefacción que requieren los sistemas de calefacción
se incrementa el caudal de vapor requerido en la instalación un 50 %. El caudal total de gas
necesario en la instalación es de 1326,19 Kg./h.
Para abastecer este consumo se emplea una caldera pirotubular, FH-711, que genera un
caudal máximo de 1.400 Kg./h. Según catálogo sus dimensiones son 3,6 m x 2,3 m x 2.6 m.
El consumo energético de la caldera puede calcularse mediante un balance de energía. Los
datos que conocidos son:
• Caudal producido 1.400 Kg./h
• Características del vapor.
o Temperatura de salida, Ts= 105º C,
o Temperatura de entrada del agua de alimentación 20 º C.
o Calor latente de vaporización: λv = 540 Kcal /kg.
• Características del gasoil.
o Poder calorífico PCI = 9.000 Kcal/Kg.
• Rendimiento de la caldera 85%
Si se resuelve la ecuación correspondiente, se obtiene un caudal de combustible de 104,88
Kg/h.
Introducción
El dimensionamiento de los equipos y las instalaciones de la planta es uno de los aspectos más importantes en un proyecto ingenieril. El primer paso a seguir en el dimensionamiento es la realización de los balances de materia y energía (BMyE) ya que son las herramientas necesarias para contabilizar los flujos de materia y energía entre un determinado proceso industrial y los alrededores o entre las distintas operaciones que lo integran [Consulta el Apartado Balances de Materia y Energía de la Sección de Contenidos]. Los BMyE nos permitirán conocer los caudales másicos de todas las corrientes materiales que intervienen en el proceso, así como las necesidades energéticas del mismo, que en último término se traducirán en la estimación de las necesidades de servicios auxiliares.
Dimensionamiento de Equipos
Una vez realizados los BMyE necesarios se pueden hacer unos cálculos iniciales en los que se obtengan las dimensiones principales de los equipos de proceso. Como resultados fundamentales se deben indicar para cada equipo dimensiones tales como:
-
Dimensiones principales: altura, longitud, anchura, diámetro, etc.
-
Volumen
-
Superficie en planta
-
Capacidad de trabajo
-
Caudal
En algunos casos es necesario indicar el número de equipos, secciones, módulos, columnas (por ejemplo: nº de columnas para una torre de absorción) necesarios a emplear.A modo de ejemplo se muestran las dimensiones principales de un mezclador:
A: 2.010 mm
B: 2.751 mm
C: 4.476 mm
Figura 1. Dimensiones de un mezclador tipo Hosokawa. Fuente: Hosokawamicro
Dimensionamiento de Instalaciones
Para todas las instalaciones de la Planta, así como para los servicios auxiliares, es necesario indicar la superficie en planta requerida, ya que es un dato fundamental para realizar la implantación. En el caso de los servicios auxiliares se muestra, a modo de ejemplo, un dimensionamiento aproximado para una caldera de vapor:
El consumo de vapor en la instalación para operaciones de pretratamiento es de es 884,13 Kg./h. Considerando las necesidades de calefacción que requieren los sistemas de calefacción se incrementa el caudal de vapor requerido en la instalación un 50 %. El caudal total de gas necesario en la instalación es de 1326,19 Kg./h.
Para abastecer este consumo se emplea una caldera pirotubular, FH-711, que genera un caudal máximo de 1.400 Kg./h. Según catálogo sus dimensiones son 3,6 m x 2,3 m x 2.6 m.
El consumo energético de la caldera puede calcularse mediante un balance de energía. Los datos que conocidos son:
• Caudal producido 1.400 Kg./h
• Características del vapor.
o Temperatura de salida, Ts= 105º C,
o Temperatura de entrada del agua de alimentación 20 º C.
o Calor latente de vaporización: λv = 540 Kcal /kg.
• Características del gasoil.
o Poder calorífico PCI = 9.000 Kcal/Kg.• Rendimiento de la caldera 85%
Si se resuelve la ecuación correspondiente, se obtiene un caudal de combustible de 104,88 Kg/h.