PROYECTO MECÁNICA DE FLUIDOS

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UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA

PROYECTO MECÁNICA DE FLUIDOS

Transporte de jugo de tomate por medio de un sistema de tuberías al interior de la Universidad de Antioquia.

Mateo Vásquez Rodríguez, Juliana Atehortúa Muñoz.

ABSTRACT: In this article, a complete design of the storage, costs and transportation of tomato juice is carried out throughout the campus of the University of Antioquia (from the south side of the main soccer field to the spray dryer tower located in the Laboratory of Industrial Processes (18-431)), through the use of pumps as application work within the Fluid Mechanics course. In this study, measurements were made to estimate the length of the pipe that carries the fluid, as well as different calculations to determine the diameter of the pipe, the dimensions of the storage tank and the specifications of the pump used, which in this case is a centrifugal pump ----------------. Likewise, the pumping costs and the design costs of the pipeline were determined, including the material, for the case of stainless steel, and the accessories, flow meters, temperature, pressure and valves.

Key words: Tomato juice, centrifugal pump, pipe, diameter, costs, stainless steel.

RESUMEN: En este artículo, se realiza un diseño completo del almacenamiento, costos y transporte del jugo de tomate a lo largo del campus de la Universidad de Antioquia (desde el costado sur de la cancha principal de fútbol hasta la torre de secado por aspersión localizada en el Laboratorio de Procesos Industriales (18-431)) mediante el uso de bombas como trabajo de aplicación dentro del curso de Mecánica de fluidos. En este estudio, se realizaron mediciones para estimar el largo de la tubería que transporta el fluido, así como diferentes cálculos para determinar el diámetro de la tubería, las dimensiones del tanque de almacenamiento y las especificaciones de la bomba utilizada que en este caso es una bomba centrífuga ----------------. De igual forma se determinaron los costos de bombeo y los costos de diseño de la tubería incluyendo el material, para el caso Acero inoxidable, y los accesorios, medidores de flujo, temperatura, presión y válvulas.

Palabras claves: Jugo de tomate, bomba centrífuga, tubería, diámetro, costos, acero inoxidable.

INTRODUCCIÓN

En la industria química, el transporte de fluidos es de vital importancia para múltiples procesos; sin embargo, este proceso requiere un sistema de tuberías compuesto por tubos, válvulas y diferentes accesorios como codos y uniones universales en un material específico que se adecue al proceso. Para este sistema, es importante tener en cuenta la posible presencia de alguna máquina y el recorrido que sigue la tubería para asegurar que la energía mecánica sobrepase las pérdidas, que son transformaciones de energía mecánica en energía térmica, para lograr que el fluido se transporte exitosamente.

Para lograrlo, se debe considerar la trayectoria de menor longitud, seleccionar el material que presente menos resistencia al flujo y disminuir la cantidad de accesorios, siempre buscando utilizar los que tengan menor coeficiente de pérdidas.

En este estudio, se diseñó el sistema de tuberías para el transporte de jugo de tomate desde el coliseo hasta el segundo piso del bloque dieciocho (18) ubicado en la Facultad de Ingeniería del campus universitario. Se determinó el diámetro de la tubería, el espesor, la cédula, la bomba a utilizar, los accesorios y los costos de los materiales y el sistema de bombeo.

PROBLEMA

El tomate es una de las verduras más importantes empleadas en la industria alimentaria. Conocer las características reológicas del tomate es de suma importancia para el diseño y evaluación de productos, equipos y operaciones de unidades. Es necesario para la optimización de procesos y la obtención de productos de alta calidad.

El estudio reológico de los alimentos es necesario para la determinación de parámetros de ingeniería, diseño de maquinarias de fabricación y operaciones de unidades, control de calidad y desarrollo de productos, definición de estrategias de empaque y almacenamiento. Se requiere conocimiento del comportamiento reológico desde la fabricación hasta el consumo del producto. La consistencia y la sensación en la boca son atributos particularmente valiosos en los productos de tomate, destacando la importancia de la reología en la calidad sensorial y la aceptación del consumidor.

Se requiere diseñar un sistema de tuberías que permitan transportar dicho fluido desde un tanque con agitación en el costado sur de la cancha principal de fútbol en Ciudad Universitaria, y una tubería que transporte el jugo de tomate hasta la torre de secado por aspersión (spray dryer) localizada en el Laboratorio de Procesos Industriales (18-431). que consume 7200 litros/hora y opera a 40 psig. De igual forma, se debe considerar la presencia de una bomba para trabajo normal y otra en stand by a la salida del tanque, así como el hecho de que el aceite debe ser previamente calentado hasta alcanzar una temperatura entre 36-42 °C [1] para que él esté en estado líquido y que la caída de presión por tubería recta y accesorios entre la descarga de la bomba y la entrada al reactor no debe superar los 1.0 kPa por metro de tubería.

RESULTADOS Y DISCUSIONES

1. Parámetros reológicos

Se determinaron los parámetros reológicos del fluido, definiendo la temperatura de operación del proceso como 25°C. El comportamiento reológico del jugo de tomate se ajusta al modelo de ley de potencia con los siguientes parámetros reológicos en función del % peso de sólidos (x) a la temperatura de operación.

Tabla 1. Parámetros reológicos del jugo de tomate (Steffe, 1996) [1]

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