CÁLCULO Y DISEÑO DE UN SISTEMA CIP

Órganos Maquinas y Mecanismos Saúl Manrique Velarde

CÁLCULO Y DISEÑO DE UN SISTEMA CIP

1. Objetivo: El objetivo de este trabajo es realizar r ealizar los cálculos y el diseño de un CIP para un tanque silo de 40m3 de leche. 2. Especificaciones: En el desarrollo de este trabajo tr abajo se efectuaran los cálculos para un sistema CIP para un tanque silo en el que se almacena leche pasteurizada, realizando la limpieza con hidróxido de sodio o soda al 0.2% y acido nítrico al 0.1%. El lavado completo durara alrededor de 1 hora o 60 minutos. El tanque a lavar tiene una capacidad de 40 m3 Para calentar la soda es necesario el uso de un intercambiador de placas que usa vapor para realizar el calentamiento. Tanto el tanque de soda, el de ácido y el de agua poseen el mismo tamaño. La solución que necesita de calentamiento es la soda, la solución de acido no.

3. Cálculos: Características del tanque silo a lavar:    

Capacidad: 40 m3 Altura: 8.65 m  8.7 m Diámetro: 2.85 m  2.9 m Material acero inoxidable 304

Características de las tuberías a utilizar 

Diámetro: 2pulgadas = 5 cm = 0.05m

Calculo del caudal de la bomba del producto Para realizar el cálculo del caudal necesitamos el tiempo que se demoraría en vaciar el tanque, tomando este dato como 4 horas resulta: 1

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               Especificaciones de la bomba de producto a utilizar (según tabla) Teniendo en cuenta el caudal necesario se tiene que y la altura a la que se tiene que elevar:   

Bomba centrifuga Diámetro del impulsor: 75 Potencia: 0.6 KW

Calculo del caudal de la bomba del CIP: Para realizar el cálculo debeos saber que la bomba del CIP debe tener un caudal mayor o igual al de la bomba de producto, normalmente se utiliza una proporción de 1: 1.2, por esa razón realizamos el siguiente calculo:

                Especificaciones de la bomba CIP a utilizar (según tabla) Teniendo en cuenta el caudal necesario se tiene que y la altura a la que se tiene que elevar:   

Bomba centrifuga Diámetro del impulsor: 105 Potencia: 1.25 KW

Especificaciones de la bola spray a utilizar: 

Bomba spray de 180 °

Teniendo en cuenta el caudal de la bomba del CIP y las tablas de la bola spray tenemos: 

Presión: 56 KPa = 0.56bar = 5.6 mca 2

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Calculo del caudal de las tuberías: Para realizar este cálculo necesitamos saber que está comprobado que la velocidad que se requiere para el lavado es de 1.5 m/s que es lo mismo que decir 5400 m/h

                        3

Órganos Maquinas y Mecanismos Saúl Manrique Velarde Calculo del volúmen de soda:

                  Este volumen constituya el 40% del tanque de soda, el otro 50% es para que la soda no se degrade y el otra 10% no se utiliza, ya que no esta completamente lleno Volumen de las tuberías: Teniendo en cuenta el recorrido que debe de pasar la soda por las tuberías, hallamos que la longitud que debe recorrer es de

              Dimensiones de los tanques de soda, acido y agua   

Altura: 2.4 m Diámetro: 1.55 m Capacidad: 5 m3

Cálculos para el intercambiador de calor de placas para calentar la soda: Primero debemos tener en cuenta que para el intercambiador de calor de placas necesitamos un medio para calentar, este será vapor que ingresa a 50 psi de presión, con este dato debemos hablar nuestra temperatura inicial, calculo: 50 psi = 344.73 KPa = 0.3447 MPa Teniendo en cuenta esta presión y con ayuda de una tabla termodinámica procedimos a calcular la temperatura interpolando 135 °C ---------- 0.3130 MPa x °C ---------- 0.3447 MPa 140 °C ---------- 0.3613 MPa Donde x = 138 °C

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Órganos Maquinas y Mecanismos Saúl Manrique Velarde Entonces: El vapor entra a 138 °C y sale a 100°C y la soda a calentar entra a 10°C y sale a 75°C

Cálculos: a) Media logarítmica de la diferencia de Temperatura (LMTD)

             °C b) Cantidad de calor transmitido

    Donde: m: flujo másico (kg/s) Cp: calor especifico (KJ/kg°C)

            Calculo del flujo másico: Para este cálculo tenemos en cuenta que el volumen en las tuberías es de 0.16 m 3 al cual se le suma los 0.2 m3 que tiene el tanque 

          

       5

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            c)

      

Donde: K= coeficiente de transferencia de calor (W/m 2°C) = 6000 W/ m2°C A= área de transferencia de calor

 )         (      d) Área de la placa Largo x ancho= 0.73 m x 0.26 m  A p = 0.1898 m 2

e) Calculo de numero de placas necesarias

                     Conclusiones: 

 

Se elaboro el cálculo y diseño de un tanque silo de 40 m 3 de almacenamiento de leche pasteurizada. Los tres tanques para el lavado poseen el mismo tamaño. Se elaboro un dibujo representativo del proceso.

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