6. Diseño de sistemas de separación
7.4 Transporte de fluidos
7.4.1 Cañerías
Para determinar el diámetro de las cañerías a utilizar, se utiliza una tabla de velocidades de flujo recomendadas63. Para la determinación de las velocidades se considera que las válvulas instaladas en las líneas no representan un factor de pérdida de carga.
Se calcula la densidad para cada tramo, considerando mezcla ideal para los fluidos en las cañerías. De esta manera, la densidad del fluido en cada tramo corresponde a las suma de la densidad de cada componente, multiplicada por la fracción másica respectiva.
7.4.1.1 Tramo Extractor – Tanque madre
Figura 7.1: Conexiones de cañerías en Extractor.
62 https://spanish.alibaba.com/product-detail/xbsy-yeast-centrifuge-separator- 60778664088.html?spm=a2700.8699010.normalList.10.1ab01b71NVecyx&s=p
63 https://www.ugr.es/~aulavirtualpfciq/descargas/documentos/BOMBAS%20Y%20TUBERIAS.pdf
Tramo
Flujo Volumétrico
(m3/h)
Densidad (Kg/l)
Velocidad de flujo
(m/s)
Diámetro
interno Material Color
P1 261,11 1,051 0,9 32
cm 12,6”
Acero inoxidable
316
Gris Y naranja
P2 261,11 1,051 3 17,5
cm 7 ”
Acero inoxidable
316
Gris y naranja
S1 83,76 0,996 2,4 11,1
cm 4,4” Polietileno Verde
S2 83,76 0,996 2,4 11,1
cm 4,44” Polietileno
Verde y naranja
Tabla 7.6. Sistema de cañerías en extractor.
Las cañerías implementadas en esta parte del proceso (P1, P2) deben ser de acero inoxidable 316 para garantizar que las levaduras que circula por estos conductos no se contaminen. Comparando los diámetros internos calculados con los establecidos por catálogo64, se observa que es posible adaptar estas dimensiones, aproximadamente.
El color de estos tramos de cañería debe ser gris con franjas naranjas65. Para definir esto se toma el criterio de que el fluido es correspondiente a la circulación de materia prima peligrosa a la seguridad personal, debido en este caso al pH acido de los fluidos circulantes y la temperatura elevada de trabajo del extractor (85°C).
Para el proceso de extracción se utiliza agua de red. Las cañerías utilizadas para la misma, antes de su calentamiento, son de color verde según norma IRAM 2407 66. Luego de calentar el agua de extracción, las cañerías utilizadas son de color verde con franjas naranjas. Estas cañerías se encuentran construidas de polietileno por termofusión. Las
64
corrosión, la facilidad de unión entre las tuberías y accesorios, la facilidad de instalación y la atoxicidad del agua transportada. Los diámetros calculados se aproximan a los mencionados en catálogo67.
7.4.1.2 Tramo Tanque madre - Reactores
Figura 7.2: Conexiones de cañerías en tanque madre.
Las características de las corrientes involucradas se pueden resumir en la siguiente tabla.
Tramo
Flujo Volumétrico
(m3/h)
Densidad (Kg/l)
Velocidad de flujo
(m/s)
Diámetro
interno Material Color
P3 263,73 1,051 0,9 32,2
cm 12,7”
Acero inoxidable
316
Gris y naranja
P4 263,73 1,051 3 17,6
cm 6,9”
Acero inoxidable
316
Gris y naranja
P5 131,86 1,051 2,4 14
cm 5,5”
Acero inoxidable
316
Gris y naranja
P6 131,86 1,051 2,4 14
cm 5,5“
Acero inoxidable
316
Gris y naranja
Tabla 7.7. Sistema de cañerías en tanque madre.
67 http://www.tigre.com.ar/sites/tigre.com.ar/files/2018-01/TIGRE-Catalogo_de_Productos_2017-pages_0.pdf
Los tramos de cañerías en esta parte del proceso (P3, P4, P5, P6) deben ser de acero inoxidable 316 para garantizar que las levaduras que circula por estos conductos no se contaminen.
El color de estos tramos de cañería debe ser gris. Para definir esto se toma el criterio de que el fluido es correspondiente a la circulación de materia prima peligrosa a la seguridad personal, debido al pH acido de los flujos en cuestión.
Cabe aclarar que los tramos P5 y P6 son aquellos que dirigen el jugo acondicionado a los dos reactores de trabajo definidos en capítulos previos.
7.4.1.3 Tramo Reactores – Tren de destilación
Figura 7.3: Conexiones de cañerías en Fermentadores.
Los tramos de cañerías P7, P8 y P9 comprenden todas las conexiones de transporte para el dióxido de carbono. Se desprecian las pérdidas de velocidad de flujo debido a válvulas y accesorios de cambio de dirección de flujo. Se utiliza la tabla de velocidades recomendadas, mencionada anteriormente, para el caso de velocidad de gases en cañerías. Como criterio se toma la velocidad máxima del intervalo (30 m/s) garantizando el diámetro de cañería más pequeño posible.
Los tramos de cañerías P10, P11, P12 están dados por los conductos responsables de transportar el líquido que se obtiene por el fondo de los fermentadores. El mismo es bombeado al separador centrífugo. Se considera para estos tramos una velocidad de flujo
expulsado por la parte superior de los fermentadores presentan un color gris, representativo de productos terminados o en proceso de fabricación68 . Las cañerías de corrientes de jugo deben presentar franjas naranjas ya que el pH ácido las hace un fluido peligroso a la seguridad personal. Debido a que las condiciones de saneamiento en los fermentadores deben garantizar que las levaduras no se contaminen, las cañerías que se conectan a estos tanques, deben construidas en acero inoxidable.
A continuación se resumen las características de cada tramo de transporte de esta etapa:
Tramo
Flujo Volumétrico
(m3/h)
Densidad (Kg/l)
Velocidad de flujo
(m/s)
Diámetro
interno Material Color
P7 5352 0,791 30 25,54
cm 9,88”
Acero inoxidable
316
Gris
P8 5352 0,791 30 25,11
cm 9,88”
Acero inoxidable
316
Gris
P9 10704 0,791 30 35,5
cm 14”
Acero inoxidable
316
Gris
P10 131,8 0,977 2,4 13,92
cm 5,5”
Acero inoxidable
316
Gris y naranja
P11 131,8 0,977 2,4 13,92
cm 5,5”
Acero inoxidable
316
Gris y naranja
P12 263,6 0,977 2,4 19,7
cm 7,76”
Acero inoxidable
316
Gris y naranja
Tabla 7.8. Sistema de cañerías en reactores.
68 www.ms.gba.gov.ar/sitios/psst/files/.../IRAM-2407-Identificacion-de-cañerias.docx
Es necesario aclarar que el dióxido de carbono obtenido como producto secundario de la fermentación, no puede liberarse directamente porque contribuye al aumento de la temperatura atmosférica debido al efecto invernadero. Debido a esto, es preferible aprovecharlo para usos secundarios. Algunas de las opciones son:
- Someter el dióxido de carbono a un proceso de compresión con motivo de producir hielo seco.
- Introducir el gas en un invernadero, provocando que las plantas lo absorban y liberen oxígeno.
- Almacenarlo y venderlo a empresas productoras de bebidas gaseosas o cerveza.
- Destinarlo al uso de extintores de incendio que utilizan dióxido de carbono comprimido.
7.4.1.4 Transporte en el tren de destilación
Figura 7.4: Esquema de cañerías en el tren de destilación.
Tramo
Flujo Volumétrico
(m3/h)
Velocidad de flujo
(m/s)
Diámetro
interno Material Color
F 253,3 2,4 19,32 cm Acero al
carbono Gris y naranja Acero al
Tabla 7.9. Sistema de cañerías en tren de destilación.
Los colores de las cañerías en este caso son determinados por la reglamentación IRAM 2407 para la identificación de cañerías.
Los diámetros internos para las cañerías de líquido saturado que salen por las cabezas de las columnas de destilación, fueron considerados para determinar valores de diámetro de cañerías reales. Se usan valores de velocidad de flujo según intervalos de velocidades recomendadas para líquidos poco viscosos.
carbono
E 26,14 2,4 6,2 cm Acero al
carbono Amarillo
S2 12,6 2,4 4,3 cm Acero al
carbono Gris y naranja
S2e 12,6 2.4 4,3 cm Acero al
carbono Gris y naranja
S4 5,46 0,9 4,63 cm Acero al
carbono
Verde y naranja
S3 7,14 0,9 5,3 cm Acero al
carbono Gris y naranja
S3R 7,14 0,9 5,3 cm Acero al
carbono Gris y naranja
S3B 7,14 3 2,9 cm Acero al
carbono Gris y naranja
S4p 5,46 3 2,53 cm Acero al
carbono Verde y naranja
Smix 227,17 2,4 18,29 cm Acero al
carbono Verde y naranja
Sext 84 2,4 11,12 cm Acero al
carbono Verde y naranja
Sf 143,27 2,4 14,53 cm Acero al
carbono Verde y naranja
Se mezclan ambas corrientes y parte de este efluente se destina posteriormente a proveer el caudal de agua necesario para el proceso de extracción.