Tegnologías y procesos asociados
Agroindustria azucarera
Online heat transfer measurement and analysis for sugar mill evaporators
Medición y análisis de transferencia de calor en línea y análisis para evaporadores de un ingenio azucarero
El ensuciamiento y la incrustación en evaporadores ha sido un área de gran interés para los ingenios azucareros hace varios años; muchos de los mecanismos que causan incrustaciones y sus velocidades son desconocidos. En un intento para cuantificar las tasas de incrustación y medir el incrustamiento, se desarrolló un modelo en línea para modelar un sistema de evaporadores. Monitorear el coeficiente de transferencia de calor como una función del tiempo permitió medir la velocidad de incrustación mediante el seguimiento de este coeficiente a medida que disminuía con el tiempo. Se asume que la incrustación en la parte del jugo de los evaporadores con respecto al tiempo es lo único que contribuye a la caída en la transferencia de calor, y que otros efectos como el ensuciamiento del lado vapor son insignificantes.
Un gran problema que se presentaba en el pasado eran las medidas confiables del coeficiente de transferencia de calor en los evaporadores. Esto se debía usualmente a que el procedimiento requería mediciones múltiples a tomar por equipos costosos, lo que significaba invertir grandes cantidades de capital para montar el sistema de monitoreo. Otro inconveniente consistía en la naturaleza iterativa de los cálculos; sin embargo, con los avances en el procesamiento computacional, es ahora posible configurar un sistema de control que requiera menores entradas e instrumentación de menor costo para tomar mediciones exactas del coeficiente de transferencia de calor. Utilizar el poder de procesamiento del computador de control para llevar a cabo iteraciones múltiples permite una rápida convergencia para la solución del coeficiente de transferencia de calor para el sistema.
Las velocidades de incrustación se midieron en un evaporador de efecto cuádruple simple sin purga de vapor en el ingenio azucarero de St. James en Louisiana. Se desarrolló un modelo para predecir las velocidades de incrustación de los efectos simples, basado en las mediciones del coeficientes de transferencias de calor. Se llevaron a cabo análisis de las corrientes de jugo y jarabe hacia y desde los evaporadores para cuantificar los componentes del material de incrustación que se acumula allí.
La medición del coeficiente de transferencia de calor muestra, como se ha visto algunas veces en la práctica, que el efecto final es aquel que mayor incrustación presenta y determina la necesidad de colocarlo fuera de línea para limpiarlo. La información sobre el grado de incrustación es útil para los ingenios, ya que permite optimizar la limpieza de los efectos. Los valores medidos de los coeficientes de transferencia de calor se encontraban entre aquellos medidos para ingenios azucareros de otros países. Los resultados muestran que el uso de computadores permite calcular un coeficiente de transferencia de calor para un sistema de evaporadores en tiempo real.
Este documento es una tesis preparada por David Timothy Solberg para optar por el título de Master of Science in Chemical Engineering en el Department of Chemical Engineering de la Louisiana State University (Baton Rouge, LA, Estados Unidos, 2002). Se encuentra alojado en el website de la Electronic Thesis and Dissertation Library of LSU.
Modelado y simulación de la unidad de cristalización de la industria azucarera con ecosimpro
Modeling and simulation with ecosimpro of a crystallization unit for sugar industry
El cuarto de azúcar es el último departamento de la fábrica azucarera, y es aquí donde se obtiene este producto por un proceso de cristalización. La parte más compleja de este proceso de cristalización se lleva a cabo en unos cristalizadores de vacío llamados tachas. En ellas se crean los cristales de azúcar que dan lugar al azúcar refinado.
La cristalización tiene lugar en sistemas multifase y multicomponente, estando relacionada con sólidos particulados distribuidos y variantes en el tiempo. Las etapas más importantes en cualquier proceso de cristalización batch son: (i) alcance de la sobresaturación; (ii) formación de núcleos de cristales (nucleación); (iii) crecimiento para formar cristales grandes.
En este trabajo se desarrolló el modelado y la simulación de una unidad de cristalización de la primera etapa del cuarto de azúcar. El modelo elaborado es un conjunto de funciones en que, conocidas las condiciones de contorno y suponiendo éstas constantes a lo largo del mismo, se calculan las características del lote descargado.
Se utilizó el simulador desarrollado en el Centro Tecnológico Azucarero de la Universidad de Valladolid para obtener los datos que ajustan el modelo empírico. Con este enfoque, se obtiene un modelo que permite una reducción sustancial en el tiempo de ejecución de cálculo y facilita el uso de técnicas de optimización que requieran muchas ejecuciones del modelo matemático. Se usa la herramienta de EcosimPro para su implementación.
Este artículo fue escrito por Alexander Rodríguez, Luis Felipe Acebes y César de Prada (Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática, Universidad de Valladolid, Valladolid, España), y se encuentra alojado en el portal EcosimPro®, página web donde se ofrece este paquete de software.
