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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN DESTILADOR CONTÍNUA CON COLUMNA DE RELLENO CERÁMICO. Presentado por : Cirilo Garfias Contreras. Asesor : Dr. Ing. Waldir D. Estela Escalante RESUMEN El presente trabajo, se enfocó en el diseño y construcción de un destilador en flujo continuo, con columna de relleno cerámico para la obtención de alcohol absoluto. Para el diseño de la columna de destilación se seguirán los siguientes pasos: Balance general: en esta etapa se determinará el flujo másico alimentación (F=22Kg/h) del caldo fermentado con el cual se va trabajar, además determinaremos con este dato, los flujos másicos del destilado (D=2.33Kg/h, alcohol absoluto), flujo másico de los fondos (W=19.66Kg/h). La capacidad calorífica (Etanol= 2.93Kj/Kg °C, Agua= 4.18Kj/Kg °C) emplearemos para el calculo de condición de alimentación (q=1.14). Para la zona de rectificación se calcula el peso molecular del producto del destilado (MD=39.8064Kg/Kmol), con el cual determinamos flujo molar de destilado (D=0.05853Kmol/h), entonces con ello determinamos el flujo de vapor (Vn=8.388Kg/h). Para la zona de agotamiento se calculará los mismos datos que se a mencionado en la zona de rectificación, entonces el peso molecular del flujo de de alimentación (Mw=19.16648Kg/Kmol), flujo molar en la alimentación (F=1.1478Kmol/h), flujo de vapor (Vm=11.468Kg/h) Con los datos obtenidos de los cálculos de balance general, se procederá a dimensionar el diámetro de la columna, en lo cual intervienen el facto de flujo (FLV=0.030), porcentaje de inundación (%I=56%), flujo másico del vapor (V * =0.5131Kg/s*m 3 ), área de la sección transversal de la columna (A=0.004541m 2 ), y por últomo diámetro de la columna (DC.R.=0.076038m=76mm≈3”), todos estos datos son calculados en la parte de la zona de rectificación. En la parte de la zona de agotamiento se determinarán los mismos datos que se menciono en la zona de rectificación, los cuales son: FLV=0.0683, %I=60.97%, V * =0.3709Kg/s*m 3 , A=0.008574m 2 , DC.A.=0.104483m=104.483mm≈3”. Por tanto el diámetro de la columna según los cálculos realizados, se aproximan a un diámetro de 3”. Dimensionamiento de la altura de relleno: para esta parte de la columna de destilación se determina por el método de Cornell, donde la propiedades físicas como: ρ =1.3822Kg/m 3 , ρ =752.16Kg/m 3 , DV=1.4724*10 -5 m 2 /s, DL=2.7586*10 -9 m 2 /s, µL=4.418*10 -4 Kg/m*s, µV=1.10*10 -5 Kg/m*s, σL=22.04087*10 -3 N/m, son determinados a una temperatura de vapor (TV=78.3°C), con estos datos procedemos a calcular el número adimensional de Smith ((SC)V=0.5405; para la fase de vapor, (SC)L=212.93; para la fase líquida), entonces la velocidad de flujo másico del líquido será (L =0.3690Kg/s*m 2 ). Los [email protected]

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Page 1: diseño y construccion destilador

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN DESTILADORCONTÍNUA CON COLUMNA DE RELLENO CERÁMICO.

Presentado por : Cirilo Garfias Contreras.Asesor : Dr. Ing. Waldir D. Estela Escalante

RESUMENEl presente trabajo, se enfocó en el diseño y construcción de un destilador en flujocontinuo, con columna de relleno cerámico para la obtención de alcohol absoluto.Para el diseño de la columna de destilación se seguirán los siguientes pasos:Balance general: en esta etapa se determinará el flujo másico alimentación(F=22Kg/h) del caldo fermentado con el cual se va trabajar, ademásdeterminaremos con este dato, los flujos másicos del destilado (D=2.33Kg/h, alcoholabsoluto), flujo másico de los fondos (W=19.66Kg/h). La capacidad calorífica(Etanol= 2.93Kj/Kg °C, Agua= 4.18Kj/Kg °C) emplearemos para el calculo de condiciónde alimentación (q=1.14).Para la zona de rectificación se calcula el peso molecular del producto del destilado(MD=39.8064Kg/Kmol), con el cual determinamos flujo molar de destilado(D=0.05853Kmol/h), entonces con ello determinamos el flujo de vapor (Vn=8.388Kg/h).Para la zona de agotamiento se calculará los mismos datos que se a mencionado en la zonade rectificación, entonces el peso molecular del flujo de de alimentación(Mw=19.16648Kg/Kmol), flujo molar en la alimentación (F=1.1478Kmol/h), flujo devapor (Vm=11.468Kg/h)Con los datos obtenidos de los cálculos de balance general, se procederá adimensionar el diámetro de la columna, en lo cual intervienen el facto de flujo(FLV=0.030), porcentaje de inundación (%I=56%), flujo másico del vapor(V*=0.5131Kg/s*m3), área de la sección transversal de la columna (A=0.004541m2), y porúltomo diámetro de la columna (DC.R.=0.076038m=76mm≈3”), todos estos datos soncalculados en la parte de la zona de rectificación. En la parte de la zona de agotamiento sedeterminarán los mismos datos que se menciono en la zona de rectificación, los cuales son:FLV=0.0683, %I=60.97%, V*=0.3709Kg/s*m3, A=0.008574m2,DC.A.=0.104483m=104.483mm≈3”. Por tanto el diámetro de la columna según los cálculosrealizados, se aproximan a un diámetro de 3”.Dimensionamiento de la altura de relleno: para esta parte de la columna de destilaciónse determina por el método de Cornell, donde la propiedades físicas como:ρ =1.3822Kg/m3, ρ =752.16Kg/m3, DV=1.4724*10-5m2/s, DL=2.7586*10-9m2/s,µL=4.418*10-4Kg/m*s, µV=1.10*10-5Kg/m*s, σL=22.04087*10-3N/m, son determinados auna temperatura de vapor (TV=78.3°C), con estos datos procedemos a calcular el númeroadimensional de Smith ((SC)V=0.5405; para la fase de vapor, (SC)L=212.93; para la faselíquida), entonces la velocidad de flujo másico del líquido será (L∗ =0.3690Kg/s*m2). Los

[email protected]

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factores de corrección (F1=0.8774, F2=1.4276, F3=2.3009), con estos datos procedemos arealizar la ecuación de relleno, donde primero determinamos la altura de transferencia dela fase gas (HG=0.079169*Z0.33), altura de transferencia de la fase líquida(HL=0.121978*Z0.15), entonces la ecuación de relleno(HTU=0.079169*Z0.33+λ*0.121978*Z0.15), esta ecuación es para la zona de rectificación. Enla zona de agotamiento se determina los mismos datos de la zona de rectificación,empleando datos obtenidos de la zona de agotamiento, propiedades físicas(ρ =0.6065Kg/m3, ρ =957.46Kg/m3, DV=1.6612*10-5m2/s, DL=6.0108*10-9m2/s,µL=0.2883*10-3Kg/m*s, µV=0.0116*10-3Kg/m*s, σL=59.1368*10-3N/m), número deSmith((SC)V=1.151, (SC)L=50.094), velocidad de flujo de masa delíquido(L∗ =1.8967Kg/s*m2), factores de corrección(F1=F2=F3=1), entonces la ecuaciónpara rellenos con las alturas (HG=0.164733*Z0.33, HL=0.078520*Z0.15) se tiene(HTU=0.164733*Z0.33+λ*0.078520*Z0.15), estos datos para la zona de agotamiento.Resolviendo estas dos ecuaciones de la zona de rectificación que tiene Z=70cm, y la zonade agotamiento que tiene, Z=25Cm.Balance de energía: para esta etapa se debe tener los siguientes datos que se muestranen la tabla.Descripción Etanol Agua UnidadesCapacidad calorífica del vapor 1.607 1.888 kj/Kg°CCapacidad calorífica del líquido 2.8 4.19 kj/kg°CEntalpía de ebullición 840 2256 kj/kg°CTemperatura de ebullición 78.4 100 °CEntonces con estos datos nos enfocamos a calcular principalmente la cantidad de energíaque se va a suministrar al rehervidor mediante una resistencia eléctrica. Calculamos laentalpia en la alimentación (hF=60.765Kj/Kg), entalpia en el reflujo (hLn=239.468Kj/Kg),entalpia en los fondos (hw=418.003Kj/Kg), entalpia del vapor en los topes(HV=1113.869Kj/Kg), entonces la resistencia que se necesita para la transferencia de caloren los rehervidores (QR=14773.55Kj/h=4103.7625Watts), entonces se necesita con estapotencia para los dos rehervidores.Para la construcción del destilador, se procede los siguientes paso, que generalmente lorealizan los que se dedican a la construcción de equipos.Lo primero que realizan por lo general es la cotización de materiales para la construcción,ya que varía el costo de los materiales con respecto al tiempo, posteriormente se procedeal mantenimiento de equipos del taller, para evitar problemas de falla durante laconstrucción del equipo, y evitar de esta manera los problemas que se tenga durante laconstrucción del destilador y ver que piezas del equipo requiere el cambio. Después dehaber cumplido con estos requisitos, procedemos a construir con los cálculos que se harealizado anteriormente, entonces para ello elaboramos los requerimientos de materialesequipos para nuestra construcción.

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En el siguiente cuadro se muestran las dimensiones del diseño del destilador.PARTES DEL EQUIPO

DIMENSIONES L eTubo SCH-40, de alimentación 1/2" 5CmTubo OD-16, de alimentación ½” 15CmTubo OD-16, para la columa 3” 10CmDistrubuidor de alimentación plan. a. inox. 4,6CmDesviador del líquido condensado Plan. a.inox. 4,6CmTubo OD-16, para la salida hacia elcondensador 1” 2.5CmTubo OD-16, para la salida del destilado 1/2" 31.63CmTubo OD-16, para trampa de vapor desalida 1 ¼” 10CmTubo OD-16 para recepción del destilado 1/2" 17CmTubo OD-16, para la carcasa delcondensador 4” 65CmTubo OD-16 ,interno del condensador 3/8” 60CmTubo SCH-40 ,para muestreo 1/2" 5Cm6 Bridas plancha acero inoxidable 13Cm 1/4"Tubo de vidrio pirex de alta temperatura 3” 75CmPlancha a. inox., para tanque dealimentación 1.68x1.07m 1/20”Tubo SCH-40, para alimentación inical 1” 5CmTubo SCH-40, para la salida de cola 3/4” 8Cm2 Tubo OD-16, Para la conección de losrehervidores con el tanque dealimentación 2” 20Cm

Plancha de a. inox., para los rehervidores 1,60x1,64m 1/20”4 Tubos OD-16, para las resistencias 1 ½” 5CmEl destilador se diseño con flujo másico de alimentación de 22kg/h de caldofermentado, con una concentración de alcohol de 10%, para obtener un destiladode 2.33kg/h de alcohol absoluto al 90%, con fondos de 19.66kg/h, con 0.5% dealcohol. Las dimensiones del destilador, para las entrada de la alimentación delcaldo (=1/2” OD, L=15Cm), el cual se soldará a un tubo (L=10Cm, =3” OD)donde se perfora a 5Cm de un extremo de este tubo de 3”OD, distribuidor del caldofermentado dentro de la columna (A= 4,6x4,6Cm), desvío del destilado(A=4,6x4,6Cm) el cual estará unida a un tubo por donde sale el destilado en formade vapor de la columna de destilación (=1” L=2,5Cm), salida del destilado enforma de líquido cuando retorna del condensador (=1/2”, L=31.63Cm)condensador (L=600mm, =3/8”), trampa de vapor a la salida del destilado (=1¼”, L=10Cm), para esta trampa de vapor se suelda un tubo roscada (=1/2”,L=5Cm) donde aquí llevará una válvula para la extracción de muestra del destilado,además en esta parte de la trampa de vapor se suelda un tubo (=1/2”, L=17Cm)para la recolección del destilado final, los rehervidores (=5 3/16”, L=40Cm )

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donde se perfora a una L=5Cm del borde un =3/4", además esta se une con eltanque de alimentación (=31Cm, L=37Cm) donde aquí llegará el flujo másico dealimentación, desde aquí se realizará la transferencia de calor para realizar eldestilador, para el flujo de del en la zona de agotamiento (Tubo SCH-40, = 3”,L=25Cm) por donde el líquido más volátil circulará en forma de vapor, pasandopor la zona de rectificación (tubo de vidrio pirex, = 3”, L=75Cm), de este tubo serellenará con anillos cerámicos tipo Raschig, =10 a 12mm, mediante este anillose realiza la transferencia de masa, es en esta parte de donde el líquido más volátilse separa del líquido menos volátil.Para su construcción del destilador se emplea principalmente los equipos que setienen en el taller electromecánico los cuales son: soldadura tig, soldadura arcoeléctrico, torno, fresadora, cortador de planchas, rolador de planchas, cortador detubos, amolador y reactivos para la limpieza de quemaduras negras en el momentode soldar.El destilador con columna de relleno cerámico, dificulta en la limpieza, peroproporciona gran superficie o área para la transferencia de masa, lo cual facilita suoperación durante el proceso de destilación y que se puede llegar aconcentraciones altas de destilado.Aparte de la construcción y diseño del destilador, también se ha realizado otrasactividades, lo cuales son lo siguientes:Construcción y pruebas hidrostáticas de dos tanques de 1000L decapacidad para fermentación de Uvas.Pruebas del secador hídrico de productos instantáneos para el laboratoriode transferencia de masa de la Facultad de Ingeniería Química y Metalurgiade la Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga.Apoyo en los cálculos para la construcción de los equipos, y para lascotizaciones de algunos equipos.Modificación de un extractor de aceites esenciales de la ONG “Agenda Sur”en la localidad de Catalinayocc-Ayacucho.Construcción de un intercambiador de calor de tubos y coraza 1-2 para losproyectos de investigación de la Facultad de Ingeniería Química de laUniversidad Nacional Altiplano – PunoApoyo en la instalación de los Equipos para el procesamiento de lechepasteurizada en la Planta Piloto de Jugos y Conservas de Frutas de laFacultad de Ingeniería Química y Metalurgia de la Universidad Nacional deSan Cristóbal de huamanga.Apoyo en el proyecto de investigación “Adsorción de gases de vehículos enfiltros de diatomita de Quicapata-Ayacucho”.Diseño y ejecución de un software para el diseño de columnas dedestilación.Mantenimiento y limpieza de equipo, maquinarias, herramientas yAmbientes del taller electromecánico.

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IntroducciónLa destilación es una operación unitaria, donde el principio es la diferencia devolatilidad de dos o más líquidos, este volatilidad es aprovechada con el empleo deuna columna de destilación, donde la transferencia de masa en destiladores concolumna de relleno cerámico principalmente se da en los anillos cerámicos, en lasuperficie o área que tiene el anillo, el líquido a destilar se rosea y a medida que vaaumentando la temperatura se van separando según la diferencia de volatilidad.Para el diseño del destilador debemos conocer que tipo de operación se realizará sies en flujo continuo o es un proceso bacht, otro factor importante también esnecesario conocer es el tipo de destilador que se va diseñar si es un destiladorsimple, por arrastre de vapor, extractiva, azeotrópico, ya que de esto dependetambién el costo del equipo, cada tipo de destilador requerirá un diseño diferenteal de otro tipo de destilador a pesar que el principio sea lo mismo. Los cursosbásicos en ingenieras, nos permite ver los puntos mencionados anteriormente,para poder realizar los cálculos del destilador, con un costo cómodo, que sea fácilde manipular, que tenga alto rendimiento en productividad, y que sea eficaz.El destilador con columna de relleno cerámico tiene relleno con materialescerámicos, estos materiales que van de relleno en el interior de la columna debenser resistentes al calor, humedad, no deben corroerse, tampoco estos materialesdeben transferir al producto que se está destilando compuestos tóxicos, u otrosque pueden ser no benéficos para el destilado, existen otros tipos de materialesque se emplean como relleno cerámico, pero el más utilizado es el relleno hecho decerámica. Otra propiedad importante de este relleno es tener una buenatransferencia de masa, esto esta estrechamente relacionada con la superficie delrelleno, pero otro factor que interviene es el distribuidor de la alimentación delcaldo fermentado, si este dispositivo no distribuye uniformemente, entonces abramenor transferencia de masa durante el proceso de destilación.

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5.1.1. PROCESO DE CONSTRUCCIÓN.

5.1.1.1. COLUMNA.

ANILLO.Los anillos o rellenos cerámicos que se van a utilizar son de tipo Raschig, que tieneun diámetro de 10 a 12mm.Estos anillos son construidos en el mismo taller mecánico, con una formulación yaestándar, que se tiene.

BRIDA DE SOPORTE.Se construye en planchas de acero inoxidable de 5mm de espesor y un diámetrode 10Cm que se logra utilizando un torno.La parte principal es el diámetro interno para que se pueda ubicar un plato desoporte para los anillos, y otra para la parte superior de la columna de relleno,construido y su respectiva empaquetadura donde se ubicará el tubo de vidrio(columna propiamente) además de 5 perforaciones para tensar de brida a bridapara ensambla.

Torno Bridas

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Entrada de alimentación.La alimentación se realiza por la parte superior para lo cual se emplea untubo de acero inoxidable de un diámetro de 3” OD, y una longitud de 10Cm, conbridas en los terminales. A 5Cm de la longitud del tubo de 3”OD, se perfora para laentrada de la alimentación, para esta entrada se emplea un tubo de aceroinoxidable de un diámetro de 1/2” OD, el tubo de alimentación alcanza el puntomedio de la columna, desde este punto se suelda otro tubo del mismo diámetrocon una longitud de 5Cm, con dirección hacia los rellenos, en el terminal de estetubo se suelda el distribuidor de flujo de alimentación, lo cual tiene un área de4,6x4,6Cm, con sus soportes de una longitud de 4Cm, que tiene perforaciones de2mm. Este distribuidor esta construido de una plancha de acero inoxidable deespesor de 1.25mm.

en la parte inferior del esta columna de alimentación se suelda una brida, tanto enla parte superior, pero en el centro de esta brida superior se suelda un tubo deacero inoxidable de diámetro de 1” OD, de longitud de 2,5Cm, a este se le suelda undesviador para que el condensado no retorne a la columna de relleno, para este seutiliza una plancha de 1.25mm, en forma bombeado que tiene un área de 4,6Cm,los soportes para este desviador del condensado tiene 4x0.5Cm de longitud.A=4,6x4,6Cm

=3” OD, L=10Cm=1/2” OD, L=15Cm

L= 4CmA= 4,6x4,6Cm

L=4x0,5Cm=1”L=2,5Cm

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A 3Cm de la parte superior de la columna de alimentación se realiza un agujeropara la salida del destilado.

A lado de esta salida de vapor se realiza otro agujero para un tubo de aceroinoxidable de diámetro 1/2" y longitud de 31.63Cm, este se construye para lasalida del destilado.

A la salida del destilado se construye una trampa del vapor, ya que todo el vaporno se condensará en el condensador de la columna de destilación, es decir, unacierta cantidad de vapor tenderá a salir por la salida del destilado, y cuando estesalga por la salida del destilado llegará a la trampa de vapor donde se condensaráo pasara al estado líquido. Este trampa de vapor se construye de un tubo de aceroinoxidable de diámetro de 1 ¼”, longitud de 10Cm, para este se construye dos

Entrada de alimentaciónSalida del destilado

Agujero para salidadel destilado

=1/2”L=31.63Cm

A 3Cm de la parte superior de la columna de alimentación se realiza un agujeropara la salida del destilado.

A lado de esta salida de vapor se realiza otro agujero para un tubo de aceroinoxidable de diámetro 1/2" y longitud de 31.63Cm, este se construye para lasalida del destilado.

A la salida del destilado se construye una trampa del vapor, ya que todo el vaporno se condensará en el condensador de la columna de destilación, es decir, unacierta cantidad de vapor tenderá a salir por la salida del destilado, y cuando estesalga por la salida del destilado llegará a la trampa de vapor donde se condensaráo pasara al estado líquido. Este trampa de vapor se construye de un tubo de aceroinoxidable de diámetro de 1 ¼”, longitud de 10Cm, para este se construye dos

Entrada de alimentaciónSalida del destilado

Agujero para salidadel destilado

=1/2”L=31.63Cm

A 3Cm de la parte superior de la columna de alimentación se realiza un agujeropara la salida del destilado.

A lado de esta salida de vapor se realiza otro agujero para un tubo de aceroinoxidable de diámetro 1/2" y longitud de 31.63Cm, este se construye para lasalida del destilado.

A la salida del destilado se construye una trampa del vapor, ya que todo el vaporno se condensará en el condensador de la columna de destilación, es decir, unacierta cantidad de vapor tenderá a salir por la salida del destilado, y cuando estesalga por la salida del destilado llegará a la trampa de vapor donde se condensaráo pasara al estado líquido. Este trampa de vapor se construye de un tubo de aceroinoxidable de diámetro de 1 ¼”, longitud de 10Cm, para este se construye dos

Entrada de alimentaciónSalida del destilado

Agujero para salidadel destilado

=1/2”L=31.63Cm

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tapas, con sus respectivos agujeros de un diámetro de 1/2" para tubos de OD ySCH, donde se tiene que poner una válvula en la parte inferior para realizar losmuestreos del destilado. A 2Cm de la parte superior del este tubo se realiza unagujero para un tubo de acero inoxidable de diámetro de 1/2", longitud de 17Cm,para la salida del destilado final.

5.1.1.2. HERVIDOR O REHERVIDOR.Se construye dos rehervidores con un diámetro de 13Cm = 5 3/16” y unalongitud de 40Cm. Ya que no hay este tipo de tubo en el mercado se procede aconstruir con estas dimensiones dos tubos del mismo diámetro, de una plancha deacero inoxidable de 1,25mm de espesor, las dimensiones son 40x41Cm para losdos, antes de convertir la plancha en forma cilíndrica se perfora en las dosplanchas con diámetro de 2” a una distancia de 10Cm, otra de diámetro de 3/4" auna distancia de 5Cm, para la cual se emplea el taladro con su broca de 2” y 3/4" .Se procede a rolar estas dos planchas para convertir en forma cilíndrica.

Cortador de planchas Rolador de planchas

=1/2”L=17Cm=1 ¼”L=10Cm

=1/2”L=5CmVálvula

A 5Cm, =3/4"

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Ya obtenido la forma cilindrica de la plancha se procede a soldar los extemos con lasoldadura tig , ya que este equipo tiene la función de unir metales mediantefundión. Se corta una plancha en forma circular de un diámetro de 5 1/16” para lastapas del cilindro creado, dos tapas de una planchade 1,25mm de espesor y otra dey otra de 1,5mm estas planchas de mayor espesor es donde se ensamblará lasresistencias, para lo cual se perfora dos agujero con el taladro empleando unabroca de 1”, alli se suelda dos tubos de acero inoxidable con rosca hechasinternamente.

Soldando, plancha forma cilíndrica con sus correpondientes tapas.estas tapas se sueldan con el cilindro, que será como el rehervidor

5.1.1.3. CONDENSADOR.La carcasa del condensador se construye en un tubo de acero inoxidable de4” OD, con longitud de 65Cm, y para la parte interna tubos de acero inoxidable dediámetro 3/8” OD, de longitud de 60Cm . Seguidamente se cortan 2 planchascirculares del diámetro del condensador donde se trazan en arreglo triangular de60º la ubicación de los tubos, se perforan juntamente ambas para que los tubosinternos se puedan alinear.

Plancha convertido en cilindro, =5 1/16”, L=40CmTapa, con su rosca para resistencias=5 1/16”

Ya obtenido la forma cilindrica de la plancha se procede a soldar los extemos con lasoldadura tig , ya que este equipo tiene la función de unir metales mediantefundión. Se corta una plancha en forma circular de un diámetro de 5 1/16” para lastapas del cilindro creado, dos tapas de una planchade 1,25mm de espesor y otra dey otra de 1,5mm estas planchas de mayor espesor es donde se ensamblará lasresistencias, para lo cual se perfora dos agujero con el taladro empleando unabroca de 1”, alli se suelda dos tubos de acero inoxidable con rosca hechasinternamente.

Soldando, plancha forma cilíndrica con sus correpondientes tapas.estas tapas se sueldan con el cilindro, que será como el rehervidor

5.1.1.3. CONDENSADOR.La carcasa del condensador se construye en un tubo de acero inoxidable de4” OD, con longitud de 65Cm, y para la parte interna tubos de acero inoxidable dediámetro 3/8” OD, de longitud de 60Cm . Seguidamente se cortan 2 planchascirculares del diámetro del condensador donde se trazan en arreglo triangular de60º la ubicación de los tubos, se perforan juntamente ambas para que los tubosinternos se puedan alinear.

Plancha convertido en cilindro, =5 1/16”, L=40CmTapa, con su rosca para resistencias=5 1/16”

Ya obtenido la forma cilindrica de la plancha se procede a soldar los extemos con lasoldadura tig , ya que este equipo tiene la función de unir metales mediantefundión. Se corta una plancha en forma circular de un diámetro de 5 1/16” para lastapas del cilindro creado, dos tapas de una planchade 1,25mm de espesor y otra dey otra de 1,5mm estas planchas de mayor espesor es donde se ensamblará lasresistencias, para lo cual se perfora dos agujero con el taladro empleando unabroca de 1”, alli se suelda dos tubos de acero inoxidable con rosca hechasinternamente.

Soldando, plancha forma cilíndrica con sus correpondientes tapas.estas tapas se sueldan con el cilindro, que será como el rehervidor

5.1.1.3. CONDENSADOR.La carcasa del condensador se construye en un tubo de acero inoxidable de4” OD, con longitud de 65Cm, y para la parte interna tubos de acero inoxidable dediámetro 3/8” OD, de longitud de 60Cm . Seguidamente se cortan 2 planchascirculares del diámetro del condensador donde se trazan en arreglo triangular de60º la ubicación de los tubos, se perforan juntamente ambas para que los tubosinternos se puedan alinear.

Plancha convertido en cilindro, =5 1/16”, L=40CmTapa, con su rosca para resistencias=5 1/16”

Page 11: diseño y construccion destilador

Luego de unir los tubos de acero inoxidable de diámetro de 3/8” con las planchascirculares, se suelda una brida en la parte de la base donde seá unido con lacolumna de la salida del destilado.En la carcasa se efectúan las perforaciones para la entrada y salida del agua deenfriamiento que es para tubos de diámetro de ½” SCH-40. También se construyeel dispositivo que envía todo el condensado al sistema de reflujo.

Entonces ensamblando el condensador tiene de la siguiente manera.

=3/8”L=60Cm

Plancha circular

Brida

=1/2”L=5Cm =4”L=65CmCarcasa Tubo OD-16

Tubo SCH-40

Page 12: diseño y construccion destilador

5.1.1.4. TANQUE DE ALIMENTACIÓN.Para este tanque se emplea una plancha de 1.25mm de espesor, el diámetrodel tanque es de 31Cm y una longitud de 37Cm. Se procede a realizar el corte de laplancha de 97,4 x 37Cm en el cortador de planchas. Luego del corte se procede arealizar dos perforaciones de diámetro de 2” a una distancia de 15.5Cm de losextremos de la plancha para que queden en la misma dirección.La plancha es rolada para obtener la forma cilíndrica, los extremos de la plancha esunida con la soldadura tig, luego se le suelda los tubos que conducen hacia losrehervidores,

Para la construcción del cono se realiza el cálculo correspondiente paradeterminar las dimensiones de la plancha que se va utilizar. Como dato tenemosaltura del cono=5Cm, diámetro mayor=31Cm, diámetro menor=7Cm.X = 5 ∗ 7Cm(31 − 7)Cm = 1.4583CmHt = 1,4583Cm +5Cm =6,4583CmLM= π∗31Cm = 97,38937226CmLm= π∗7Cm = 21,99114858CmZ = . + (6,4583333Cm) = 16.79CmP = , + (1.45833333Cm) = 3.79Cm

Plancha rolada=31CmL=37Cm

Agujeros paralos tubos de losrehervidores=2”

332.31

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θ = , ∗. ∗ = 332.31

θ = , ∗. ∗ = 332.31 A 5Cm del borde del diámetro mayor se perfora antes de unir los extremos, conuna broca de diámetro de 1”, luego se une los extremos con la soldadura tig. A este cono se le suelda un tubo de diámetro de 1” sch-40, de longitud de 5Cm, estopara alimentar en un inicio agua para generar vapor desde el tanque dealimentación. Este tubo se corta y se realiza la rosca con el equipo “cortador detubos”.

Ahora se corta un tubo acero inoxidable de diámetro de 3” OD, longitud 25Cm,para ensamblar con el cono de diámetro menor que es de 7Cm, como el diámetromenor del cono es muy pequeño entonces, se procede a pulir con una amoladora,hasta un diámetro de 3” =7.5Cm, luego de esto se suelda el cono con este tubo de3”OD, y en la otra parte terminal del tubo, se suelda una brida de 1/4” de espesor.

=1” scha-40L=5Cm

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AmoladoraPosteriormente se corta una plancha en forma circular para la tapa inferior deltanque de alimentación, en la cual se perfora en el centro de esta plancha circularpara un tubo de diámetro de ¾”, para la salida del líquido desechable.

A esta plancha circular se le suelda el tubo de diámetro de ¾” sch-40, luego se unecon el cilindro formado anteriormente y a la vez se suelda el cono con el cuellosoldado.

Tubo de alimentaciónTubo SCH-40= 3”, L=25CmBrida.e = 1/4"Amoladora

Posteriormente se corta una plancha en forma circular para la tapa inferior deltanque de alimentación, en la cual se perfora en el centro de esta plancha circularpara un tubo de diámetro de ¾”, para la salida del líquido desechable.

A esta plancha circular se le suelda el tubo de diámetro de ¾” sch-40, luego se unecon el cilindro formado anteriormente y a la vez se suelda el cono con el cuellosoldado.

Tubo de alimentaciónTubo SCH-40= 3”, L=25CmBrida.e = 1/4"Amoladora

Posteriormente se corta una plancha en forma circular para la tapa inferior deltanque de alimentación, en la cual se perfora en el centro de esta plancha circularpara un tubo de diámetro de ¾”, para la salida del líquido desechable.

A esta plancha circular se le suelda el tubo de diámetro de ¾” sch-40, luego se unecon el cilindro formado anteriormente y a la vez se suelda el cono con el cuellosoldado.

Tubo de alimentaciónTubo SCH-40= 3”, L=25CmBrida.e = 1/4"

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5.1.1.5. TUBO DE VIDRIO PIREX DE MEDIANA PRESIÓN Y ALTATEMPERATURA.Es donde se rellenará los anillos de Raschig, es un tubo de vidriopirex de resistencia de alta temperatura y media presión, ya que la columnade destilación es destinada para el laboratorio de la Universidad Nacionalde San Cristóbal de Huamanga Facultad de Ingeniería Química y Metalurgia,ya que el vidrio te permite ver todo los fenómenos que ocurre durante ladestilación y así evaluar todos lo parámetros diseñados del equipo. El vidriotiene un diámetro de 3” y una longitud total de 1,50m, entonces la longitudque se va utilizar es de 75Cm, se procede a cortar con una hoja sierra dediamante para obtener estas longitud.

Alimentador deagua en un inicioTanque dealimentación

Rehervidores

Vidrio= 3”, L=75Cm Hoja Sierra confilo de diamante.

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Del resto de este vidrio se realiza el corte uno de longitud 10Cm para laparte del destilado.5.1.2. ENSAMBLADO DEL EQUIPO.Realizando el ensamblado del destilador quedaría de la siguiente manera.

6. DIAGRAMA DE ACTIVIDADES.

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7. MATERIALES REQUERIDOS.Planchas de acero inoxidable 1/20”Tubos de acero inoxidable OD-16Tubos de acero inoxidable SCH-40Planchas de acero inoxidable 1/4"Tubo de vidrio Pírex de alta temperatura8. RESULTADO DE ACTIVIDADES.Se dimensionó el destilador continuo, en base a un destilador con columnade destilación con relleno cerámico en Bach, para optimizar y mejorar lascondiciones de trabajo.Se construyo un destilador continuo de columna con relleno cerámico, parala obtención de alcohol absoluto, con las dimensiones existentes de undestilador en Bach de columna con relleno cerámico.Se aumento la velocidad de producción del destilado, mediante el destiladorcontinuo de columna con relleno cerámico.La columna de destilación con relleno cerámico tiene mayor superficie oárea para la transferencia de masa de líquido-vapor, con respecto a unacolumna de destilación de platos.9. CONCLUSIÓN.Se logró afianzar los conocimientos teóricos mediante la práctica.

Diseño delEquipo

Construcción delEquipo

Evaluación

Cálculo ydimensionamientodel Equipo Diseño de planosy diagramas

Cotización demateriales Mantenimiento deequipos ymaquinariasPuesta enoperación delequipo Ajustes deoperación delequipo

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Se diseñó para el dimensionamiento de un destilador en flujocontinuo, para el destilador con columna de relleno cerámico.Se construyó un destilador con columna de destilación continuo conrelleno cerámico.El costo del destilador con columna de destilación continuo conrelleno cerámico, es mayor que un destilador con columna de platos.Para los diseños y dimensionamiento del destilador con columna dedestilación continua con relleno cerámico, se aplican los mismosmétodos para un destilador con columna de destilación de platos.10. RECOMENDACIÓNES.Los que realicen prácticas preprofesionales en una empresa privada oinstitución pública deben estar dispuestos a compartir y adquirir nuevosconocimientos, para innovar y mejorar la producción.El taller Holger K. Hansen debería de diseñar software para facilitar loscálculos de diseños para los diferentes equipos que frecuentemente secotizan y se construyen.La cantidad del personal del taller debe incrementarse con el fin decumplir a tiempo todos los contratos establecidos.

11. BIBLIOGRAFIAS.A. Marcilla Gomis, Introducción a las operaciones de separación, 1998.Editorial Compobell, S. L. Murcia. .Christie J. Geankoplis, Proceso de transpote y operaciones unitarias,Tercera Edición, 1998.Editorial Continental.Robert E. Treybal, Operaciones de transferencia de masa, SegundaEdición, 1998. Editorial McCraw-Hill.E. J. Henley, J. D. Seader, Operaciones de separación por etapas deequilibrio en ingeniería química, 1988. Editorial Reverte, S.A.Warren L. McCabe, Julian C. Smith, Peter Harriot, Operaciones Unitariasen Ingeniría Química, Cuarta Edición, 1991. Editorial McCraw-Hill.LITTE, dym, El proceso de diseño en ingeniería. 2002. Editorial LernusaS.A. México DF.Robert H. Perry, Perry’s Chemical Engeneers’ Handbook, SétimaEdición, 1999. Editorial The Mac Graw-Hill, New York.

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I. ANEXOS.

1.1. Modificación de un extractor de aceites esenciales.

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1.2. Construcción de dos tanques de fermentación para uvas.

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1.3. CONSTRUCCIÓN DE UN INTERCAMBIADOR DE TUBOS Y CORAZA.

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1.4. EQUIPOS Y MAQUINARIAS CON QUE CUENTA EL TALLER MECÁNICO.

Page 24: diseño y construccion destilador

Fresadora Prensa hidráulica

Rolador de planchas Amoladora

Sierra automática Cortador de planchas

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Torno1.5. EQUIPOS CON QUE CUENTA EL LABORATORIO DE TRANSFERANCIA DE

MASA

Columnas de destilación Destilador simple

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Secador hibrido

Page 27: diseño y construccion destilador

1.6. Diseño y ejecución de un software para el diseño de columnas dedestilación.

Page 28: diseño y construccion destilador

1.7. COLUMNA DE DESTILACIÓN CON RELLENO CERÁMICO