Norma Oficial Mexicana
Páginas: 21 (5053 palabras)
Publicado: 19 de febrero de 2013
1ª Reunión de Usuarios de EcosimPro, UNED, Madrid, 3-4 Mayo 2001
C7
MODELADO Y SIMULACIÓN DE PROCESOS DISTRIBUIDOS: DIFUSORES DE LA INDUSTRIA AZUCARERA
Merino Gómez, Alejandro Centro de Tecnología Azucarera. Universidad de Valladolid C/ Real de Burgos. Edificio Alfonso VIII. Planta baja s/n. 47011. Valladolid. España Teléfono:983 42 35 63. FAX: 983 42 36 16. Email: alejandro@cta.uva.esResumen
Se ha desarrollado en EcosimPro el modelo correspondiente a un difusor de una industria azucarera. El modelo matemático de este equipo, por sus características físicas y de operación, es un modelo en derivadas parciales por lo que se requiere realizar una discretización del mismo. Se muestra de manera práctica cómo resolver este tipo de problemas con EcosimPro. Palabras Clave: Simulación,EcosimPro, sistemas distribuidos, transferencia de materia y energía.
azúcar de la remolacha previamente lavada y cortada en tiras finas, llamadas cosetas. Para llevar a cabo la extracción las cosetas se ponen en contacto con agua caliente en contracorriente. Un buen diseño de esta etapa es fundamental ya que es necesario extraer la máxima cantidad de azúcar utilizando la menor cantidad deagua posible, para ello se utiliza un método de extracción en contracorriente en el que el agua con menor concentración de azúcar se pone en contacto con las cosetas con menor concentración de azúcar de forma que el gradiente de concentración, que fuerza la transferencia de materia, se maximiza en todo momento. Este tipo de operaciones se llevan a cabo en equipos llamados difusores. Aunque losprincipios físicos que rigen el proceso son los mismos, existen distintos tipos de difusores con distintas características de operación. En este caso se va a utilizar el tipo de difusor RT ampliamente utilizado en España.
1
INTRODUCCIÓN
El objetivo que se persigue con este artículo es mostrar cómo se modela un sistema cuyo modelo matemático de comportamiento viene representado por ecuacionesdiferenciales en derivadas parciales. Se hará primero una descripción del sistema físico, para facilitar la comprensión del proceso. Se explicará luego la metodología seguida para transformar el modelo en EDPs a un modelo en ODEs. Se aplicará esto a un caso concreto como es un difusor de una industria azucarera. Se justificará la utilidad de la simulación para este tipo de sistemas y se plantearánlos balances de materia y energía necesarios para modelar el sistema. En último lugar se presentarán los resultados obtenidos mediante la simulación con EcosimPro.
2
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
Figura 1. Elementos constitutivos de un difusor RT 2. [1] 1 y 2 Platos helicoidales que forman dos canales separados para el jugo; 3 Placa transversal; 4 Pasajes para las cosetas; 5 Rejillastransversales.
La difusión es una de las primeras etapas en el proceso de producción de azúcar de remolacha. En esta etapa se pretende extraer la máxima cantidad de
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1ª Reunión de Usuarios de EcosimPro, UNED, Madrid, 3-4 Mayo 2001
Este tipo de difusor consiste en unos grandes tambores rotativos, separados en celdas por una hélice enganchada a la superficie interior. Mientras el tambor con lahélice gira, el jugo, que permanece en el fondo, es transportado desde la cabeza hasta la cola del difusor. De esta forma es la celda la que se mueve, aunque es más conveniente considerar que cada celda como la localización de cada vuelta de la hélice. Si la rosca tiene 30 vueltas, hará falta que el tambor gire 30 veces para que el jugo vaya de un lado a otro del difusor y se considera que hay 30celdas en el difusor. Fijadas al cilindro existen rejillas que con el giro del tambor arrastran las cosetas hasta que deslizan y caen en la siguiente celda. De esta forma el jugo y las cosetas avanzan en direcciones opuestas. Estos difusores son equipos muy grandes (hasta 45 m de longitud y 7 m de diámetro) y muy caros, por lo que la mayoría de las fabricas sólo disponen de uno y son además...
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MODELADO Y SIMULACIÓN DE PROCESOS DISTRIBUIDOS: DIFUSORES DE LA INDUSTRIA AZUCARERA
Merino Gómez, Alejandro Centro de Tecnología Azucarera. Universidad de Valladolid C/ Real de Burgos. Edificio Alfonso VIII. Planta baja s/n. 47011. Valladolid. España Teléfono:983 42 35 63. FAX: 983 42 36 16. Email: alejandro@cta.uva.esResumen
Se ha desarrollado en EcosimPro el modelo correspondiente a un difusor de una industria azucarera. El modelo matemático de este equipo, por sus características físicas y de operación, es un modelo en derivadas parciales por lo que se requiere realizar una discretización del mismo. Se muestra de manera práctica cómo resolver este tipo de problemas con EcosimPro. Palabras Clave: Simulación,EcosimPro, sistemas distribuidos, transferencia de materia y energía.
azúcar de la remolacha previamente lavada y cortada en tiras finas, llamadas cosetas. Para llevar a cabo la extracción las cosetas se ponen en contacto con agua caliente en contracorriente. Un buen diseño de esta etapa es fundamental ya que es necesario extraer la máxima cantidad de azúcar utilizando la menor cantidad deagua posible, para ello se utiliza un método de extracción en contracorriente en el que el agua con menor concentración de azúcar se pone en contacto con las cosetas con menor concentración de azúcar de forma que el gradiente de concentración, que fuerza la transferencia de materia, se maximiza en todo momento. Este tipo de operaciones se llevan a cabo en equipos llamados difusores. Aunque losprincipios físicos que rigen el proceso son los mismos, existen distintos tipos de difusores con distintas características de operación. En este caso se va a utilizar el tipo de difusor RT ampliamente utilizado en España.
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INTRODUCCIÓN
El objetivo que se persigue con este artículo es mostrar cómo se modela un sistema cuyo modelo matemático de comportamiento viene representado por ecuacionesdiferenciales en derivadas parciales. Se hará primero una descripción del sistema físico, para facilitar la comprensión del proceso. Se explicará luego la metodología seguida para transformar el modelo en EDPs a un modelo en ODEs. Se aplicará esto a un caso concreto como es un difusor de una industria azucarera. Se justificará la utilidad de la simulación para este tipo de sistemas y se plantearánlos balances de materia y energía necesarios para modelar el sistema. En último lugar se presentarán los resultados obtenidos mediante la simulación con EcosimPro.
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DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
Figura 1. Elementos constitutivos de un difusor RT 2. [1] 1 y 2 Platos helicoidales que forman dos canales separados para el jugo; 3 Placa transversal; 4 Pasajes para las cosetas; 5 Rejillastransversales.
La difusión es una de las primeras etapas en el proceso de producción de azúcar de remolacha. En esta etapa se pretende extraer la máxima cantidad de
7-1
1ª Reunión de Usuarios de EcosimPro, UNED, Madrid, 3-4 Mayo 2001
Este tipo de difusor consiste en unos grandes tambores rotativos, separados en celdas por una hélice enganchada a la superficie interior. Mientras el tambor con lahélice gira, el jugo, que permanece en el fondo, es transportado desde la cabeza hasta la cola del difusor. De esta forma es la celda la que se mueve, aunque es más conveniente considerar que cada celda como la localización de cada vuelta de la hélice. Si la rosca tiene 30 vueltas, hará falta que el tambor gire 30 veces para que el jugo vaya de un lado a otro del difusor y se considera que hay 30celdas en el difusor. Fijadas al cilindro existen rejillas que con el giro del tambor arrastran las cosetas hasta que deslizan y caen en la siguiente celda. De esta forma el jugo y las cosetas avanzan en direcciones opuestas. Estos difusores son equipos muy grandes (hasta 45 m de longitud y 7 m de diámetro) y muy caros, por lo que la mayoría de las fabricas sólo disponen de uno y son además...
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