Question

En una pequeña planta de leche. Se recolectan 2000 L de leche en varios establos de los alrededores, para posteriormente
pasteurizarla. Una vez pasteurizada el 60 % de esta se envasa como leche entera líquida y el resto es evaporada para
envasarla como leche condensada.
Considerando:
1 Que el KWatt.h cuesta 4.80 pesos mexicanos por tener tarifa 3
2 Todo el proceso de esterilización es a 1 bar
3 Cada maquina envasadora (ME) consume 5000 W cada una y se opera durante una hora por cada lote pasteurizado.
4 El diámetro de toda la tubería de proceso es de 2 cm
5 El TA-101 tiene un volumen de 2000L de leche a 25 °C
6 En el IC-101 la leche debe tener un tiempo de estadía de 20 s y recorrerá un total de 45 m de distancia en toda la tubería
del intercambiador. Entrando a una temperatura de 25 y saliendo a 72 °C.
7 Considere que cuando se ha vaciado el TA-101 la leche a 72 °C es retenida en el tanque TA-102 durante 15 min
(suponga que el tanque esta totalmente aislado y es adiabático). Posteriormente se pasa a enfriamiento (CH-101) a
4 °C hasta su almacenamiento en el TA-103 e inmediatamente después sin tiempos muertos se inicia el proceso de
evaporación para obtener la leche condensada (sección 2).
8 Considere a la CA-101 y al IC-101 como un sólo equipo para el balance de energía.
9 Considere a la CH-101 y al IC-102 como un sólo equipo para el balance de energía.
10 Sume todos los tiempos de vaciado de los tanques para saber cuanto dura el proceso y pueda determinar cuantos
KW.h consume por lote.
11 Use dos decimales para sus cálculos
Realice un balance de energía en toda la planta a partir de los datos proporcionados y calcule lo siguiente:
a) Determine la velocidad de la leche al entrar al IC-101
b) Determine el flujo volumétrico de la leche al entrar al IC-101
c) Determine el tiempo de vaciado de todo el tanque TA-101 (ese es el tiempo que tarda la sección 1)
d) Determine el flujo másico de la entrada al IC-101 (considere las propiedades del agua)
e) La potencia de la bomba BM-101 en KW y HP para poder mover el flujo volumétrico del inciso b, añadiéndole 40
% más en perdidas por fricción, energía potencial y perdidas por calor y con un 70 % de eficiencia de la bomba.
f) Si la CA-101 y el IC-101 se pueden considerar como un solo equipo, determine la cantidad de calor requerido para
elevar de 25 a 72 °C la leche, considere una eficiencia de estos dos equipos juntos del 60 % y que el trabajo de
flecha de la bomba BM-102 que recircula el condensado del intercambiador a la caldera es de ¼ de HP.
g) Después de permanecer los 2000 L en el TA-102 durante 15 min a 72°C y la BM-103 tiene el mismo caudal de la
BM-101 por lo tanto la misma potencia, determine cuanto calor absorbe el polielenglicol del chiller (CH-101) a la
leche para bajarla hasta 4°C. Ese calor absorbido considérelo como la potencia que gasta el chiller en enfriar la
leche. Sabiendo que su eficiencia es del 80 %.
h) Una vez en el tanque de almacenamiento TA-103 a 4 °C el 40 % de la leche es mandada a evaporación para obtener
leche condensada que sale a 140 ° C y 3.6 bars en una fracción de 15% en leche condensada y el resto en vapor de
agua saturado y finalmente la leche condensada (15% del evaporador) se transporta a su enlatado en la ME-203.
Considere una eficiencia del 80% del evaporador.
i) Con todos estos datos obtenidos calcule cuanto es el gasto monetario neto del proceso por consumo de energía (si el
KWh está a 4.80 pesos)
j) Si se le suma el 180 % más al gasto total del inciso anterior por gastos de mano de obra, materia prima de envasado,
compra de leche a los productores y gastos menores ¿Cuánta es la ganancia total de la planta por cada lote? Si cada
litro de leche entera líquida esta en 16 pesos y el de la evaporada en 20 pesos.
k) Realice un diagrama de flujo de proceso con la nomenclatura adecuada y los principios básicos de como debe hacerse
este tipo de diagramas

Answer 1

Explicación:

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