4629 Dyna Index
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OYD,B
AÑO 1
Septbre.
1935
No.
REVISTA DE LA ASOCIACION DE INGENIEROS INDUSTRIALES DE BILBAO
Redactor Jefe: ANDRÉS DE BENGOA, Ingeniero Industrial
l a aplicacióndel Termo compresor a la evaporaciónde iiquidos industriales
Luis Pombo Ingeniero Industrial Bilbao
El termo-comprensor, ideado por los ingenieros fran-
ceses Sres. Prache y Bouillon, se utiliza industrialmente
desde hace varios años para economizar vapor en la
concentración de soluciones; pero a pesar de ello son
raras sus instalaciones en España por ser todavía poco
conocido de nuestros técnicos.
Y, sin embargo, es un aparato de sumo interés en to-
das aquellas industrias en lasque la evaporación cons-
tituye la fase principal del proceso de fabricación.
El fin práctico de una revista técnica ha de ser la di-
vulgación de procedimientos de los cuales puedan bene-
ficiarse nuestros industriales. Por ello considero
DYNA
lugar muy adecuado para dar a conocer tan ingenioso
dispositivo y demostrar, con ejemplos de aplicación a
alguna industria, los beneficios que puede reportar.
Podemos restablecer su definición en los siguientes
términos:
«El termo-comprensor es un aparato que utiliza
el tr b jo mecánico de l exp nsión de un v por
para aspirar otro a más baja presión
proporcionar
una mezcla de presión superior a la del vapor aspi-
rado.»
Fig. 1
Se trata, pues, de un compresor de vapor en el cual
todas las calorías contenidas en el vapor de alimenta-
ción se encuentran, finalmente, en el vapor comprimido.
Se compone en su esencia de una cámara de fundi-
ción
d
véase fig. n.° 1) terminada por un difusor, 3. En
el interior de la cámara se aloja una tobera, r, unida a
un cono divergente, 7, el cual está dotado de una serie
de lumbreras, 9, y se halla superpuesto al difusor cons-
tituyendo una prolongación del mismo.
El vapor vivo con que se alimenta el aparato penetra
por la tobera r, y se expansiona en el cono divergente,
7, produciendo una depresión en la cámara. d que es
causa de que cierto peso del vapor desprendido del
líquido en ebullición en el evaporador a que se aplique,
afluya a la cámara por, A, y penetre en el cono diver-
gente por las lumbreras, 9, mezclándose con el vapor de
alimentación. Al pasar esta mezcla al difusor, 3, el va-
por absorbido del evaporador experimenta una com-
presión con elevación de temperatura sin tomar calor
del exterior, es decir, una compresión adiabática, for-
mándose así una mezcla de vapores de temperatura su-
perior a la del vapor aspirado. Esta temperatura depen-
derá del grado de compresión y éste su vez de la dife-
rencia térmica que deba de existir entre el vapor que
calienta y el agua evaporada del líquido que se con-
centra.
Consideremos ahora el termo-compresor aplicado a
un evaporador corriente fig. 2). El vapor vivo penetra
por E, y, al expansionarse en el termo-compresor, ab-
sorbe de la cámara de evaporación, A, un peso de vapor
múltiplo del suyo, mayor o menor según sea la presión
del vapor vivo y el grado de compresión que se requiera.
Supongamos, para facilitar la exposición, que un kilo-
gramo de vapor vivo absorba dos de ebullición, que es
por otra parte el caso más corriente. En la cámara de
calefacción entran por lo tanto tres kilos de vapor a una
temperatura superior a la del punto de ebullición del
líquido en tratamiento, que evaporan
su vez tres de
agua y nos proporcionarán tres de vapor a la tempera-
tura de ebullición del líquido. Dos de estos serán obsor-
bidos por el termo-compresor y el kilogramo sobrante
pasará al recalentador para elevar la temperatura del
líquido hasta las proximidades de su punto de ebullición.
Se observa, pues, que mediante el termo-compresor
se obtiene un cierto peso de agua evaporada gratuita-
mente, dos kilos en el ejemplo considerado. Mediante
esta disposición queda establecido un sistema en el que
se introduce por un extremo un kilo de vapor a una pre-
sión determinada y se recoge por otro el mismo kilogra-
mo condensado. Este kilogramo de vapor a su paso por
el aparato ha evaporado 3 kilogramos de agua. Para
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Aspiración
fe lpar viv
o
[-1 Hgs.
Termo-compresor
Agua de condensac ión
Cámara de ca le lacc ión
S = 3 Kgh
Agua de condensac ión
impulsión
3
kqa.
D
Figura 2
4
ellos se ha utilizado el trabajo de expansión de este va-
por desde la presión de entrada hasta la presión atmos-
férica.
El rendimiento del termo-compresor depende: a de
la presión del vapor de alimentación; b del grado de
compresión requerido que es, a su vez, función del salto
térmico entre las dos cámaras, calefacción y ebullición.
Véase a continuación la tabla de rendimientos del
termo compresor.
PESO EN KILOS DE
AGUA EVAPORADA POR
KILO DE VAPOR DE
ALIMENTACIÓN
Pres ión
efect iva
del ca lor
GR DOS DE COMPRESIÓN
3
3 50 4
5
6
7
80
15 5 ,85 5,15 4,85 3,85 ,65
3 -
2,85
14 5,72 5 - 4,70 3,78
3,41
2,92
2 ,80
13 5 55 4 ,90 4,55 3,68
3,34
2 ,88
2,71
12
5 ,40
4 78
4,45 3,58
3,29
2,80
2,67
11 5 ,25 4 ,60 4,41 3,48
3,19
2 ,70
2,62
10
5 ,08 4 ,45
4,35
3,38 3,10
2,65
2 ,54
9
4,87
4,30
4 10
3,25 3 - 2,58 2 ,46
8 4,65 4.10 3,93 3,10
2,91
2,48
2 ,40
6 4,10
3,60 3,58
2,72 2,65 2,22
2 ,20
Descrito ya en sus líneas generales el funcionamiento
del termo-compresor vamos a examinar varios casos de
aplicación industrial.
EJEMPLO 1 °: Aplición
la industria de la lactosa
Breve reseña del proceso de fabricación. La pri-
mera operación a que es sometida la leche a su entrada
en la fábrica es la de pasteurización, procediéndose lue-
go a desnatarla.
La nata obtenida se enfría y se conserva en cámaras
frigoríficas hasta las primeras horas de la mañana del
siguiente día que se aprovechan para la fabricación de
la manteca.
De la leche desnatada se obtiene la caseína, provo-
cando su precipitación en forma de coágulos blancos
mediante la adición del ácido sulfúrico, cuajo, o bien
por la propia fermentación de la leche, dando lugar a la
formación del ácido láctico.
Separada la caseína queda como residuo un líquido
claro y ácido, llamado suero de leche que constituye la
materia prima para la fabricación de la lactosa, que es
también llamada Azucar de Leche.
Este suero marca generalmente una concentración de
3° Baumé y contiene aproximadamente 40 grados de
azucar por litro.
Se recoge en un recipiente de capacidad aproximada
a 1/4 del volumen total a tratar por día cuyo recipiente.
a causa de la acidez del contenido, debe ser bien de co-
bre, o, de palastra esmaltado.
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La fabricación se inicia con la operación llamada
DECANTACIÓN o defecación) cuyo objeto es librar al
suero de las sales minerales que contiene, haciéndolas
precipitar bajo la forma de sales de cal insolubles.
Para ello se calienta el suero hasta 100° y se le adi-
ciona lechada de cal o de barita, se agita la masa y des-
pués se filtra en caliente.
Algunas veces durante esta operación se inicia una
primera decoloración tratándolo con negro animal.
Libre ya el suero de sus primeras impurezas se alma-
cena en depósitos de cobre adecuados de donde pasa a
los aparatos evaporadores para efectuar la concentra-
ción. Es esta la operación más importante del proceso
de fabricación y
n
la que el termo-compresor tiene in-
dicada su aplicación, determinando economías de vapor
de g ran consideración.
Se
efectúan en dos
fases
1 a
oncentración desde 3° a 16° Baumé.—Se
em -
plea un evaporador auto-condensador dotado de termo-
compresor y funcionando a la presión atmosférica. Debe
adoptarse un modelo de desincrustación automatica,
porque el suero lleva en disolución sales diversas que,
al concentrar, se depositan sobre las superficies de cale-
facción, produciendo incrustaciones que dejan al apara-
to rápidamente fuera de servicio.
Los evaporadores deben, además, estar dotados de
propulsores mecánicos que obliguen al líquido a circular
rápidamente para que permanezca el menor tiempo po-
sible en contacto con la superficie de calefacción, evi-
tando así que el suero pueda quemarse, ni sufrir altera-
cion alguna.
El poder trabajar con este primer evaporador a la
presión atmosférica, gracias al termo-compresor, per-
mite aprovechar todo el vapor que se desprende del
suero, destinándolo
a
a recalentar el suero antes de la decantación
b
a la calorización de las calderas de decantación
c
a la calefacción del segundo evaporador en donde
se termina la concentración
d
a calentar el tanque de refino.
2 a
oncentración al vacío desde 16° a 28° Bau
mé.
—Esta segunda de la concentración se efectúa a pre-
sión inferior de la atmosférica en un evaporador que no
se diferencia del anterior más que en estar desprovisto
del termo-comprensor y en trabajar en vacío. Se calienta
con el vapor de escape procedente del auto-conden-
sador.
Terminada la concentración, se echa el suero en ma-
laxadores idénticos a los que se emplean en las azucare-
ras para la masa cocida.
Estos malaxadores son de doble pared, la interior de
ellos es de cobre, y por entre ambas se hace circular
agua fría o vapor. según los casos.
Los cristales de azucar se forman y nutren en el inte-
rior de esta masa y son luego turbinados sometiéndolos
a un escurrido parecido al practicado en las azucareras.
El agua madre o jarabe vuelve al evaporador termi-
nador hasta que la masa cocida se haga muy viscosa.
El residuo se vende generalmente como melaza de la
lactosa.
Los cristales obtenidos, como formados en un medio
impuro, están ligeramente coloreados y contienen algu-
na substancia extraña.
Para refinarlos son disueltos de nuevo en el agua des-
tilada caliente procedente de la condensación del vapor
5
en los evaporadores y conservada a la temperatura de
100° por un serpentín por el cual circula vapor de retor-
no. La solución deberá marcar 30° Baumé.
En el depósito que se utiliza para esta operación se
vierte un poco de cal, barita o negro animal.
Se ob:iga luego al jarabe a pasar a través de un filtro
mecánico, calentado con vapor de retorno para mante-
ner la fluidez del jarabe. Este es enviado después a los
malaxadores de doble pared, enfriado y turbinado.
b
Consumo de vapor
Por la ligera descripción hecha, se observa que la fa-
bricación de la lactosa, al igual que las azucareras de
caña y remolacha, es una industria de evaporación, y
por lo tanto es de una gran importancia disponer las
cosas de modo que se reduzca a un mínimo el consumo
de vapor.
Por cada mil litros horarios de suero inicial se nece-
sitan evaporar 910 litros de agua, de los cuales utilizan-
do el dispositivo de que tratamos, se evaporarán:
830 litros en el auto condensador.
8 » » » terminador
Los primeros se transforman en 830 Kgs. de vapor a
la presión atmosférica, temperatura de 100° y se utilizan
160 Kgs. en la decantación
80 » en recalentar después del filtrado
70 o para los tanques de refino y calderas de en-
calar
80 » en calentar el segundo evaporador, y
448 » absorbido por el termo-compresor para ser
inyectado de nuevo en el aparato evapora-
torio y evaporar nuevas cantidades del lí-
quido.
836 Kgs. en total.
Trabajando con vapor a 15 atmósferas, el rendimien-
to del termo-compresor, es de 2,85 Kgs. de agua evapo-
rada por kilogramos de vapor consumido, o sea que
para el trabajo anterior será preciso gastar 289 Kgs. de
vapor teóricos y 320 Kgs. teniendo en cuenta las pérdi-
das por radiación.
Consideremos ahora un aparato ordinario y supon-
gamos para favorecerle en lo posible que trabaje a doble
efecto y que por lo tanto su rendimiento sea de 1,8 kilo-
gramo de agua evaporada por kilogramo de vapor con-
sumido.
Para evaporar la totalidad de 910 litros de agua, se
precisa gastar por hora 505 Kgs. de vapor.
Además como todo el valor de ebullición es perdido
en el condensador, o al menos en gran parte, se necesita
cierta cantidad de vapor suplementario para las recale-
facciones que hemos indicado, o sea 310 Kgs. Pero para
no colocar en tan mal lugar el sistema corriente, admi-
tamos que la mitad de este vapor sea extraído de la pri-
mera caja del aparato de evaporación y tendremos en-
tonces que el consumo real en este caso, será:
505 + 310 = 660 Kgs.
2
contra 320 qu e se gastan con el sistema d escrito, es decir,
una diferencia en contra de 340 Kgs. de vapor por hora
que suponen una economía anual de carbón : — 3.000
horas de trabajo) de
170 toneladas
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6
En realidad la economía sobrepasa esta cifra porque
el rendimiento que hemos admitido para el doble efecto
es cierto en tanto no aparezcan las incrustaciones; pero
como estas se producen pronto por las razones que
hemos apuntado resulta, que al cabo de poco tiempo el
rendimiento desciende notablemente.
En sucesivos artículos expondre
mos el resultado de la aplicación del
termo compresor a otras industrias.
Ideas
gener les sobre utomotores
Diesel
Francisco
Hernández Ingeniero
Industrial.—Bilbao
La utilización de automotores Diesel en líneas de
Ferrocarril ha adquirido últimamente una importancia
tan grande, que es necesario ya considerar esta cuestión,
no solamente con la curiosidad y del modo general con
el que se tratan y examinan los ensayos y novedades
científicas, sino como una modalidad importante del
transporte sobre carril, que ha sido ya sancionada por
la práctica.
Igual que en el caso de todas las novedades técnicas.
no existen apenas libros que traten de esta cuestión de
un modo lo suficientemente científico, y la mayor parte
de la información sobre estas cuestiones hay que bus-
carlas en monografías o publicaciones de casas cons-
tructoras de automotores o de motores Diesel, con lo
cual y debido a la natural competencia comercial y de-
seo de hacer prevalecer unos tipos sobre otros, se ob-
tiene en la mayoría de los casos una información parcial
sobre los tipos utilizados y resultados obtenidos con el
servicio de automotores.
En esta cuestión de automotores existe otro factor
importante, y es el ambiente que el público, siempre
aficionado a generalizar, ha hecho sobre esta cuestión;
desconociendo las dificultades de la práctica se ha exten
dido la opinión general de que, los automotores, des-
bancarán totalmente la tracción por vapor e incluso la
eléctrica, con lo cual se ha formado un ambiente poco
ajustado a la realidad.
Sobre este punto es necesario hacer notar, que si
bien en la mayoría de los casos el empleo de automoto-
res tiene una función exclusivamente económica debido
al menor coste de transporte originado por el mejor ren-
dimiento del motor Diesel con relación a la máquina de
vapor, menores gastos de matenimiento, mano de obra,
puesta en marcha etc. en otros muchos casos el proble-
ma que se tiende a resolver con el empleo de automoto-
res es el de la frecuencia y rapidez en cubrir con un gas-
to reducido las puntas de tráfico en un momento dado.
Tampoco hay que olvidar que, por ahora, la utiliza-
ción de automotores ha de limitarse al transporte de
viajeros, ya que en este punto reside la principal causa
del déficit normal de todas las compañías de ferrocarril
pues el coeficiente de explotación en mercancías no es
desfavorable, y en cambio en el transporte de viajeros
es siempre mayor del 100
r originando la desastrosa
marcha económica de la casi totalidad de las compañías
de ferrocarril
Pero hay otra razón más importante para el empleo
de automotores Diesel y es la de que este sistema de
transporte es el único que hoy día puede dar el rápido
servicio, grandes aceleraciones etc. que el público exige
y que le han inclinado a abandonar el ferrocarril por la
carretera
El estudio de los resultados obtenidos hasta la fecha
con los servicios de automotores y la observación cuida
dosa del reducido número de fracasos producidos, estu-
diando sus orígenes, ya sean debidos a defectos téc-
nicos o a manejo deficiente, han contribuído de un mo-
do fundamental a la determinación de una serie de ideas
o postulados fundamentales sobre las principales con-
diciones que ha de cumplir un automotor Diesel.
Aun cuando no tenemos ni conocimientos suficien-
tes ni autoridad para hablar de estas cuestiones, vamos
a
explicar a continuación algunos de los puntos princi-
pales que la práctica ha demostrado ser fundamentales
para la elección y apreciación de un automotor.
Forma y disposiciones del automotor —
Sobre esta
cuestión hay bastante variedad de opiniones y bastante
fantasía, pues existe un-deseo exagerado de buscar for-
mas raras y tipos lo más aerodinámicos posible, conce-
diendo a esto una importancia exagerada.
Como criterio de gran autoridad sobre estas cues-
tiones podemos citar el de la Deutsche Reichsbahn Ad-
ministración de los ferrocarriles del Estado Alemán);
esta Administración ha adquirido y puesto en servicio
una cantidad muy elevada de automotores Diesel de to-
dos los tipos y tamaños, y ha adquirido una experiencia
tan grande sobre el particular, que de sus ensayos ha
dado a las compañías constructoras de material ferro-
Fig. 1— Automotor
Diesel-
eléctrico de la
línea
Weimar-Berka-Blankenhain equipado
con motor M. A. N. de 360/400 HP.