Enseñanza de Ingeniería Armfield

OPERACIONES UNITARIAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR Y DE MASA

UOP20X SERIE DE EVAPORADORES MODULARES para FORMACIÓN - Versión 4

> Película ascendente o descendente
> Efecto simple o doble
> Calentamiento por vapor o eléctrico
> Operación y adquisición de datos por computadora

La serie UOP20 conforma una familia modular de evaporadores didácticos para estudios superiores de Ingeniería Química. Puede implementarse una gran variedad de configuraciones con los diferentes módulos: película ascendente o descendente, efecto simple o doble, alimentación directa, inversa o en paralelo.

Los evaporadores están preparados para operar con computadoras, y se provee un software didáctico para PC que incluye control de procesos y capacidad de adquisición de datos.

EspecificaciÓn para pedidos

• Un sistema de evaporación de laboratorio que puede configurarse para trabajar con película ascendente o descendente, con evaporación por efecto simple o doble.
• Incluye una etapa de precalentamiento con control de temperatura
• Cada etapa de evaporación incluye bombas de recirculación con control individual
• Con consola de operación manual
• Con puertos USB para adquisición de datos y control de operación.
• Con bomba de vacío, condensador y depósito de producto procesado.
• Opción de operar con suministro de vapor externo, o con un sistema integrado de agua caliente presurizada.

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CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES

> La familia se construye alrededor de un módulo de servicios comunes, capaz de alojar una o dos columnas de evaporación
> Puede instalarse una columna de película ascendente o descendente en cada posición
> Existe un modelo de unidad de servicios comunes que utiliza vapor suministrado desde el extrerior y otro que incluye una pequeña caldera eléctrica que provee al sistema con agua caliente presurizada.
> Es posible controlar la recirculación en cada evaporador.
> Se puede trabajar con alto vacío para efectuar evaporaciones a baja temperatura.
> Incluye una interfase con dos puertos USB para control y adquisición de datos.
> Casi todas las funciones se pueden operar tanto manualmente desde el panel frontal como en forma remota desde la computadora.
> Con la unidad de servicios comunes se proporciona un software educativo que incluye información específica del equipamiento, aspectos teóricos de la evaporación, ensayos de laboratorio propuestos e instrucciones para el registro y análisis de los resultados.
> Cuando se usa una PC para operar el equipo pueden efectuarse también investigaciones sobre control de procesos.
> El software incluye controladores PID programables
> Con instrumentación completa que permite determinar la concentración del producto (visualizada directamente a través del software)

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PRACTICAS PROPUESTAS

> Balances de masa y energía, comparación de rendimiento entre evaporadores de efecto simple y doble.
> Comparación de rendimiento entre alimentación directa, inversa y en paralelo.
> Dependencia de la velocidad de evaporación con respecto a la temperatura del medio de calentamiento.
> Dependencia de la velocidad de evaporación con respecto a la presión del sistema.
> Dependencia del coeficiente de transferencia de calor con respecto a la velocidad de circulación.
> Dependencia del coeficiente de transferencia de calor del condensador con respecto al caudal.
> Ejercicios de control de procesos.

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DESCRIPCIÓN

Evaporator Service Unit (UOP20X)

La Unidad de servicios comunes para evaporadores (UOP20X) contiene todos los servicios e instrumentos necesarios para implementar un sistema de evaporación de laboratorio. Consta de una bomba de alimentación y un sistema de precalentamiento, una bomba de vacío, un condensador, recipientes de recolección y una consola de control con toda la instrumentación, todo ello montado en un robusto bastidor de acero.

Sobre la unidad de servicios comunes se puede montar una o dos columnas según resulte necesario.

Existen dos variantes básicas del UOP20X, según se decida utilizar vapor o agua caliente presurizada como calefactor del proceso:

El UOP20X-STM incluye una válvula de control de vapor y un indicador de presión de vapor. Se alimenta desde una fuente de vapor externa, como por ejemplo el UOP10 de Armfield, o cualquier otra instalación de vapor del laboratorio.

El UOP20X-PHW incluye un sistema de calentamiento con agua presurizada recirculante, cuyo valor de temperatura se mantiene con calefactores eléctricos y un controlador PID. En esta variante, los únicos requisitos de servicio son un suministro eléctrico apropiado y agua de la red para la refrigeración.

Cada UOP20X incluye una consola de control con todos los componentes eléctricos, controles e indicadores para el evaporador. Se puede medir temperatura en doce puntos, conductividad en tres y vacío en uno. También cuenta con controlador de temperatura de precalentamiento, controles de velocidad para las bombas de recirculación y alimentación, interfase para la computadora e interruptores eléctricos generales.

Una vez que la unidad se conecta a una computadora –a través de sus dos puertos USB- se cuenta con una amplia gama de herramientas didácticas y de adquisición de datos. Además, el UOP20 puede ser operado por control remoto, manejando desde la PC la mayoría de las funciones su panel de control. Aunque varios productos pueden concentrarse con este evaporador, el software cuenta con algoritmos y parámetros para mostrar de forma directa la concentración de cloruro de potasio, calculándola en tiempo real a partir de las lecturas de temperatura y conductividad. El software también cuenta con un controlador PID cuya configuración se puede cambiar para experimentar diferentes estrategias de control del proceso.

La bomba de vacío y su pantalla pueden demostrar el efecto del vacío en la temperatura de evaporación. Si el sistema es de de doble efecto, el vacío se aplica en el segundo paso.

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COLUMNAS DE EVAPORACIÓN

Cada columna contiene un tubo rodeado por una camisa calefactora y una vaina aislante. Por la camisa puede circular tanto vapor como agua caliente presurizada. Estos tubos están adosados a un bastidor vertical junto con un ciclón que separa el producto concentrado de sus vapores. Las columnas son de acero inoxidable, y el ciclón está fabricado con vidrio transparente, haciendo visible el proceso.

El bastidor de cada columna de evaporación también contiene una bomba de recirculación y las tuberías asociadas, junto con termocuplas para medir las temperaturas del producto y del fluido calefactor en varios puntos. Se encuentran disponibles dos tipos básicos de columna de evaporación: UOP22, columna de evaporación de película ascendente, y UOP23, columna de evaporación de película descendente.

Pueden definirse diversas variantes de cada tipo de columna, dependiendo si se trata de primer o segundo efecto, y si está ubicada en la primera o segunda posición en la unidad de servicio UOP20X.

• UOP22-11 Columna de evaporación de película ascendente (primer efecto, primera posición)
• UOP22-22 Columna de evaporación de película ascendente (segundo efecto, segunda posición)
• UOP23-11 Columna de evaporación de película descendente (primer efecto, primera posición)
• UOP23-22 Columna de evaporación de película descendente (segundo efecto, segunda posición)
• UOP23-12 Columna de evaporación de película descendente (primer efecto, segunda posición)

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CONSIDERACIONES PARA PLIEGOS

Al seleccionar el módulo de servicios comunes para evaporación, se debe considerar si se cuenta con una instalación ce vaporo se requiere el sistema de agua caliente presurizada para constituir el circuito primario de calefacción.

La unidad de vapor requiere un suministro externo de vapor (por ejemplo el UOP10 de Armfield), mientras que la unidad de agua caliente es totalmente autónoma, y utiliza un sistema eléctrico de calentamiento, haciendo recircular agua presurizada.

INSTALACIONES REQUERIDAS

UOP20X-PHW-A: Unidad de servicios comunes para evaporadores
Suministro eléctrico: 220-240VCA, 35A a 50Hz
UOP20X-PHW-G: Unidad de servicios comunes para evaporadores
Suministro eléctrico: 220-240VCA, 35Amp a 60Hz
UOP20X-STM-A: Unidad de servicios comunes para evaporadores
Suministro eléctrico: 220-240VCA, 25Amp a 50Hz
Vapor: 10Kg/h a 2 bar
UOP20X-STM-G: Unidad de servicios comunes para evaporadores
Suministro eléctrico: 220-240VCA, 25Amp a 60Hz
Vapor: 25Kg/h a 2 bar

Todas las unidades requieren un caudal de agua de refrigeración de hasta 10 l/min

Además de la unidad de servicio, se requiere al menos una columna de evaporación, dependiendo de la configuración deseada. La siguiente tabla define los módulos necesarios para cada configuración:

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EspecificaciÓn

• Longitud de la columna de evaporación: 1m
• Calentador de agua presurizada: 4kW
• Pre-calentador de alimentación: 2kW
• Indicadores de conductividad: 0-100 mS

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ACCESORIOS

UOP10

Si fuera necesario operar el sistema con vapor externo, Armfield provee un generador de vapor de laboratorio con una potencia calorífica de 30kW.

Computadora (no suministrada por Armfield)

Computadora con Windows para operación y adquisición de datos y dos puertos USB.

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EspecificaciÓn de transporte

UOP20X:

UOP20X (incluyendo hasta dos columnas de evaporación)

Volumen: 5m³
Peso bruto: 450kg max.

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Dimensiones totales

Altura: 2.5m
Ancho: 1.5m
Profundidad: 0.9m

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Garantía del producto Todos los productos Armfield se suministran con una Garantía Extendida de dos años

HOJA DE DATOS

CATEGORÍA DEL PRODUCTO:
Enseñanza de Ingeniería