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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.