Diseño de equipo de refrigeración para la obtención de CO2 líquido

Abstract

La idea de la elaboración del presente trabajo surgió de visitas hechas a la Nueva Fábrica de la Compañía Nacional de Cerveza en la cual vimos el tratamiento del gas carbónico proveniente de la fermentación de su cerveza. En muchas fábricas en que se produce este gas, es expulsado a la atmósfera. Actualmente son ilimitadas las aplicaciones del gas carbónico ya sea en su forma gaseosa, líquida o sólida. Se usa como neutralizador en el tratamiento del cuero y en elaboración de textiles. Se usa también como agente extinguidor de incendios, como medio impulsor en la elaboración de pinturas y barnices, bebidas carbonadas y como purga de tuberías en general. Se utiliza también como atmósfera inerte, preserva los alimentos, etc. El principal uso en la Compañía Nacional de Cerveza es carbonatar sus botellas, obtener una atmósfera inerte en los tanques de fermentación y también es procesado para usarlo como elemento extinguidor de incendios. Para dichas aplicaciones es necesario primeramente licuarlo a la presión de 240 psia, por lo cual la Compañía utiliza un sistema especial de licuación de dicho gas. Nosotros, aplicando los conocimientos adquiridos a lo largo de nuestros estudios en la Facultad, decidimos diseñar un equipo de refrigeración para la licuación de dicho gas, encontrando por cierto numerosos problemas en el diseño. A continuación, describiremos los puntos principales que se van a exponer en los Capítulos del presente trabajo. En el Capítulo I describimos los procesos de purificación del gas carbónico y nos referiremos al actualmente usado en la Compañía Nacional de Cerveza (Ver Plano Nº 1) En el Capítulo II tratamos los Métodos Industriales de Licuación del Gas Carbónico, asimismo determinamos las condiciones de funcionamiento a que se va a trabajar nuestro sistema de refrigeración de compresión de Vapor. También se discute la selección del refrigerante a usar. En el Capítulo III mencionamos la importancia del evaporador en nuestro sistema, tipos de evaporadores, teoría fundamental del cálculo y luego el cálculo en sí del evaporador para nuestra aplicación especial. Cabe mencionar que en nuestro diseño nosotros lo sub enfriamos al CO2 3 °F con el fin de contar con C02 liquido 100%, a la presión de 240 psia. En el Capítulo IV describimos los compresores que se usan en refrigeración, consideraciones generales, teoría, cálculo de la compresión y por último mostramos las características del compresor para nuestra aplicación. En el Capítulo V, comprende el diseño del condensador, se expone la teoría fundamental de su cálculo y luego se procede al cálculo definitivo.