BMA - Funcionamiento de Un Tacho Continuo
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© BMAEl presente documento forma parte de una presentación, y es incompleto sin explicaciones orales
(Presentación No oficial de BMA-Sujeta a revisión)Pasión para el progreso © BMA
Cristalización por evaporación continua
VKT: Alto rendimiento usando el mínimo de energía
© BMAEl presente documento forma parte de una presentación, y es incompleto sin explicaciones orales
(Presentación No oficial de BMA-Sujeta a revisión)Pasión para el progreso
A) ¿De donde surge el VKT?– Tachos batchB) ¿Porque ese diseño de cada tacho del VKT?C) ¿Porque usamos agitadores?D) La mecánica de cristalización ¿Es diferente?E) Entonces ¿Como ahorra vapor un tacho continuo?F) ¿Como es un VKT?G) ¿Como se opera un VKT?H) ¿Que pasa en la operación normal del ingenio?
A) Masas ViscosasB) Paradas no programadasC) Baja MoliendaD) Cambio de las condiciones de operación
I) Conclusión, ¿el VKT debería de costar igual o menos que los tachos horizontales?
Puntos a tratar en esta presentación
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(Presentación No oficial de BMA-Sujeta a revisión)Pasión para el progreso
Como nació el VKT
1) ¿Porque no conectamos los tachos en cascada?
2) Problema: Es difícil que fluya a los últimos tachos
3) Solución: Ponerlos uno sobre el otro
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(Presentación No oficial de BMA-Sujeta a revisión)Pasión para el progreso
A) ¿De donde surge el VKT?– Tachos batchB) ¿Porque ese diseño de cada tacho del VKT?C) ¿Porque usamos agitadores?D) La mecanica de cristalizacion ¿Es diferente?E)Entonces ¿Como ahorra vapor un tacho continuo?F) ¿Que pasa en la operacion normal del ingenio?
A) Masas ViscosasB) Paradas no programadasC) Baja MoliendaD) Cambio de las condiciones de operación
G) sdf
Puntos a tratar en esta presentación
© BMAEl presente documento forma parte de una presentación, y es incompleto sin explicaciones orales
(Presentación No oficial de BMA-Sujeta a revisión)Pasión para el progreso
● Fácil de construir, reparar.● Flexible en su operación
● Se ajusta a cualquier condición de operación del proceso y/o del producto con el que estemos trabajando.
● Bien operado produce la mejor calidad, (CV)● Es comúnmente aceptado que operan mejor con agitador mecánico, que sin el.
Ventajas
Desventajas●¡Es discontinuo! :-(●Depende del operador
¿Cual ha sido el mejor diseño para la evapo-cristalización?
El tacho tipo Robert
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(Presentación No oficial de BMA-Sujeta a revisión)Pasión para el progreso
¿Cual ha sido el mejor diseño para la evapocristalización?
El tacho tipo Robert
●A la vez, es el diseño / tipo mas estudiado y difundido en todo el mundo.●Usado en caña, remolacha y refinerías
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(Presentación No oficial de BMA-Sujeta a revisión)Pasión para el progreso
¿Cual es el diseño optimo del Robert?
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(Presentación No oficial de BMA-Sujeta a revisión)Pasión para el progreso
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(Presentación No oficial de BMA-Sujeta a revisión)Pasión para el progreso
Todas las otras configuraciones de calandrias, sin tubo central, tienen puntos de recirculacion que afectaran adversamente el tiempo de residencia, el CV de los cristales, agotamiento, etc.
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(Presentación No oficial de BMA-Sujeta a revisión)Pasión para el progreso
¿Una mayor razón de evaporación evita la recirculación?
R/ NO, no tiene mayor efecto en la recirculación.
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(Presentación No oficial de BMA-Sujeta a revisión)Pasión para el progreso
El diseño optimo es el con fondo en W o Doble cono
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(Presentación No oficial de BMA-Sujeta a revisión)Pasión para el progreso
Efecto de la agitación por Jigger Steam (Incondensables)
● La mejora en la circulación es marginal.
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(Presentación No oficial de BMA-Sujeta a revisión)Pasión para el progreso
¿Es mejor Jigger o Agitador mecanico?
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(Presentación No oficial de BMA-Sujeta a revisión)Pasión para el progreso
Hugot quotes Webre in stating advantages of pan stirrers as follows:
✔ Saving in time for the strike.✔ Maximum temperature reached by the massecuite substantially lower.✔ Crystals better formed, more shapely and more regular.✔ Less colour in the sugar and reduced risk of sugar losses by local overheating.✔ Possible ready application of automatic feed controlled by the power consumption of the motor; when power increases, the feed valve is opened; when it decreases the valve is closed✔ Possibility of feeding the pan with syrup and molasses only slightly undersaturated without risk of remelting crystal.✔ Less deposit on the tubes, due to the abrasion effect by friction of the circulating crystals
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(Presentación No oficial de BMA-Sujeta a revisión)Pasión para el progreso
Circulation of vacuum pans-2004-Peter Rein et Al
Peter Rein, 2004
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(Presentación No oficial de BMA-Sujeta a revisión)Pasión para el progreso
A) ¿De donde surge el VKT?– Tachos batchB) ¿Porque ese diseño de cada tacho del VKT?C) ¿Porque usamos agitadores?D) La mecanica de cristalizacion ¿Es diferente?E) Entonces ¿Como ahorra vapor un tacho continuo?F) ¿Que pasa en la operacion normal del ingenio?
A) Masas ViscosasB) Paradas no programadasC) Baja MoliendaD) Cambio de las condiciones de operación
G) sdf
Puntos a tratar en esta presentación
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(Presentación No oficial de BMA-Sujeta a revisión)Pasión para el progreso
fuente: Mrtenroth, Et al PISCT vol 28, 2013
Consumo de vapor inconstante
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(Presentación No oficial de BMA-Sujeta a revisión)Pasión para el progreso
fuente: Mrtenroth, Et al PISCT vol 28, 2013
Malas practicas de cristalización
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La idea: De la cristalización por evaporación discontinua...
Con
teni
doM
S d
e m
asa
coci
daw
Ma
Semilla
Tiempo t
Crecimiento de los cristales
CocciónConcentración
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(Presentación No oficial de BMA-Sujeta a revisión)Pasión para el progreso
Velocidad de cristalizacion en una masa cocida es una funcion de la supersaturacion, temperatura y area de superficie de los cristales, Ademas:
1. La velocidad de cristralizacion es mayor a altas temperaturas.
2. Esta velocidad incrementa con la supersaturacion, pero en la practica se alcanza el maximo a supersaturacion relativamente bajo.
3. La viscocidad se incrementa con la supersaturacion.
Conocimiento General
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(Presentación No oficial de BMA-Sujeta a revisión)Pasión para el progreso
Hugot (1972)
Conocimiento General
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La idea: ... la cristalización por evaporación continua
■Cristalización por evaporación continua:No es magiaPero presenta características especiales frente al proceso discontinuo
Tiempo t Recorrido s
1a cámara
2a cámara
3a cámara última cámara
Cristalización de pie de
cocida
Con
teni
do M
S d
e m
asa
coci
da w
Ma
Crecimiento delos cristales
Cocción
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VKT: torre vertical de cristalización continua
■Apto para todas las etapas de cristalización (remolacha, caña, refineria)
■Utilizacion de vapor de calefacción de baja presión
■Disponibilidad ininterrumpida durante toda la campaña gracias a una concepción especial de limpieza
■Operación sin problemas y control del proceso fácil por regulación a valores fijos, (presión vapor, producción, flujo de semilla)
■Instalación al aire libre, que ahorra espacio del edificio de la fábrica
Passion for Progress © BMA
■
■
■
Camaras/Tachos independientes
Es operar tachos batch/discontinuos de forma continua
Son 4 cámaras / tachos en cascada, apilados uno sobre otro, puede crecerse a 5 o 6 cámaras / tachos.
Estructura general del VKT (1)
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Estructura general del VKT (2)
■ Placa de Fondo
■ Descarga por el fondo de cada cámara / tacho.
■ Cámara de vapor vegetal
■ Area de inspección intermedia
■ Descarga por el fondo de cada cámara.
■ Entre otras ...
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■ Agitador en todas las cámarasDe 3 o 5 Alabes
■ Todas las cámaras / tachos:
Con moto reductor / agitador
■ Chumacera/Cojinete de pie autolubricante
Estructura general del VKT (3)
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Estructura general del VKT (4)
■ Separador de gotas integrado del vapor vegetal- Separador por deflección- Con lavado independiente.
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■ Una sola tubería de distribución para el vapor del calentamiento, (típicamente).
■ Una sola tubería de distribución para el vapor de escape, (típicamente).
Estructura general del VKT (5)
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Estructura general del VKT (6)
■ Torre de escaleras- Acceso facil a todas las
cámaras tachos, instrumentación, (valvulas, medidores, etc.).
- Cualquier configuración de escaleras es posible, (usando el edificio del ingenio, caracol, estructura independiente, etc.)
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Estructura general del VKT (7)
Caracteristicas de VKT azúcar VKT azúcar VKT azúcarConstrucción Blanco/Refin. Crudo/MasaB Masa C
■ Flujo de la masa Válvula Rebalse Rebalse
■ Bypass cámara Posible Posible No Considerado
■ Materiales:Cámara Calefacción Acero Inox Acero Inox Acero al carbónCámara Vap Vegetal Revestido Revestido RevestidoAgitador Revestido Revestido Revestido
■ Vapor de limpieza Todas las Cámara 1,2 -cámaras
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65 t/h130 t/h190 t/hCaudal máximo aprox.(Ø 5 600 mm)
16 t/h33 t/h50 t/hCaudal mínimo aprox.(Ø 3 600 mm)
Aprox. 6,5 hAprox. 4,0 hAprox. 2,5 hTiempo de permanencia
Producto bajo gradoAzúcar crudoAzúcar blancoProducto
■ La velocidad de cristalización determina el tiempo de residencia.
■ Del balance de la fabrica, determinamos los flujos.
■ Resultado: Usar usar el menor volumen útil necesario.
Diseño (1)Criterio por “Cristalización”
Valores típicos usando Vapor 0,8 bar abs = -2,9 psig aprox.
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■ Determinar cuanta evaporación de agua se necesita
■ Cual es la diferencia de temperatura (vapor:masa cocida)
■ Cuales son los coeficientes de transferencia de calor para los diferentes productos.
■ Resultado: Usar la menor superficie necesaria de calefacción
Diseño (2)Criterio por Transferencia de calor
Cual VKT seleccionar:El de volumen minimo y superficie de calefaccion mínima
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Serie estándar
Diámetro 3 600 mm 4 000 mm 4 400 mm
Superficie de calent. 988 m² 1 276 m² 1 540 m²
Volumen útil 78 m³ 88 m³ 121 m³
Masa aprox. mc 115 t 130 t 175 t
Diámetro 4 800 mm 5 200 mm 5 600 mm
Superficie de calent. 1 872 m² 2 184 m² 2 544 m²
Volumen útil 146 m³ 174 m³ 205 m³
Masa aprox. mc. 210 t 250 t 300 t
■VKT con 4 cámaras, ampliable a 5 cámaras■Altura: 31 m■El diámetro varía entre 3 600 y 5 600 mm
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Operación del VKTEjemplo: VKT para producto A
semilla
Masa cocida A
Licor de alim.
cámara #1
cámara #2
cámara #3
cámara #4
vapor
24.92 t/h
49.73 t/h
69.04 t/h
80.80 t/h
90.00 t/h
32.91 t/h(35.0 %)
27.27 t/h(29.0 %)
18.80 t/h(20.0 %)
94.02 t/h
15.04 t/h(16.0 %)
(100 %)
7.49 t/h
7.35 t/h
6.69 t/h
5.83 t/h
28.94 t/h
Tamaño de cristalesContenido de cristal
0.57 mm35 %
0.66 mm38 %
0.74 mm47 %
0.80 mm53 %
0.50 mm48 %
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Ciclos de limpieza necesarios
■El azúcar se cristaliza:no solo en los cristalessino también en paredes y elementos interiores, a pesar de su optimización constructiva
■Previsión durante el servicio: Sistema de lavado para instrumentos de medición y valvuleríasPrograma de lavado automáticoLimpieza de toda la cámara (limpieza con vapor y cocción) dependiendo de las incrustaciones
■Funcionamiento ininterrumpido obtenible
Azúcar blanco Azúcar crudo Producto de bajo grado 15 a 18 días 17 a 22 días más de 50 días
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Proceso de limpieza
■Por cámaras, desde la primera cámara hasta la última("de arriba hacia abajo")
Cámara 1 Cámara 2 Cámara 3 Cámara 4Servicio normal
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Concepto de regulación (1)para el VKT de azúcar blanco
Pie de cocida
Licor de alimen-tación
Vapor de
calent.
Cámara 1
Cámara 2
Cámara 3
Cámara 4
Masa cocida
Vapor de escape
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Concepto de regulación (2)para el VKT de azúcar blanco
Circuito de regulación Valor teórico■Presión de vapor p. ej., 200 mbar■Presión de vapor de
calentamiento ajustado por el operario■Nivel de masa cocida 400 mm por encima de la cámara de calefacción■Densidad de masa cocida especificación tecnológica■Cantidad de licor de alim. mediante regulador de densidad
Masa cocida
Vapor de calenta-miento
Licor de alimenta-ción
Masa cocida (de la cámara superior)
Vapor de escape
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Concepto de regulación (3)para el VKT de azúcar blanco
Piede cocida
Masacocida
Licor de alimentación
Cantidad de pie de cocida: Regulación de proporción frentea la cantidad total de licor de alimentación
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Concepto de regulación (4)Regulación de cantidad de pie de cocida
■Determinación para el VKT estándar: el 25% de la masa cristalina del producto proviene del pie de cocida, el 75 % de la masa cristalina del producto proviene del licor dealimentación
■Tamaño de cristales (MA) depende deel tamaño de cristales en el pie de cocida la relación cantidad pie de cocida / cantidad licor de alimentación
■Consideración de densidad, contenido de cristal y contenido de materia seca
caudal volumétrico
■"Relación de pie de cocida" = caudal volumétrico del pie de cocida / caudal volumétrico del licor de alimentación
normalmente: 20-25%,
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*LA: licor de alimentación
Concepto de regulación(5)Resumen de lazos de control
Lazo de control / VKT azúcar VKT azúcar VKT azúcarRegulación Blanco/Refin Cruda/Masa B Masa C
Presión vapor vegetal Cada Cámara Cada Cámara Cada CámaraPresión vapor calentam Cada Cámara Cada Cámara Cada CámaraNivel de masa cocida Cada Cámara Última Cámara Última CámaraMat. Seca Masa Cocida Cada Cámara Cada Cámara - Cantidad licor de alim. Cada Cámara Cada Cámara Cada CámaraCantidad de semilla Relación LA* Relación LA* Relación LA*Temp Masa cocida - - Cada Cámara
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Concepto de regulación (6)Características
■Circuitos de regulación sencillos■Aplicable con sistema de control
de proceso convencional o armario de mando independiente
■Adaptación del caudal a la capacidad de la estación de fabricación exclusivamente mediante especificación de la presión del vapor de calentamiento
Acelerador:Aumento o reducción de la presióndel vapor de calentamiento de todaslas cámaras "pulsando un botón"
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Estrategia de control (1)
C1
C2
C3
C4
Licor de alim.
Pie de cocida
Masa cocida de
Vapor de e
Aspectos tecnológicos■Evaporador ■Cristalizador■Acumulador
Vapor de escape
Masa cocida de producto
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Estrategia de control (2)Cadena de efectos
Diferencia de temp.Vapor de cal. - mc
Evap. deagua
Concentración, sobre-saturación y cristalización
Regulación del contenido de MS
Adición de licor de alimentación
Regulación del nivel de masa cocida
Extracción de productoCaudal
Especificación presión vapor de cal.
?
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Estrategia de control (2)Cadena de efectos
Diferencia de temp.Vapor de cal. - mc
Evap. deagua
Concentración, sobre-saturación y cristalización
Regulación del contenido de MS
Adición de licor de alimentación
Regulación del nivel de masa cocida
Extracción de productoCaudal
Especificación presión del vapor de cal.
Manejo "Acelerador" por el operario de la instalación
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VKT - Südzucker
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Ejemplo de aplicación: Cristalización por evaporación con doble utilización de los vapores
0,29 bar 0,18 bar0,95 bar
1,09 bar0,1 bar
1,4 bar
Cond.
Cond.
A - VKT
C - VKT
B - VKT
0,29 bar
10,10 bar
2
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VKT A, B, CKlein Wanzleben
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ResumenVentajas del VKT (1)
■Apto para todas las etapas de cristalización de azucareras y refinarias
■Circulación óptima de la masa cocida agitadores mecánicos en calandrias verticalesprincipio probado de tachos discontinuos
■Alto contenido en cristales, alto rendimiento/agotamiento
■Operación continua por la alimentación y la evacuación regular de los flujos másicos
■Adaptación óptima individual de las cámaras de cristalización y de los agitadores a diferentes parámetros de operación
■Operación sin problemas y control del proceso fácil por regulación a valores fijos
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ResumenVentajas del VKT (2)
■Puesta en y fuera de servicio sin problemas
■Baja tendencia a formar incrustaciones gracias al conocimiento especial en
construcción y fabricación de las cámaras de cristalizaciónoperación del tacho
■Largos periodos de servicio entre dos limpiezas, incluso en el caso de productos de alta pureza
■Disponibilidad ininterrumpida durante toda la campaña gracias a una concepción especial de limpieza
■Utilizacion de vapor de calefacción de baja presión
■Configuraciones especiales ahorradoras de energía posibles
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ResumenVentajas de el VKT (3)
■Adaptación rápida del caudal a variaciones de condiciones de operación
■No es necesario liquidar las cámaras en las paradas (incluso si las paradas son largas)
■Fácil ampliación de la capacidad montaje ulterior de una cámara de cristalización adicional
■Instalación al aire libre
■Fundición simple, sin estructura de acero
■Fácil procesamiento de masas de alta viscocidad
■Bajo consumo de agua No se utiliza agua para la cristalización
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Operando los tachos Robert's discontinuos,¿Que hacemos con masas viscosas / baja
pureza?
R/ A)Si no tenemos agitadores mecánicos:Tratamos de Incrementar la agitación natural:
-) Agregando agua, (consumiendo mas vapor)-) Usando agitadores Jigger steam, (“algo esmejor que nada”)
B) Si tenemos agitadores mecanicos:-) La agitación es suficientemente buena
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¿Porque es Mayor agotamiento en el VKT ?
-) Porque la tendencia es a producir cristales mas grandes.-) Para el agotamiento es mucho mejor los granos grandes que los pequeños.-) Porque los cristales pequeños pasan por las mallas. -) Porque el uso del agitador mecanico permite apretar al brix mas alto.
d=0,674 mmMA=0,601 mmn= 2,68CV=39,6%
0,1 0,5 1,0
98
90
7070
40
5
© BMAEl presente documento forma parte de una presentación, y es incompleto sin explicaciones orales
(Presentación No oficial de BMA-Sujeta a revisión)Pasión para el progreso
¿Porque es Mayor agotamiento en el VKT ?
-) Porque la tendencia es a producir cristales mas grandes.-) Para el agotamiento es mucho mejor los granos grandes que los pequeños.-) Porque los cristales pequeños pasan por las mallas. -) Porque el uso del agitador mecanico permite apretar al brix mas alto.
d=0,796 mmMA=0,716 mmn= 3,32CV=36,5%Refineria
98
90
70
40
5
0,1 0,5 1
© BMAEl presente documento forma parte de una presentación, y es incompleto sin explicaciones orales
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0,1 mm1,0 mm
0,01 mm
0,1 mm1,0 mm
0,01 mm
Distribucion CV en un tacho horizontal
MA=0,24mmCV=52%d50%=0,225mmD10%=0,086mm
MA=0,26mmCV=44%d50%=0,243mmD10%=0,120mm
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(Presentación No oficial de BMA-Sujeta a revisión)Pasión para el progreso
En resumen ....
■ ¿Como opero el VKT?Como tachos batch en cascada
■ ¿Que pasa si alguna condición de operación cambia?Ajusto el VKT acorde, (como en un tacho batch).
■ ¿Cuales son los limites de operación del VKT?Los limites físicos de la cristalización
■ ¿Que pasa si alguna razón tengo problemas con la masa? (grano reproducido).Lo mismo que haría con un tacho batch, lo paro, disuelvo y continuo la cristalización.
Passion for Progress © BMA
¡Muchas gracias por su atención!