Operaciones de Trasferencia de Calor

Informe Visita a Planta ``Ingenio Azucarero

Alumnos: BOVEDA, SAUL CORTES, JOAQUIN HERCULANO, FABIAN SOTELO, CARLOS

Facultad de Ciencias Exactas Qumica y Naturales.Universidad Nacional de Misiones-2014-El Ingenio Azucarero San Javier se ubica en el lote Chacra 11 de la localidad de San Javier, al margen del Ro Uruguay. Constituye un centro industrial con:

Cultivo de materia prima organizado.

Un sistema de gestin descentralizada.

Sistema de produccin con transformacin de la materia prima hasta el producto final en envases listo para ser comercializados.

Sistemas de abastecimiento de energa y agua propios.

Un taller de mantenimiento de equipos livianos de fbrica.

Planta Industrial

Actualmente, se muelen 500 tn/da de caa (aproximadamente 50 - 60 camiones por da).El tiempo de zafra es normalmente, de 100 a 120 das (4 meses) y se pretende una duracin de 180 das.La caa de azcar se procesa inmediatamente despus del transporte, o a ms tardar 12 horas para evitar las prdidas de azcar que llegan hasta el 2 % cada 24 horas.El proceso de elaboracin de azcar orgnico es bsicamente el mismo que el del azcar convencional o comn como puede observarse en el diagrama de flujo. La diferencia radica en la no utilizacin de productos qumicos; se utiliza solamente cal en la operacin de decantacin.Se cuenta con la certificacin de la Organizacin Internacional Agropecuaria (OIA) tanto para la materia prima como para el azcar elaborado.La molienda comienza normalmente en los primeros das de julio y termina a fin del mes de octubre. Los aos 2.004 y 2.005 fueron atpicos por la gran sequa en prcticamente todo el Pas

Proceso de elaboracin del Azcar Orgnico

Durante los aos 1.999 y 2.000 se ha actualizado tecnolgicamente y adaptado a la produccin orgnica mediante inversiones en equipamiento y refacciones.- Actualmente procesa 50.000 tn de caa por ao, aunque tiene una capacidad de molienda segn el tiempo de zafra, de 100.000 tn.-

Cuenta con modernos elementos de laboratorio, que permiten controlar el proceso de elaboracin, la calidad del producto final y el rendimiento por dulzura de la materia prima, ofrecindose transparencia en todo el proceso industrial as como en la relacin con los productores.-La caa llega al ingenio certificada como orgnica. En bscula, es identificada mediante una ficha que se adhiere a la misma, en ella se asientan el nmero de lote, el nmero de productor, la fecha de recepcin, fecha de inicio del corte y peso bruto.Una vez ingresada a la fbrica el proceso puede clasificarse en las siguientes etapas:

MOLIENDA:La caa es alimentada desde la mesa alimentadora, a la cadena de persianas que lleva hacia las picadoras. De esta forma es preparada para la molienda.En el trapiche, el jugo es extrado en cada molino y descarga sobre una batea ubicada en la base del mismo.-El jugo de los cuatro molinos, ms el agua de imbibicin, constituyen el jugo mixto. El cual es enviado a fabricacin.El bagazo saliente del cuarto molino es transportado a las calderas por medio de una rastra de cadenas con tablillas.-

CLARIFICACIN:El jugo mixto es bombeado a razn de 25.000 litros/hora a un tanque de encalado, pasando previamente por un caudalmetro de flujo magntico que registra el volumen por hora, magnitud que, junto con el agua de imbibicin, la cual tambin es registrada por medio de un caudalmetro, es utilizada para efectuar balances diarios de fabricacin.-En este tanque con el agregado de oxido de calcio, se ajusta el pH del jugo entre 7,5 y 8.-El jugo encalado es enviado a travs de bombas a un sistema de calentadores donde alcanza una temperatura comprendida entre 105 C y 110 C-Desde los calentadores el jugo pasa a un decantador, donde se separa el lodo del jugo claro.-El dispositivo es un decantador DORH, y consta de cinco bandejas. De cada bandeja el jugo es extrado y mezclado constituyendo el jugo clarificado, se realiza un filtrado en el cual se obtiene un residuo denominado cachaza.-Este ltimo es enviado fuera de la casa de fabricacin a una zona de compostajes, para ser utilizado como fertilizante orgnico. El jugo filtrado es regresado a los calentadores.-

EVAPORACION:

El jugo clarificado ingresa al sistema de evaporacin con una concentracin total de slido de 17 bx, sale del sistema a una concentracin de 60 bx.-

COCIMIENTO:

En el Ingenio se trabaja con un sistema de tres cocimientos. De los cuales los productos salientes del proceso son azcar, del primer cocimiento y miel (melaza) del tercer cocimiento.-

CENTRIFUGACIN:

Desde los tachos de cocimiento, la masa cocida es descargada a los cristalizadores, desde donde las centrifugas son alimentadas.-El centrifugado de las masas de primer cocimiento tiene una duracin de 2 a 2 minutos y capacidad de carga centrifuga es de 700 kilogramos de masa.-El segundo cocimiento es centrifugado y todos los productos regresan al proceso.De los productos del tercer cocimiento, por un lado el azcar es diluido y regresado al proceso como magna y la miel es enviada a la destilera para la fabricacin de alcoholes.

SECADO:

El azcar de primera calidad, luego de ser separado de la miel en la centrifuga es llevado a un secador rotatorio, por medio de un sistema de cangilones, El azcar sale del secador con una humedad del 0,03 % en peso base seca.-

ENVASADO:

Desde un silo pulmn el azcar es enviado a la mquina envasadora. En la misma es pesado y envasado en bolsa de papel kraft (construida en tres capas con una de Polipropileno entre la segunda y tercera).Las bolsas son identificadas con un sello donde se especfica el da del envasado, el mes ao, lote, y a continuacin A, B o C segn corresponda al turno de 4 a 12, de 12 a 20, o de 20 a 04 horas respectivamente.-

ALMACENAMIENTO:

En el depsito el azcar es ubicado identificando el lote que corresponde. Se controla diariamente la humedad y la temperatura interna y se registra en planillas. El azcar es colocado sobre tarimas de maderas.

Intercambiadores de calor

Es un dispositivo empleado para transferir calor entre dos medios, los cuales estn separados por una barrera o se encuentran en contacto.

Descripcin del equipo

Los intercambiadores usados en el ingenio son de 1 paso en la coraza y 12 en los tubos. rea de transferencia: 24 m. Flujos paralelos en la entrada Hay 5 intercambiadores. Los dos primeros conectados en paralelos, y a su vez en serie con los 3 restantes. El incremento de temperatura en la salida de cada intercambiador es de 15C aproximadamente. El jugo mixto ingresa a los dos primeros intercambiadores con una temperatura aproximada de 45C y sale del ltimo a 105C aproximadamente.

A continuacin se muestra un esquema del intercambiador utilizado en el Ingenio Azucarero de San Javier:

Variables a controlar

Temperatura del jugo de entrada. Temperatura del jugo a la salida. Flujo de vapor. Flujo de jugo.

Condiciones de operacin

Operar con vapor vegetal. Excepto cuando no se haya generado suficiente, entonces se utiliza vapor de escape. Salida de jugo a 105C. Entrada de jugo con 16Brix.

Evaporadores

Son intercambiadores de calor de coraza y tubo con el objetivo de producir un cambio de fase en la solucin, evaporando agua para aumentar la concentracin del jugo.A diferencia de un intercambiador, en los evaporadores ocurre la trasferencia de materia.

Descripcin del equipo

Son 5 evaporadores tipo calandria (caldera de termosifn), de los cuales 2 estn en paralelo y a su vez stos en serie con los 3 restantes, resultando en un evaporador de mltiples efectos.

Ingresan a los evaporadores (conectados en paralelo) 14.948 kg/h de jugo clarificado con una concentracin de 18,4 Brix. De los mismos, se obtiene 4.629 kg/h de melado con una concentracin igual a 60 Brix.En el efecto I el vapor ingresa a presin atmosfrica, en el ltimo efecto se genera vaco (menor presin, menor temperatura de ebullicin del lquido) lo que hace posible que se pueda utilizar el vapor vegetal producido en el evaporador anterior que se encuentra a una menor temperatura que el utilizado en para evaporar el mismo; ste vaco se traduce al efecto III y al II, en menor cantidad.A continuacin el Esquema de Evaporadores utilizados en la planta Ingenio Azucarero San Javier.

Variables a controlar

Presin. Temperatura (evitar caramelizacin). pH. Concentracin Brix.

Condiciones de operacin

Mantener las temperaturas de las cmaras de evaporaciones en: Primera y segunda cmara: 105-108C. Tercera cmara: 90-95C. Cuarta cmara: 80-85C. Quinta cmara: 55-60C. Utilizacin de vapor vegetal.

Cristalizacin:

La Cristalizacin es un proceso industrial en donde se forman partculas slidas (cristales) a partir de una fase homognea (que puede ser gas o lquida), pasando el sistema de un estado de desequilibrio al estado de equilibrio.