UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA
TEMA: “DISEÑO DE UNA PLANTA DE EXTRACCION DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA DE HIGUERILLA (RICINUS COMMUNIS)”
PROFESOR: ING. LEONARDO MACHACA
INTEGRANTES: JIMENEZ CORONADO, FRANCK
042770 - J
LINARES MARIN, MIRKO
050764 - E
TORRES LLASACA, JESSICA IRENE
050801 - H
TORRES RIMEY, CESAR MANUEL
050776 - C
VILCHEZ ESCUDERO, JOSE MANUEL
050765 - A
CALLAO-PERÚ 2011
2
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
ÍNDICE I.
INTRODUCCIÓN ..........................................Error! Bookmark not defined. 1.1. Objetivo General ....................................Error! Bookmark not defined. 1.2. Objetivos Específicos .......................... ............ ................. ...Error! Bookmark not defined.
II. DISEÑO DEL PROYECTO DE INSTALACION DE UNA PLANTA INDUSTRIAL PARA LA EXTRACCION DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA DE HIGUERILLA. ............................................................................................... 5 2.1. Creación del proyecto de Instalación de una Planta Semicomercial ..... 6 2.1.1.
Idea Básica del proyecto ................. Error! Bookmark not defined.
2.1.2.
Diseño del producto………………………………………………….. .. 7
2.2
Organización del proyecto de instalacion de una Planta Industrial para
la extraccion de aceite a partir part ir de la semilla de higuerilla………………… higuerilla………………… .... 10
2.3
Planificación del proyecto de instalación de la planta de extracción de
aceite a partir de la semilla de higuerilla …………………………………… .... .10 2.4. Programación del Proyecto de Instalación de una Planta de extraccion de aceite a partir de la semilla de higuerilla ..... Error! Bookmark not defined. 2.5
Evaluacion y control del proyecto de instalacion de una planta industrial
de extraccion de aceite a partir de la semilla de higuerilla………… hi guerilla…………… … ....... …15
III. INGENIERIA DEL PROYECTO……………………………………… ... …….15 3.1. Desarrollo del proceso……………………………………………… ... …..15 3.1.1.
Diseño del producto ………………………………… ... ……………..15
3.1.2. Analisis de la materia prima………………………… ... …………….16 3.1.3
Investigación y Descripción de la Tecnología…………….. Tecnología…………….. ........... 20
3.1.4. Analisis y selección de Tecnologia……………………………… .... 26 3.1.5
Diseño del proceso de la Tecnología seleccionada………………. seleccionada………………. 30
3.1.5.1 Balance de materia………………………………………………. materi a……………………………………………….
33
3.1.5.2 Diagrama de Bloques……………………………………………… 40
3.1.5.3 Diagrama de Flujo ………………………………………………… .41
Diseño De Plantas
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
ÍNDICE I.
INTRODUCCIÓN ..........................................Error! Bookmark not defined. 1.1. Objetivo General ....................................Error! Bookmark not defined. 1.2. Objetivos Específicos .......................... ............ ................. ...Error! Bookmark not defined.
II. DISEÑO DEL PROYECTO DE INSTALACION DE UNA PLANTA INDUSTRIAL PARA LA EXTRACCION DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA DE HIGUERILLA. ............................................................................................... 5 2.1. Creación del proyecto de Instalación de una Planta Semicomercial ..... 6 2.1.1.
Idea Básica del proyecto ................. Error! Bookmark not defined.
2.1.2.
Diseño del producto………………………………………………….. .. 7
2.2
Organización del proyecto de instalacion de una Planta Industrial para
la extraccion de aceite a partir part ir de la semilla de higuerilla………………… higuerilla………………… .... 10
2.3
Planificación del proyecto de instalación de la planta de extracción de
aceite a partir de la semilla de higuerilla …………………………………… .... .10 2.4. Programación del Proyecto de Instalación de una Planta de extraccion de aceite a partir de la semilla de higuerilla ..... Error! Bookmark not defined. 2.5
Evaluacion y control del proyecto de instalacion de una planta industrial
de extraccion de aceite a partir de la semilla de higuerilla………… hi guerilla…………… … ....... …15
III. INGENIERIA DEL PROYECTO……………………………………… ... …….15 3.1. Desarrollo del proceso……………………………………………… ... …..15 3.1.1.
Diseño del producto ………………………………… ... ……………..15
3.1.2. Analisis de la materia prima………………………… ... …………….16 3.1.3
Investigación y Descripción de la Tecnología…………….. Tecnología…………….. ........... 20
3.1.4. Analisis y selección de Tecnologia……………………………… .... 26 3.1.5
Diseño del proceso de la Tecnología seleccionada………………. seleccionada………………. 30
3.1.5.1 Balance de materia………………………………………………. materi a……………………………………………….
33
3.1.5.2 Diagrama de Bloques……………………………………………… 40
3.1.5.3 Diagrama de Flujo ………………………………………………… .41
Diseño De Plantas
3
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
3.2
Evaluación y optimización económica………………………………….. 42
3.2.1 3.3
Evaluacion Economica………………………………… ................... 42
Diseño de equipos............................................................................... 51
3.3.1
Diseño del Expander………………………………… ...................... 51
3.3.2
Diseño del Extractor continuo ………………………………… ........ 52
3.3.3
Diseño del Desolventizador………………………………… ............ 53
3.3.4
Diseño del Evaporador - Separador……………………………… …57
3.3.5
Diseño de la Faja transportadora……… transportadora…………………… ………………………… …………… ... 63
3.3.6
Diseño de la criba vibratoria……………………… vibratoria………………………………… ………… ........... 64
3.3.7
Diseño del Elevador de cangilones………………………………… 65
3.3.8
Diseño Del Tanque de Decoloracion………… Decoloracion……………………… …………………… ……… . 66
IV. LOCALIZACION DE PLANTA....................... ............. ..........Error! Bookmark not defined. 4.1
Determinacion de las posibles ubicacones en base a los facotres
determinantes ............................................................................................... 69 4.2 Analisis de los factores de localizacion localizacion ......................... ............ .......................... ...................... ......... 69 4.2.1.
Cercania a la materia prima ......................... ............ .......................... .......................... .................... ....... 69
4.2.2.
Disponibilidad de mano de obra ...... Error! Bookmark not defined.
4.2.3.
Disponibilidad de energia electrica ............................................... 70
4.2.4.
Disponibilidad de agua ................................................................. 73
4.2.5.
Facilidad de transporte ................................................................. 73
4.2.6.
Caracteristicas del terreno ............................................................ 74
4.2.7.
Evaluacion de los factores ............................................................ 74
V. TAMAÑO DE PLANTA ............................................................................... 75 5.1. Tamaño de planta mercado ................................................................ 75 5.2. Tamaño de planta - Materia Prima ......................... ............ .......................... ........................... ................ .. 80 5.3. Tamaño de planta – punto de equilibrio .............................................. 81 5.3. Tamaño de planta Optimo ......................... ............ .......................... .......................... .......................... ................ ... 85
Diseño De Plantas
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
VI. DISPOSICION DE LA PLANTA INDUSTRIAL DE ACEITE DE SEMILLA DE HIGUERILLA .................................................................................................... 89 VII. CONCLUSIONES ...................................................................................... 92 VIII.BIBLIOGRAFIA .......................................................................................... 92
Diseño De Plantas
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCION DE ACEITE A PARTIR DE SEMILLA DE HIGERILLA (RICINUS COMMUNIS ) I.
INTRODUCCION
El presente estudio técnico económico – financiero examina la factibilidad de una planta industrial de extracción de aceite higuerilla a crear en Perú, sobre las bases técnicas definidas en la primera parte del estudio “Ingeniería del proyecto”.
Se definen las características de aceite producido e n los otros países y se sugiere el tipo de aceite a fabricar que dado el tratamiento previsto en la extracción se situara en una calidad de tipo Brasil N°1, es decir calidad muy solicitada en el mercado internacional. Se exponen los diferentes procedimientos de extracción posibles, reteniéndose como viables, dos procedimientos: o
La extracción por pre – presión seguida de una extracción por solvente.
o
La presión única.
1.1OBJETIVO GENERAL
Desarrollar un proyecto de instalación para extracción de aceite a partir de la semilla de higuerilla (ricino communis).
1.2OBJETIVO ESPECIFICO
Estudiar las ventajas ambientales, sociales y económicas del aceite de higuerilla a partir de su semilla. Analizar cómo y dónde se puede desarrollar el proyecto de aceite ricino. Comprender el proceso del cultivo, transformación y producción de aceite de higuerilla. Innovar los métodos y la forma de obtención del aceite de higuerilla a partir de la semilla.
Diseño De Plantas
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
II.
DISEÑO DEL PROYECTO DE INSTALACIÓN DE UNA PLANTA DE EXTRACCION DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA DE HIGUERILLA. 2.1CREACIÓN DEL PROYECTO DE INSTALACIÓN DE LA PLANTA DE EXTRACCION DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA DE HIGUERILLA. 2.1.1 IDEA BASICA DEL PROYECTO La idea del proyecto de la instalación de una planta para la extracción de aceite a partir de la semilla de higuerilla es la creación de un producto nuevo para el mercado nacional y que pueda competir sin ningún inconveniente internacionalmente. En el desarrollo de este proyecto se llevan a cabo actividades conjuntas de investigación y transferencia de tecnologías orientadas a optimizar la calidad del aceite de las semillas de higuerilla, que cumpla con todos los requerimientos y normas establecidas. La extracción del aceite de higuerilla que tiene una gran variedad de usos tanto medicinales como industriales se puede desarrollar por los métodos ya conocidos y utilizados en todas las semillas oleoginosas como son la extracción mecánica y la extracción por solvente el desarrollo de estos métodos va a depender del porcentaje de aceite contenido en las semillas oleoginosas. La higuerilla se presenta como una alternativa renovable energética y a partir de la cual se puede desarrollar materias primas sustitutas para el petróleo, por esto es llamada “petróleo verde”. Después de la
extracción del aceite, se obtiene la torta, la cual es un abono especial gracias a su contenido de nitrógeno, fósforo, potasio y elementos menores, también puede utilizarse como fertilizante y se considera especialmente buena para cultivos de periodo corto. Pierde su toxicidad 2-3 semanas después de aplicada y se le atribuyen propiedades insecticidas.
Diseño De Plantas
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
2.1.2 DISEÑO DEL PRODUCTO El aceite de higuerilla llamado también aceite de ricino o de castor se extrae de las semillas de la higuerilla (Ricinus Communis). Su principal componente es el ácido ricinoleico, el cual se encuentra formando el triglicérido simple denominado trirricinoleina, cuya concentración en porcentaje por peso es cercana al 90%. Adicionalmente, en el aceite de higuerilla se pueden encontrar pequeñas cantidades de tripalmitina, triestearina y otros triglicéridos mixtos. Dada su naturaleza química, el aceite de higuerilla es un líquido altamente viscoso, miscible en alcohol y ácido acético y de bajo punto de solidificación.
COMPOSICION DEL ACEITE DE HIGUERILLA Triglicéridos de ácidos grasos, principalmente:
Componente
Composición
Ricinoleico
87%
Oleico
7%
Linoleico
3%
Palmítico
2%
Esteárico
1%
Dihidroxiestearico
Trazas
CARACTERISTICAS FISICOQUIMICAS Densidad
:
0.956 - 0.964 g/ml
Índice de refracción
:
1.477 - 1.481
Solubilidad
: Etanol Absoluto Soluble Cloroformo Soluble Éter Soluble
Acido Acético Diseño De Plantas
:
Glacial Soluble
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Índice de Yodo
:
82 – 90
Índice de Peróxidos
:
£5
Índice de Saponificación
:
176 - 187
Índice de Acidez
:
£2
Materia insaponificable
:
£ 0.8% p/p
USOS DEL ACEITE DE SEMILLA DE HIGUERILLA
Debido a su composición química, el aceite de higuerilla conserva su viscosidad a altas temperaturas y resiste muy bajas sin congelarse, razón por la cual se emplea para motores de altas revoluciones.
El aceite refinado se usa en cosméticos y en productos medicinales. El uso más común es como purgante, llamado aceite de ricino, se considera un vermífugo drástico, que no irrita el intestino, es antirreumático, cura los orzuelos incipientes con una gota y sirve para eliminar las verrugas aplicándolo a mañana y tarde sobre ellas. El aceite es adecuado contra las ulceras de la piel, alivia los ojos cuando están enrojecidos o irritados, aplicando una gota a cada uno. Con aplicaciones constantes de aceite se suaviza y hace que vuelva a su posición normal, las hemorroides cuando salen de su orificio anal. Elimina los grandes lunares que aparecen en el cuerpo y las manchas de la cara. También es usado en la preparación del paciente para las radiografías estomacales.
El aceite de higuerilla sulfonado, se usa en la impresión y acabado de tejidos de algodón, lino, seda y en curtiembres.
Deshidratado sirve de base para la preparación de líquidos para frenos y pinturas y por convertirse en aceite secante reemplaza con ventaja los aceites de tung y de linaza que se importan actualmente.
Disuelto en alcohol, se utiliza en la mayoría de manufactura de lociones y perfumes, como base o agente fijador de esencias. La
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
fusión a altas temperaturas con la soda cáustica produce el ácido sebástico que se emplea en la fabricación de plásticos y nylon.
Se emplea además en industrias de caucho, baldosines de asfalto, betunes, ceras, sirve para fabricar cuero artificial, como ingrediente en el encurtido de pieles, para impermeabilizar telas, para producir aceites secantes, como aislante.
Se emplea en otros productos industriales tales como : Crayones, empaques, esmaltes, emulsión para pinturas, fertilizante, espumas, estensiles para duplicación, fluido para amortiguadores, fluido hidráulico, fungicidas, germicidas, grasas, hule, insecticidas, lacas, materiales de revestimiento, masilla para vidrios, papel carbón, papel matamoscas, pasta para empaquetaduras, poliesteres, productos farmacéuticos, pulidores, revestimiento para papel, tintas de impresión, velas, etc.
DEMANDA DE ACEITE DE SEMILLA DE HIGUERILLA Demanda del aceite de ricino en los últimos 10 años: AÑO
PRODUCCION IMPORTACION(Kg) EXPORTACION(Kg) DEMANDA(Kg)
2000
0
64,650.75
49.44
64,601.31
2001
0
49,116.26
102.00
49,014.26
2002
0
97,292.14
130.95
97,161.19
2003
0
39,450.01
0.00
39,450.01
2004
0
61,400.18
0.00
61,400.18
2005
0
51,151.34
50.00
51,101.34
2006
0
87,588.16
400.62
87,187.54
2007
0
61,095.81
294.04
60,801.77
2008
0
87,460.26
36.00
87,424.26
2009
0
58,016.10
80.00
57,936.10
2010
0
99,703.62
240.00
99,463.62 Fuente: SUNAT
Diseño De Plantas
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
2.2ORGANIZACIÓN DEL PROYECTO DE INSTALACION DE LA PLANTA DE EXTRACCION DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA DE HIGUERILLA. Para el buen funcionamiento del proyecto de instalación de una planta industrial se necesita realizar una serie de actividades que deben ser llevadas a cabo con suma responsabilidad y en forma ordenada. Las actividades a realizar serán las siguientes:
ACTIVIDADES 1. Estudio de mercado 2. Evaluación del proceso 3. Selección de la tecnología. 4. Programación del proyecto 5. Contrato de diseño y construcción. 6. Diseño de Proceso. 7. Localización y distribución de la planta. 8. Diseño detallado. 9. Adquisición de equipos y materiales. 10. Construcción. 11. Puesta en marcha.
2.3PLANIFICACION DEL PROYECTO DE INSTALACION DE LA PLANTA DE EXTRACCION DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA DE HIGUERILLA Las decisiones principales del proyecto de instalación de una planta industrial se relacionan con el diseño del mismo y, a su vez, estas condicionarán las decisiones relacionadas con las operaciones corrientes del sistema. Para ello elaboramos una serie de tareas las cuales serán realizadas de acuerdo a la importancia. Diseño De Plantas
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
1. Estudio de Mercado: La empresa, debe conocer su entorno competitivo y, en consecuencia, el mercado y la demanda que lo caracteriza, de forma que pueda determinar si existen oportunidades o necesidades sin cubrir. Si ello es así se deberá estudiar la viabilidad teórica del nuevo producto. Es decir un esbozo genérico sobre la producción de dicho bien si es rentable o no realizar esa actividad.
2. Evaluación del Proceso: La empresa debe evaluar diferentes tipos de procesos según la factibilidad del producto, para poder observar los diferentes resultados que se pueden obtener en cuanto a los aspectos técnicos y económicos de dichos procesos.
3. Selección de la Tecnología: La empresa debe decidir, según la factibilidad del producto, en términos de costes y de los beneficios esperados, cuál será el proceso tecnológico a emplear, dentro de las alternativas conocidas y las propias características del producto. En este tipo de decisión se establecerán la procedencia y tipo de materia prima, las clases de bienes de equipo e instalaciones técnicas que se precisan. Así también se debe evaluar el rendimiento del producto a fabricar ya que todas las tecnologías no arrojan un mismo índice de rendimiento, el cual elevaría la rentabilidad de la empresa, dependiendo de la tecnología a usar para realizar la mejor elección.
4. Programación del Proyecto: La empresa deberá idear y coordinar las acciones para la realización del proyecto en función de un tiempo determinado.
5. Contrato de Diseño y Construcción: La empresa deberá contratar a los profesionales calificados para la realización del diseño y la posterior construcción de la planta.
Diseño De Plantas
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
6. Diseño de Proceso: De acuerdo a la tecnología seleccionada se realizara una evaluación de las características de la materia prima y sus parámetros fisicoquímicos para el correcto desarrollo del proceso, además de desarrollar los diagramas de proceso, diagrama de bloques, diagrama de flujo, etc.
7. Localización y Distribución de la Planta: Ubicación de la Planta es una de las actividades más importantes en la ejecución de un proyecto de ingeniería, comparable solo con la elección del tipo de proceso, la distribución de planta que se conoce con la expresión técnica de lay-out o forma de distribuir y ambientar los espacios físicos para lograr la máxima productividad y un buen clima laboral en las operaciones de la empresa.
8. Diseño detallado: Consiste en el dimensionamiento de los equipos principales, instrumentación, cableado, automatización, etc. Además de la estructura y disposición de los equipos.
9. Adquisición de equipos y materiales: La empresa se encargara de los contratos de compra, despacho e inspección de los equipos y materiales necesarios para el desarrollo del proceso.
10.Construcción: Esta etapa consiste en el montaje de los equipos, instrumentación en el panel de control, instalaciones eléctricas, área de proceso, área administrativa, etc.
11.Puesta en marcha: Es la última etapa del proyecto que reflejara el resultado de las actividades previas, esta etapa dura aproximadamente 2 meses tiempo en el cual se realizara la corrida “cero” en los equipos (los
equipos se harán funcionar con agua).
Diseño De Plantas
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
2.4PROGRAMACION PARA LA INSTALACION DE LA PLANTA DE EXTRACCION DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA DE HIGUERILLA
DURACIÓN - MESES ACTIVIDADES
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Estudio de mercado
10
11
12
13
X
X
X
X
-
X
X
14
15
X
X
X X
Evaluación del proceso Selección de la tecnología.
X X X X
Programación del proyecto
X X
Contrato de diseño y construcción.
X
Diseño de Proceso.
X X
Localización y distribución en planta. Diseño detallado. Adquisición de equipos y materiales. Construcción. Puesta en marcha.
X X X
Empleando el método PERT: 1
A 2
0 0
3
C 3
2 2
2 1 1
B 1
F 2
5 5 5
D 4 3 3
2
G 2
7 7
I 4
9
10 13
9 9
E
1
6
8
6 6
8 8
El tiempo de duración se calcula mediante:
Diseño De Plantas
7
H 1
J 11 10
11
2
13
K 2
12 15
15
14
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
( )
Donde:
ACTIVIDADES
T0
t m
t p
2
1
2
3
2. Evaluación del proceso
1
0.5
1
1.5
3. Selección de la tecnología.
3
2
3
4
4. Programación del proyecto
2
1
2
3
5. Contrato de diseño y construcción.
1
0.5
1
1.5
6. Diseño de Proceso.
2
1.5
2
2.5
7. Localización y distribución en
2
1.5
2
2.5
8. Diseño detallado.
1
0.5
1
1.5
9. Adquisición de equipos y
4
3
4
5
10. Construcción.
2
1.5
2
2.5
11. Puesta en marcha.
2
1.5
2
2.5
1. Estudio de mercado
(meses)
planta.
materiales.
Por lo tanto el tiempo estimado para la realización total del proyecto de instalación será de 15 meses.
Diseño De Plantas
15
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
2.5EVALUACION Y CONTROL DEL PROYECTO DE LA PLANTA DE EXTRACCION DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA DE HIGUERILLA. En esta etapa se verificara el cumplimiento de las acciones programadas en función al tiempo para la instalación del proyecto.
ACCIONES PROGRAMADAS EN FUNCION AL TIEMPO ESPERADO 120.00 S E N100.00 O I C 80.00 C A E D 60.00 E C N 40.00 A V A 20.00 %
0.00 2
2
5
5
6
7
9
9
13
13
15
TIEMPO (MESES)
III.
INGENIERIA DE PROYECTO 3.1DESARROLLO DEL PROCESO 3.1.1 DISEÑO DEL PRODUCTO El aceite de higuerilla llamado también aceite de ricino o de castor se extrae de las semillas de la higuerilla ( Ricinus Communis) Dada su naturaleza química, el aceite de higuerilla es un líquido altamente viscoso, miscible en alcohol y ácido acético y de bajo punto de solidificación. Su principal componente es el ácido ricinoleico, el cual se encuentra formando el triglicérido simple denominado trirricinoleina, cuya concentración en porcentaje por peso es cercana al 90%. Adicionalmente, en el aceite de higuerilla se pueden encontrar pequeñas cantidades de tripalmitina, triestearina y otros triglicéridos mixtos.
Diseño De Plantas
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
3.1.2 ANALISIS DE LA MATERIA PRIMA HIGUERILLA (Ricinus comunnis): La higuerilla es una oleaginosa cuyo aceite se utiliza en la industria de motores de alta revolución, en pinturas,
lacas,
barnices,
plásticos,
fertilizantes,
para
uso
antiparasitario en humanos, etc. (Fig 1).
Fig. 1 Planta de Higuerilla
CLASIFICACIÓN ORDEN: Euphorbiales FAMILIA: Euphorbiaceae GENERO: Ricinus ESPECIE: Communis
SEMILLA Son generalmente de forma oval aplastada, redondeadas en un extremo y con una excrecencia en el otro llamada curúncula, de superficie brillante y lisa, de color variable que suele ser gris con manchas rojizas y parduzcas de tamaño variable que va de 0.5 a 1.5 cm de largo; la semilla tiene una cubierta dura y quebradiza exterior y otra inferior muy fina de color blanquecino, ambas protegen la semilla, la cual consta de un embrión pequeño con sus dos cotiledones delgado y el albumen que es blando, compacto y
Diseño De Plantas
17
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
aceitoso, el albumen es el que contiene el aceite. La semilla contiene toxinas que son ricina (albúmica) y la ricenina (alcaloide) las cuales quedan en el bagazo o torta que sobra en la extracción del aceite.
F i g .
Semilla de Ricinos Comunnis
VARIEDADES DE SEMILLA DE HIGUERILLA Variedades de Higuerilla, certificadas y reconocidas son:
HIGUERILLA BLANCA JASPEADA
HIGUERILLA NEGRA
Muestra
Origen Contenido de aceite Semillas por kg Peso promedio por semilla (gramo) Color Ciclo vegetativo medio (días) Productividad media (kg/ha) anual
Diseño De Plantas
Antioquia(Oriente)
Ecuador (Manabí)
48%
50%
900-950
1200-1300
1.08
0.8
Blanco con manchas marrón
Negra
180
150
7500
6000
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
HIGUERILLA NEGRA JASPEADA
HIGUERILLA ROJA
Muestra
Origen
Ecuador (Manabí)
Ecuador (Manabí)
50%
48%
1200-1300
1200-1300
0.8
0.8
Negra con manchas más
Rojo con manchas más
oscuras
oscuras
150
150
6000
6000
Contenido de aceite Semillas por kilogramo Peso promedio por semilla (gramo) Color Ciclo vegetativo medio (días) Productividad media (kg/ha) anual
COMPOSICION DE LA SEMILLA DE HIGUERILLA El producto activo es la ricenina que es altamente tóxica para el hombre y los animales, debiendo tener cuidado con los residuos de este compuesto en la extracción del aceite.
COMPOSICION Aceite
46.19
Almidón
20.00
Albúmina
0.50
Goma
4.31
Resina Bruta y Principios Amargos
1.91
Fibra Leñosa
20.00
Agua
7.09
TOTAL Diseño De Plantas
PORCENTAJE
100.00
19
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
DISPONIBILIDAD DE LA MATERIA PRIMA En estos últimos tiempos, el particular interés del cultivo de la Higuerilla (Ricinus Communis) ha aumentado, especialmente en países latinoamericanos, los que poseen un gran potencial agrario para su producción. Los tres principales países productores: India, Brasil y China, siendo Brasil como una opción para importar la semilla de higuerilla, sin embargo en la actualidad en el Perú se vienen realizando estudios para la elaboración de aceite de higuerilla y se está promoviendo a hacer plantaciones de la planta de higuerilla en la zona de Ucayali, Loreto y el departamento de San Martin con ello el Instituto de Investigación de la Amazonia Peruana (IIAP) elaboro un cuadro de rendimientos de cultivos energéticos identificados en San Martin, Ucayali y Loreto:
Fuente: Instituto de Investigación de la Amazonia del Perú (IIAP)
PRECIO DE LA MATERIA PRIMA Del cuadro elaborado por IIAP, podemos decir que el precio de la materia prima es de 0.2 US$/Kg.
Diseño De Plantas
20
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
3.1.3 INVESTIGACION Y DESCRIPCION DE TECNOLOGÍA En la extracción del aceite de las semillas oleaginosas existen dos sistemas, uno mecánico y el otro, con un agregado mas, utilizando disolventes. En ambos sistemas, las semillas deben ser previamente limpiadas, descascarilladas, troceadas y molidas. Se expone a continuación las diferencias entre los distintos sistemas de extracción: por presión y el procedimiento utilizando más un disolvente. Los sistemas de extracción por presión difieren entre sí en la manera de realizar la extracción, que puede ser por pre-presión, por doble presión y por presión única además del grado de compresión (limitada o fuerte). Estos factores condicionan el porcentaje de aceite residual de las tortas.
A. TECNOLOGÍA I: Extracción por pre-presión y solventes. Según Coulson-Richarson, en cualquier proceso de extracción puede distinguirse las siguientes partes:
Contacto del material a extraer con el solvente.
Separación de las fases formadas.
Recuperación del solvente.
Lo que hay que considerar en este proceso es el equilibrio que se tiende a alcanzar durante la operación, y la viscosidad con que se alcanza, en función de los diversos factores que pueden afectar a uno y a otro. Los factores que influyen en el equilibrio son: la naturaleza del soluto y del solvente, la presión y la temperatura operación. En cambio, en la velocidad con que se alcance, es decir, en la cinética del proceso, influyen además de los anteriores factores tan diversos como la proporción del soluto, a sólidos inertes, la naturaleza de estos últimos, el estado de división, la presencia de restos de organización celular cuando se trata de tejidos animales o vegetales, la agitación y las demás características propias del aparato y sistemas de extracción que se empleen. Diseño De Plantas
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Tres fenómenos tienen a lugar durante la extracción solida-liquida, sucesivamente, desde que se inicia el contacto con el solvente hasta que alcanza el equilibrio, estos son:
El cambio de fase del soluto. La difusión del soluto en el disolvente contenido en el poro del solido (semilla oleaginosa).
Paso del soluto desde la superficie de los sólidos a la masa de la difusión.
Además de los factores considerados, afectan el equilibrio del proceso de extracción, existen otros tipos que condicionando en forma decisiva el diseño de la instalación y la elección de los aparatos apropiados. La densidad del solvente y su relación con la de los sólidos y el volumen del solvente necesario para cubrirlos constituyen un importante factor limitado de la riqueza de la miscela obtenida. Otro factor que es de suma importancia para el cálculo de los procesos de extracción es la retención de la miscela por los sólidos inertes. A un después de dejar de escurrir la miscela, una cierta porción de ella queda retenida no es un factor de equilibrio ya que no solo depende de la naturaleza de los sólidos y del solvente, sino también del grado de finura de los primeros, de sus riqueza del soluto y de la capacidad o del apelmazamiento de lecho de sólidos. Con respecto al rendimiento, la extracción por solvente no deja más que 1 a 1.5 % de aceite en los residuos, mientras que la extracción por prensado deja de 6 a 8% de aceite. Existen tres métodos de extracción por solvente, que son: por inmersión, por percolación y extracción de gases condensados. El primer método consiste en mantener la materia oleaginosa en maceración con el solvente, y efectuarse en frio o en caliente.
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
El segundo método consiste en verter el solvente sobre la materia oleaginosa y dejarlo percolar por gravedad hasta extraer todo el aceite. El tercer método consiste en inyectar el solvente el solvente en forma de vapor por la parte superior del extractor el cual al ponerse en contacto con la materia oleaginosa se condensa y es en este momento del cambio de estado cuando el solvente posee su mayor capacidad para extraer aceite, pues el solvente quedara en solución saturada muy rica en aceite. Es por esta razón que este método ha sido preconizado como el de mayor eficacia.
B. TECNOLOGÍA II: Extracción por presión En el caso de las semillas oleaginosas se recurre a la extracción por presión cuando el contenido en aceite es mayor del 20%. Para extraer el aceite del material que lo contiene por presión, las paredes de las células que lo contienen tienen que romperse. Esto se puede conseguir molturando la semilla o fruto, haciéndolos copos (“flaking”), pasándolos por rodillos o sometiéndolos a grandes
presiones. El proceso general se podría subdividir en las siguientes operaciones:
Operaciones previas: Recolección, transporte y limpieza de las semillas.
Las semillas se someten a extracción por presión en una prensa hidráulica o en prensas de tornillo. En general la prensa de tornillo, sencilla o doble, más moderna, ha reemplazado a muchas prensas hidráulicas porque permite un proceso continuo, tiene mayor capacidad, requiere menor mano de obra y generalmente extrae mayor cantidad de aceite. Posteriormente se eliminan las impurezas "gruesas" en un tamiz vibratorio y el abrillantamiento final se obtiene por filtración. Diseño De Plantas
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Puede haber calentamiento previo a la extracción o no, dependiendo del tipo de semilla o fruto a extraer y de la calidad del aceite que queremos obtener. Los aceites obtenidos sin calentamiento, en frío, contienen menor cantidad de impurezas y su calidad es tal que suelen ser comestibles sin posterior refinado o procesado. Al presionar la torta mientras es calentada se extraen más aceite, pero también mayor cantidad de impurezas de naturaleza no glicérica (fosfolípidos, pigmentos, materia insaponificable). Después de ser tratada la semilla en la prensa y haber extraído una parte del aceite en ellas contenido, de la prensa sale un producto llamado “torta”, que contiene la parte del aceite que no ha sido posible
extraer y que se extraerá por medio de un solvente. El aceite residual de las tortas oscila entre 15 y 16%. Utilizando este sistema a presión limitada, se obtiene un aceite de buena calidad unas tortas llamadas de pre-presión que permiten recuperar la casi totalidad del aceite residual, sometiendo esta a un tratamiento posterior de extracción por solvente. Estas tortas trituradas y convertidas en harina desaceitada son un excelente abono orgánico. Se admite el principio de que la planta industrial de carece de instalación de extracción venderá las tortas de pre-presión a industriales transformadores que efectuaran la extracción.
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
TECNOLOGÍA I. (DIAGRAMA DE PROCESO)
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
TECNOLOGÍA II. (DIAGRAMA DE PROCESO)
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
3.1.4 ANÁLISIS Y SELECCIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS A. ASPECTO TÉCNICO Método Cuantitativo MATERIA PRIMA/INSUMOS
TECNOLOGIA I
TECNOLOGIA II
4
4
Semilla de higuerilla Insumos:
Hexano
6
Tierras decolorantes
5
5
Equipo y maquinarias
6
8
Energía eléctrica
4
4
Agua
7
7
PUNTAJE TOTAL
32
28
B. ASPECTO ECONÓMICO EVALUACIÓN ECONÓMICA-TECNOLOGÍA I a. Factor operacional La planta industrial trabajara con un factor operacional de 0.95 lo cual indica que el total de días a trabajar en la planta durante un año será:
b. Costo total de producción Costo total de producción = costo de fabricación + costo general
CF cos tos directos defabricacion cos to fijo cos tos generales
CG cos tos de ad min istracion cos to de distribucion y comerciali zacion
cos tos de investigacion y desarrollo
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Resumen De Costos COSTOS DE FABRICACION
COSTOS
Costos directos de producción:
Materia prima
0.2$/Kg
Mano de obra
0.1*CTP
Supervisión de operación,
0.1*0.1*CTP
supervisión directa y tareas de oficina.
Servicios auxiliares
0.1*CTP
Mantenimiento y reparaciones
0.06*ICF
Suministros para las operaciones
0.007*ICF
Gastos de laboratorio
Regalías y patentes
0.1*0.1*CTP 0.02*CTP
Costos fijos:
Depreciación
0.1*CTP
Impuestos locales
Seguros
alquileres
Costos generales de planta:
COSTOS GENERALES
0.05*CTP
COSTOS
Costos de administración:
salario de ejecutivos
sueldo de empleados administ.
Derechos legales
Suministros para oficina y comunicación
0.02*CTP
Costos de distribución y comercialización:
0.05*CTP
Costos de investigación y desarrollo:
0.03*CTP
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Por lo tanto el costo total de producción de la TECNOLOGÍA I será: CTP materiaprima 0.1* CTP 0.1* 0.1* CTP 0.1* CTP 0.06* ICF 0.007* ICF
0.1* 0.1* CTP 0.02* CTP 0.1* CTP 0.05* CTP 0.02* CTP 0.05* CTP 0.03* CTP
Para determinar la inversión de capital fijo (ICF) se necesita conocer el tamaño o capacidad de planta y la inversión total de una planta de producción similar a la nuestra:
Planta similar: T1 = 9950 toneladas de aceite/año I 1= $ 6 355 991
Nuestra planta T2 = tamaño máximo I2 =inversión de capital fijo estimado para determinar el aspecto económico de las tecnologías.
T 2 I 2 I 1 T 1
……………………(*)
Se necesita estimar el tamaño de planta máximo para ello se hace uso de el análisis tamaño de planta en función al mercado realizado anteriormente Reemplazando los valores en la ecuación (*) se tiene:
115.1158 I 2 6355991 9950 I 2 $179404.2627
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0.8
29
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Hallando el costo total del producto en la tecnología I: CTP 60159.81186 0.1* CTP 0.1* 0.1* CTP 0.1* CTP 0.06* ICF 0.007 * ICF
0.1* 0.1* CTP 0.02* CTP 0.1* CTP 0.05* CTP 0.02* CTP 0.05* CTP 0.03* CTP 0.51* CTP 60159.81186 0.067 * ICF 0.51* CTP 60159.81186 0.067 *179404.2627 CTP 1.2203 $ / Kg aceite
EVALUACIÓN ECONÓMICA-TECNOLOGÍA II Para determinar la inversión de capital fijo (ICF) se necesita conocer el tamaño o capacidad de planta y la inversión total de una planta de producción similar a la nuestra, para ello utilizamos como fuente una planta de producción de Aceite de Palma que utiliza esta misma tecnología.
Planta similar: T1 = 4736 toneladas de aceite/año I 1=$ 4 628 342
Nuestra planta T2 = 115.1158 TM / año
Reemplazando los valores obtenidos anteriormente en la ecuación (*) I 2 I 2
115.1158 4628342 4736 $236594
0.8
Por lo tanto el costo total de producción de la TECNOLOGÍA II será: CTP materiaprima 0.1* CTP 0.1* 0.1* CTP 0.1* CTP 0.06* ICF 0.007* ICF
0.1* 0.1* CTP 0.02* CTP 0.1* CTP 0.05* CTP 0.02* CTP 0.05* CTP 0.03* CTP
Hallando el costo total del producto en la tecnología II:
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
CTP 60159.81186 0.1 * CTP 0.1 * 0.1 * CTP 0.1 * CTP 0.06 * ICF 0.007 * ICF
0.1 * 0.1 * CTP 0.02 * CTP 0.1 * CTP 0.05 * CTP 0.02 * CTP 0.05 * CTP 0.03* CTP 0.51 * CTP 60159.81186 0.067 * ICF 0.51 * CTP 60159.81186 0.067 * 236594 CTP 1.2947$ / Kg aceite
La evaluación económica en las tecnologías:
Aspecto económico
Tecnología I
Tecnología II
1.2203 $/Kg
1.2947 $/Kg
32
28
Complejo
Simple
83
72
Aspecto técnico Equipos Rendimiento
Por lo tanto la tecnología seleccionada después de realizado el análisis económico y tecnico será: Extracción por pre-presión y solventes.
3.1.5 DISEÑO DEL PROCESO DE LA TECNOLOGÍA SELECCIONADA El proceso consta de las siguientes operaciones:
a) Almacenaje de la semilla Las características particulares de la semilla de higuerilla a saber: grano blando y rico en aceite, cascaras dura y punzante pero muy frágil ya que se parte con mucha facilidad, aconsejan su acondicionamiento en sacos y su almacenamiento ensacado.
b) Limpieza de las semillas Si la semilla no se limpia de sus impurezas, estas se encontraran en la torta creando alteraciones que deben evitarse.
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
La primera operación del proceso es pues la limpieza y preparación del grano que se realiza en unas cribas vibratorias provistas de diferentes tamices, construidos en chapa de acero perforado que separan los cuerpos extraños de un tamaño más pequeño que las semillas: arena, guijarros, pedacitos de madera, etc. Una instalación de aspiración de aire, capta durante las dos operaciones de limpieza, los materiales más ligeros que la semilla, principalmente las cascaras rotas y las fibras de yute de los sacos. Estos productos se separan en un cyclone separador.
c) Trituración por presión El grano proviene del cyclone se descarga por gravedad en la tolva de alimentación del extrusor, donde se comprime por una combinación de vis sin fin a paso degresivo girando a velocidad reducida. El aceite sale a través de las barras de la caja filtrante y la torta por el cono situado al final de la misma. El aceite de presión que sale de las prensas se bombea hacia los tanques de sedimentación. Las tortas producidas durante el prensado se evacuan de forma contenida por gravedad sobre un transportador helicoidal que las transporta hasta el extractor por solvente donde se recuperara el aceite que no se pudo extraer en la prensa.
d) Blanqueo El blanqueo o decoloración tiene por objetivo dar el aceite un color más claro, tratándolo con una tierra decolorante o con una mezcla de tierra decolorante y de carbón, que absorbe los pigmentos que contiene. El aceite proveniente del sedimentador y del extractor por solvente pasa
hacia el tanque de decoloración donde se
mezclara el aceite con las tierras decolorantes. La filtración del aceite que sale del tanque de decoloración se hace en filtros prensa. Diseño De Plantas
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Las tierras decolorantes que salen del extracto o del depósito separador no pueden recuperarse, se utilizan una vez durante el proceso. El aceite que sale del filtro a presión se envía a los tanques de almacenamiento situados en los terrenos de la planta.
e) Extracción por solventes Se precisa que esta extracción se refiere a la extracción del aceite de una torta ya prensada y no a la extracción directa de la semilla de higuerilla. La torta molida se envía por un transportador hacia el extractor. La materia circula en el interior de este, sobre una cinta transportadora constituida por una serie de marcos articulados. La materia en circulación sobre el tapiz recibe una serie de duchas de solvente. La miscela rica se recoge en una cuba que alimenta la bomba miscela que alimenta ella misma el evaporador-separador de hexano y de aceite, desde donde se transporta a la sección del blanqueo, antes de ser almacenado en el tanque previsto a este efecto. La torta que sale del extractor es recogida por un transportador que la conduce hasta un desolventizador vertical constituido por varios compartimientos donde la torta se calienta en el compartimiento inferior al doble fondo calentado al vapor y manteniendo a una presión ligeramente superior a la atmosfera. En los compartimientos superiores el disolvente que impregna la harina se evapora por la condensación del vapor que proviene en parte de la harina que se está secando. La harina que sale del desolventador es recogida por un transportador hasta el silo de almacén para luego ir a su pesado, ensacado y almacenaje. El solvente evaporado pasa previamente por el condensador, se procede en un separador a eliminar del solvente el agua que Diseño De Plantas
33
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
pudiera contener. El solvente recogido en un depósito vuelve de nuevo al circuito.
3.1.5.1
Balance de la materia prima para el tamaño optimo Del análisis del tamaño de planta optimo, tenemos la cantidad del producto para nuestra planta seleccionada. Con un tamaño de 115.1158 TM/AÑO y factor operacional de 0.95.
Con un jornal de 8 horas diarias en la industria, pero con el rendimiento máximo seria 6 horas diarias.
PROCESO
RENDIMIENTO %
SEMILLAS LIMPIEZA TRITURACION EXTRACCIÓN POR PRESION
Kg/hrs. 144.3996
95.5
137.9016
96
132.3856
25
33.096
TANQUE DE HEXANO EXTRACCIÓN POR
PRODUCTO
595.735 77
535.1686
65
103.905
95
508.4102
SEDIMENTACION
95
31.44157
DECOLORACION
97
60.67
FILTRACION
92
55.29
SOLVENTE DESOLVENTIZADOR TANQUE SEPARADOR
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
BALANCE DE MATERIA LIMPIEZA Realizando un balance de masa en el proceso de limpieza con un rendimiento de 95.5%.
Limpieza
TRITURADO Realizando un balance de masa en el proceso de triturado con un rendimiento de 96%.
Trituración
Por lo tanto las composiciones aumentan: Entrada = salida (cascara)
̅
Entrada = Salida (Pepa)
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
̅ ̅ ̅ ̅ PRENSADO Realizando un balance de masa en el proceso de prensado con un rendimiento de 25%.
̅ ̅ ̅
Presando
̅ ̅
Balance por componente:
Aceite
Agua
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
EXTRACCIÓN POR SOLVENTE Realizando un balance de masa en el proceso de extracción con solvente con un rendimiento de 77%. Utilizamos una relación experimental de 220 g para una muestra de 2000 mL. Escalamiento para solvente: 0.22Kg
2L
99.289 Kg
Vsol
Donde el volumen del solvente será:
La densidad del hexano:
Extracción Solido-liquido
Balance de materia por componente:
Aceite
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Agua
Hexano
SEPARADOR EVAPORADOR Realizando un balance de masa en el proceso de separación con un rendimiento de 95%.
̅ ̅
Separador evaporador
̅ ̅
̅ ̅ Por balance por componentes:
Hexano
Agua
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
DESOLVENTIZADOR Realizando un balance de masa en el proceso dedesolventizado donde se pierde el 10% de solvente.
855 Kg
Desolventizador
Balance de materia por componente:
Hexano entonces:
:
como se va recuperar solo el 90% de solvente
Hexano que se va en la torta agotada:
Entonces:
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Agua
Torta
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40
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
3.1.5.2
DIAGRAMA DE BLOQUES
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
3.1.5.3
DIAGRAMA DE FLUJO
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3.2EVLUACION Y OTPMIZACION ECONOMICA
3.2.1 Evaluación Económica.PRODUCCIÓN: ACEITE DE RICINO CRITERIO
CAPACIDAD CONDICIONES DE OPERACIÓN PRECIO DE VENTA
CANTIDAD
UNIDADES
115
TM/AÑO
6
H/DIA
347
DIAS/AÑO
1.5
$/Kg
PROGRAMACION DE PRODUCCION Y VENTAS Horizonte de análisis
:
10 años
Uso de la capacidad inicial
:
80 % de la capacidad máxima
Incremento del uso de la capacidad
:
5% hasta el quinto año
42
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3.2EVLUACION Y OTPMIZACION ECONOMICA
3.2.1 Evaluación Económica.PRODUCCIÓN: ACEITE DE RICINO CRITERIO
CANTIDAD
UNIDADES
115
TM/AÑO
6
H/DIA
347
DIAS/AÑO
1.5
$/Kg
CAPACIDAD CONDICIONES DE OPERACIÓN PRECIO DE VENTA
PROGRAMACION DE PRODUCCION Y VENTAS Horizonte de análisis
:
10 años
Uso de la capacidad inicial
:
80 % de la capacidad máxima
Incremento del uso de la capacidad
:
5% hasta el quinto año
PLAN DE INVERSION en miles de dólares
CONCEPTO
INVERSION
DEUDA
CAPITAL
INVERSION FIJA
179
90
90
CAPITAL DE TRABAJO
35.8
TOTAL
237
90
148
Intereses pre - operativos
22
0
22
100%
38%
62%
RELACION D/C
36
Capital de trabajo = 20% Inversión Fija
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43
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
43
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
PROGRAMACION DE PAGOS DE INTERESES Y AMORTIZACIONES CONDICIONES FINANCIERAS MONTO DE PRESTAMO PLAZO PLAZO INCLUYE TASA DE INTERES TASA SEMESTRAL FORMA DE DESEMBOLSO
89.5 8 3 10% 5%
MILES $ SEMESTRES SEMESTRES DE GRACIA LIQUIDABLE SEMESTRALMENTE
100%
AL INICIAR LA OBRA
CALENDARIO DE PAGOS
SEMESTRE
CAPITAL ADEUDADO
PAGO DE INTERESES
AMORTIZACION
SERVICIO DE DEUDA
0
90
0
0
0
1
90
4
0
4
2
90
4
0
4
3
90
4
0
4
4
90
4
0
4
5
90
4
0
4
6
72
4
18
22
7
54
4
18
21
8
36
3
18
21
9
18
2
18
20
10
0
1
18
19
Producción Base: 115 TM/año
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44
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE L A SEMILLA HIGUERILLA
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE L A SEMILLA HIGUERILLA
44
ESTADO DE RESULTADOS (EPG)
EN MILES DE DOLARES
Concepto /Años
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Producción
92
98
104
109
115
115
115
115
115
115
Ventas
138
146.625
155.25
163.875
172.5
172.5
172.5
172.5
172.5
172.5
Costos de manufactura
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
Costos Administrativos
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Costos por Ventas
7
7
8
8
9
9
9
9
9
9
17.9
17.9
17.9
17.9
17.9
17.9
17.9
17.9
17.9
17.9
Total Gastos Operativos
48
49
49
49
50
50
50
50
50
50
UAII
90
98
106
114
123
123
123
123
123
123
Intereses
9
9
9
6
3
0
0
0
0
0
UAI
81
89
97
108
120
123
123
123
123
123
Impuestos a la renta
24
27
29
32
36
37
37
37
37
37
Utilidad Neta
57
62
68
76
84
86
86
86
86
86
Costos Operativos
Depreciación
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DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE L A SEMILLA HIGUERILLA
ESTADO DE FLUJO DE CAJA (ESTADO DE INGRESOS Y EGRESOS ) en miles de dólares Producción
80.5
92
104
104
115
115
115
115
115
115
120.75
138
155.25
155.25
172.5
172.5
172.5
172.5
172.5
172.5
Costos de manufactura
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
Costos administrativos
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Costos por ventas
7
7
8
8
9
9
9
9
9
9
Impuesto a la renta
24
27
29
32
36
37
37
37
37
37
Total de egresos Operativos
55
57
60
64
68
69
69
69
69
69
Saldo de Caja operativo I
66
81
95
91
105
104
104
104
104
104
Intereses
9
9
9
6
3
0
0
0
0
0
Crédito
0
0
18
36
36
0
0
0
0
0
Servicio Financiero
9
9
27
42
38
0
0
0
0
0
Ingreso por Ventas Egresos Operativos
Servicio de la Deuda
45
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE L A SEMILLA HIGUERILLA
ESTADO DE FLUJO DE CAJA (ESTADO DE INGRESOS Y EGRESOS ) en miles de dólares Producción
80.5
92
104
104
115
115
115
115
115
115
120.75
138
155.25
155.25
172.5
172.5
172.5
172.5
172.5
172.5
Costos de manufactura
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
Costos administrativos
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Costos por ventas
7
7
8
8
9
9
9
9
9
9
Impuesto a la renta
24
27
29
32
36
37
37
37
37
37
Total de egresos Operativos
55
57
60
64
68
69
69
69
69
69
Saldo de Caja operativo I
66
81
95
91
105
104
104
104
104
104
Intereses
9
9
9
6
3
0
0
0
0
0
Crédito
0
0
18
36
36
0
0
0
0
0
Servicio Financiero
9
9
27
42
38
0
0
0
0
0
Saldo de Caja II
57
72
68
49
66
104
104
104
104
104
Ingreso por Ventas Egresos Operativos
Servicio de la Deuda
Diseño De Plantas
46
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
ESTADO DE FLUJO DE CAJA (ESTADOS DE INGRESOS Y EGRESOS) Concepto / Año
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Utilidad neta
57
62
68
76
84
86
86
86
86
86
Depreciación
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Intereses
9
9
9
6
3
0
0
0
0
0
Saldo de caja Económico
66
71
77
82
87
86
86
86
86
86
INTERPRETACIÓN DE PARÁMETROS (en miles de dólares) Concepto
Inversión
Deuda
Aporte Accionistas
Total
237.175
90
147.675
Relación D/K
100%
38%
62%
46
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
ESTADO DE FLUJO DE CAJA (ESTADOS DE INGRESOS Y EGRESOS) Concepto / Año
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Utilidad neta
57
62
68
76
84
86
86
86
86
86
Depreciación
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Intereses
9
9
9
6
3
0
0
0
0
0
Saldo de caja Económico
66
71
77
82
87
86
86
86
86
86
INTERPRETACIÓN DE PARÁMETROS (en miles de dólares) Concepto
Inversión
Deuda
Aporte Accionistas
Total
237.175
90
147.675
Relación D/K
100%
38%
62%
CONCEPTO
Valor del dinero (%)
Participación en la estructura financiera
Promedio ponderado (%)
DEUDA
10.25%
38%
3.87%
APORTE (1)
16.00%
62%
9.96%
100%
13.83%
COSTO CAPITAL EMPRESA WACC
(1) Se ha tomado dicho valor del art. Porlles, J. y Fernandez, E..Rendimiento Empresarial, Estructura Financiera y el Valor del Dinero en el Perú. Estudios en Ciencias Administrativas año I, Vol I, Nro 1-2003, Unidad de Post Grado: Facultad de Ciencias Administrativas. UNMSM.
EL WACC O COSTO DE CAPITAL SIREVE PARA CALCULAR EL VANE Y TIRE EN LA EVALUACION ECONOMICA EL 16% SIRVE PARA CALCULAR EL VANF Y TIRF
Diseño De Plantas
47
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
47
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
fd
VA EN MILES $
fd
VA
fd
VA
AÑO
FLUJO DE FONDOS EN $
13.83%
0
-237.175
1.00
-237
1.00
-237
1
-237
1
66
0.88
58
0.77
51
0.74
49
2
81
0.77
62
0.59
48
0.55
44
3
95
0.68
64
0.46
43
0.41
39
4
91
0.60
54
0.35
32
0.30
27
5
105
0.52
55
0.27
28
0.22
23
6
104
0.46
48
0.21
21
0.17
17
7
104
0.40
42
0.16
17
0.12
13
8
104
0.35
37
0.12
13
0.09
9
9
104
0.31
32
0.09
10
0.07
7
10
104
0.27
28
0.07
8
0.05
5
VANE
30%
244
35%
33
TIRE
=
34.56%
VANE
=
244
Como el TIRE > Tm(Tm = 13.83%) entonces el proyecto se aprueba.
Diseño De Plantas
48
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
-3
48
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
fd
VA EN MILES $
fd
VA
fd
AÑO
FLUJO FINANCIERO EN $
16%
0
-237.175
1
-237
1
-237
1
-237
1
57
0.86
49
0.79
45
0.77
44
2
72
0.74
53
0.63
45
0.59
42
3
68
0.64
44
0.50
34
0.46
31
4
49
0.55
27
0.40
20
0.35
17
5
66
0.48
31
0.31
21
0.27
18
6
104
0.41
43
0.25
26
0.21
21
7
104
0.35
37
0.20
21
0.16
17
8
104
0.31
32
0.16
16
0.12
13
9
104
0.26
27
0.12
13
0.09
10
10
104
0.23
24
0.10
10
0.07
8
VANF
26%
30%
129
14
TIRF
=
27.81%
VANF
=
129
Como el TIRF> Tm (Tm=16%) entonces el proyecto se aprueba.
Diseño De Plantas
49
VA
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
-17
49
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
INFORMACION PARA CONSTRUIR LA CARTA ECONOMICA DE PRODUCCION Base producción:115 TM/Año
CF: 23 miles $/Año CVU:0.2$/Kg
Uso (%)
Producción (Ton)
CF
CV
CP
V
U
0
0
23
0
23
0
-23
20
23.02316
23.353
5
28
34.53474
7
40
46.04632
23.353
9
33
69.06948
37
60
69.06948
23.353
14
37
103.60422
66
80
92.09264
23.353
18
42
138.13896
96
100
115.1158
23.353
23
46
172.6737
126
CF, CV, CP, V y U en miles de $
Costos Unitarios Promedios ($/Kg)
Rentabilidad
Uso (%)
CVU
CFU
CPU
0
0
0.00
0.00
20
0.2
1.01
40
0.2
60
ROI (%)
ROV (%)
1.21
0.03
0.19
0.51
0.71
0.17
0.53
0.2
0.34
0.54
0.31
0.64
80
0.2
0.25
0.45
0.45
0.70
100
0.2
0.20
0.40
0.59
0.73
U= V-(CV+CF)
ROI=U/I
ROV=U/V
Diseño De Plantas
50
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE L A SEMILLA HIGUERILLA
50
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE L A SEMILLA HIGUERILLA
Rentabilidad 0.80
0.70
0.60
0.50 ) % ( V O0.40 R , I O R
ROI ROV
0.30
0.20
0.10
0.00 20
30
40
50
60
70
80
90
100
Capacidad de produccion (%)
Diseño De Plantas
51
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
3.3DISENO DE EQUIPOS 3.3.1 DISEÑO DEL EXPANDER 1. Bases de diseño La cantidad de alimentación es 132.3856 Kg/hrs lo cual se hace uso del sistema solido-gas; flujo en contracorriente usando vapor de agua de 5.3231 Kg/hrs, el equipo trabaja a una temperatura de 20ºC y una presión de 1atm.
2. Calculo de capacidad Para el cálculo de la capacidad realizamos un balance de energía a la cantidad de materia que ingresa a la prensa:
Los datos para el cálculo de la potencia serán obtenidos por medio de
51
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
3.3DISENO DE EQUIPOS 3.3.1 DISEÑO DEL EXPANDER 1. Bases de diseño La cantidad de alimentación es 132.3856 Kg/hrs lo cual se hace uso del sistema solido-gas; flujo en contracorriente usando vapor de agua de 5.3231 Kg/hrs, el equipo trabaja a una temperatura de 20ºC y una presión de 1atm.
2. Calculo de capacidad Para el cálculo de la capacidad realizamos un balance de energía a la cantidad de materia que ingresa a la prensa:
Los datos para el cálculo de la potencia serán obtenidos por medio de métodos experimentales. En el equipo de prensa expeller se trata de un proceso isotérmico. Por lo tanto la ecuación será:
Donde:
P es la presión a la cual se somete la alimentación. es la variación en el volumen inicial.
Los parámetros dados experimentalmente son:
Si el flujo masico inicial de la semilla (m 1) es 132.3856 Kg/h y se extraen 33.096 Kg/h de aceite, entonces el flujo masico de la torta residual (m 2) es 99.289 Kg/h. por medio de la ecuación siguiente se calculan los volúmenes 1 y 2:
Diseño De Plantas
52
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Se calcula entonces la potencia necesaria para operar la prensa.
Diámetro interior Dimensiones en mm:
= 203 mm.
A
B
C
D
E
F
G
2631
995
670
715
3893
1265
1348
En la figura. El Expander modelo AC-100C.
3. Especificaciones El equipo deberá estar construido de acero al carbono. Deberá tener un controlador de temperatura de 0 a 150ºC. Deberá tener trampas de vapor y líneas para purgar el vapor. Peso aproximado de 2200 Kg. 3.3.2 DISEÑO DEL EXTRACTOR CONTINUO
BASES DE DISEÑO. Se desea extraer el aceite de la semilla de Higuerilla, para lo cual se hace uso de un extractor solido-liquido en forma continua, que entran 99.289 kg/hr de torta proveniente del prensado y de 595.735 kg/hr de hexano químicamente puro. Diseñar el extractor solido-liquido, sabiendo que el equipo trabaja a la presión de 1 atmosfera y temperatura ambiente, y el tiempo de extracción de 1 hora; con un rendimiento de 77%.
DETALLES DEL DISEÑO: o
Calculo del número de celdas: Dimensiones de las celdas:
Diseño De Plantas
53
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Largo = 0.30m Ancho = 0.20m Altura = 0.10m Volumen de cada celda = 0.30x0.20x0.10 = 0.006m3 . Masa de la semilla en cada celda = 0.006 m3x700kg/m3 = 4.2kg Numero de celdas = 99.289Kg/4.2kg = 24 celdas o
Dimensiones del extractor: Longitud del carril superior = Longitud del carril inferior; para cada carril habrá 10 celdas Longitud del carril superior = 10celdas x 0.20 m/celda = 2 m Longitud de 4 celda = 4celda x 0.20m/celda = 0.80m Longitud de la mitad de una circunferencia
= 0.80m
Entonces tenemos que: D = 0.255m Altura del extractor = 0.8 + 0.15 + 0.655 + 0.10 + 0.15 + 0.20 = 2.055 m Largo = 3.50 + 0.10 = 3.600 m Ancho = 0.30 + 2x0.15 + 0.50 = 1.100m o
Motor eléctrico que arrastre las celdas: Potencia de funcionamiento, PF = 0.31w =4.1554E-4HP Potencia de arranque, PA = (2-3) x PF = 2x4.1554E-4HP = 8.31E-4 HP Potencia de instalación, PI = PA x 1.2/n; pero como n=77% PI = 8.31E-4 x 1.2/0.77 = 1.295E-3HP (0.966w) Velocidad 50 Hz 250 rpm Poleas dentadas de 0.600 m de diámetro (2 unidades) con 1 pulgada de espesor y cadenas de unión. Poleas dentadas de arrastre de 0.255 m de diámetro (2 unidades) con 1 pulgada de espesor.
Diseño De Plantas
54
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
o
Bombas de circulación serie silenciosa para la recirculación del solvente y miscela con potencia de funcionamiento PF = 0,75 kW (unidades 4 unidades) Potencia de arranque PA = 0.75 x 2 = 1.50Kw Potencia de instalación PI = 1.50 x 1.2/0.95 = 1.895Kw (2.54Hp) para cada bomba
o o
Válvulas de control para fluidos de 0.5 pulgada de diámetro (8 unidades) Tubos de acero al carbono de 0.5 y 1.5 pulgadas de diámetro exterior 0.300m
0 .1 5 0 m
0 .2 0 0 m
0.120m
0 .1 5 0 m
0 .2 5 5 m
0 . 6 5 5 m
0 .1 0 0 m
0 .1 5 0 m
0 . 0 5 m
E-1
0.200m 0.200m 0 . 0 5 m 0.05m
0.600m
0.05m
3.500m 0.400m 3.600m
o
Diseño de soportes y sus dimensiones son: Largo = 1.100m Ancho = 0.400m Altura = 0.800m Espesor base = 0.05m
Diseño De Plantas
0 . 8 0 0 m
2 . 0 0 5 m
55
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
3.3.3 DISEÑO DELDESOLVENTIZADOR 1. Bases de diseño Al desolventizador ingresa una alimentación de composicion de
855 Kg con una
del cual se desea recuperar todo el
solvente para su reutilización, en esta etapa se perderá el 10% de solvente, el cual ira con los residuos en la torta agotada. Se trabajara con las siguientes condiciones:
Temperatura = 20°C
Presión operación = 1 atm
2. Calculo de la capacidad El volumen total ocupado por la mezcla se define de la siguiente manera:
Calculando los respectivos volúmenes:
Por lo tanto:
Hallando el volumen real del desolventizador:
Diseño De Plantas
56
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Sabemos que:
De la relación:
Reemplazando en la ecuación encontramos los valores de h y D:
Calculamos la masa de vapor de agua:
Por lo tanto:
3. Especificaciones
El equipo deberá estar construido de acero al carbono.
Deberá tener un controlador de temperatura de 0 a 120ºC.
La entrada de vapor debe estar a 5 kg/cm2 de presión
El equipo contara con 4 niveles y 1 paleta agitadora por nivel, del mismo diámetro d la torre con una pequeña abertura a través de la cual escurrirá la torta residual nivel por nivel.
Diseño De Plantas
57
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
3.3.4 DISEÑO DE SEPARADOR-EVAPORADOR 1. Bases de diseño Se desea evaporar 535.1686 Kg de miscela con 65.41 Kg de vapor, de flujo a contracorriente a una temperatura de 99ºC, para evaporar el 80% del solvente. 2. Calculo de la capacidad
El proceso se trata de una torre de deserción: Pasando los flujos másicos a flujos molares: Datos:
Donde:
̅ ̅ ̅
Diseño De Plantas
58
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ Diseño De Plantas
59
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Realizando el balance se obtiene:
Sustituyendo en la ecuación:
Xm y ym se obtienen de la curva de equilibrio, se conoce x m=0.9944, se intercepta con la curva de equilibrio para obtener y m=0.9.
Considerando x1=0.5416 Para obtener G, se recurre a la relación mínima, la cual está dada por la siguiente manera.
se obtienen recurriendo al diagrama de equilibrio, con , se lleva hasta la curva de equilibrio y se obtiene
Diseño De Plantas
60
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Donde:
̅ ̅
Considerando un esparcimiento entre platos tipo perforados de 0.5m, se tiene que:
Diseño De Plantas
61
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Donde:
⁄ ⁄
De la tabla:
Se sabe:
Diseño De Plantas
62
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
3. Diseño detallado Longitud total del evaporador Parte del destilador: Diámetro externo (OD) de la parte del destilador Altura del destilador Tubos de 2pulg. OD, 3000mm. Tipo de arreglo
= 4810 mm.
= 1173 mm. = 3285 mm. = 78 tubos = cuadrado de
3.2725”
Espesor de la parte del destilador Diámetro de entrada y salida del aceite Diámetro de entrada y salida del vapor
= ¼ de pulgada = 2 pulgadas = 2 pulgadas
Parte del vapor Diámetro externo (OD) de la parte de vapores Altura Espesor de la pared en la parte de vapores Diámetro externo de la salida del aceite-solvente Diámetro externo de salida del solvente Peso total aproximado
= 2346 mm = 1525 mm = 3/8 pulgadas = 450 mm OD = 600 mm OD = 2800 Kg
4. Datos especificaciones Datos operativos son:
El evaporador de coraza debe ser construido de acero ASTM 6ª 283C. Debe de tener controladores de presión en la entrada y salida del vapor de 0 a 50 psi. Debe tener controladores de temperatura de entrada y salida de 0 a 204ºC. Los tubos deben hacer de acero inoxidable SS Nº 316, especificación ASTM 6ª 283CF. Deben tener 78 tubos de diámetro externo (OD) de 2 pulgadas. Debe estar aislada toda la superficie del evaporador.
Diseño De Plantas
63
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
5. Datos de construcción. Las dimensiones del evaporador son: Diámetro exterior (OD) parte de la destilación = 1173 mm Diámetro exterior (OD) parte del vapor = 2346 mm Altura total del evaporador = 4810 mm La presión interior en los tubos debe ser máxima 50 psi. La temperatura máxima que debe soportar es 204ºC (400ºF). El calentamiento del vapor saturado debe estar en contracorriente con respecto al flujo de la mezcla aceite-solvente. Los tubos de acero inoxidable 316, especificación A249CF, de diámetro 2 pulgadas, cedula Nº 40; de arreglo cuadrado 3.2725 pulgadas. En la salida de la miscela debe de tener un controlador de temperatura de 0 a 150ºC.
3.3.5 DISEÑO DE LA FAJA TRANSPORTADORA 1. Bases de diseño Se desea trasportar 144.4Kg de semilla de higuerilla.
2. Calculo de su capacidad La temperatura de trabajo es del -20ºC al 40ºC y la temperatura máxima de los materiales es 50ºC
3. Especificaciones Ancho (mm) 400
≤12/1.5
12-20/2.2-4
500
≤12/3
650
Largo (m) / Potencia (kw)
Velocidad (m/s)
Capacidad (t/h)
20-25/4-7.5
1.3-1.6
40-80
12-20/4-5.5
20-30/5.5-7.5
1.3-1.6
60-150
≤12/4
12-20/5.5
20-30/7.5-11
1.3-1.6
130-320
800
≤6/4
15-30/7.5-15
1.3-1.6
280-540
1000
≤10/5.5
20-40/11-22
1.3-2.0
430-850
1200
≤10/7.5
6-15/5.5 10-20/7.511 10-20/11
20-40/15-30
1.3-2.0
655-1280
Del cual usaremos: Ancho (mm) 400
Largo (m) / Potencia (kw) ≤12/1.5
Diseño De Plantas
12-20/2.2-4
20-25/4-7.5
Velocidad (m/s)
Capacidad (t/h)
1.3-1.6
40-80
64
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
3.3.6 DISEÑO DE LA CRIBA VIBRATORIA 1. Bases de diseño Se desea limpiar 144.4 Kg de semilla de higuerilla.
2. Calculo de su capacidad La potencia de entrada ya viene dado de acuerdo a la cantidad de semilla según catálogo de Zaranda vibratoria circular Serie YK Características:
Gran fuerza de vibración.
Conexión de perno entre traviesa y caja de filtro, sin soldadura.
Estructura simple, fácil mantenimiento.
Dispositivo
copulativo
de
caucho,
acoplamiento
flexible,
suave
funcionamiento.
Alta eficiencia, gran capacidad y larga vida de trabajo.
3. Especificaciones
Modelo 2YK1224 YK1235 2YK1235 3YK1235 4YK1235 YK1545 2YK1545 3YK1545 4YK1545 YK1548 2YK1548 3YK1548 4YK1548 YK1860 2YK1860 3YK1860 4YK1860 YK2160 2YK2160 3YK2160 4YK2160 YK2460 2YK2460 3YK2460 4YK2460 2YK2475 3YK2475 4YK2475 YK3060 2YK3060 3YK3060 4YK3060
Capas de criba
Ángulo de instalación (°)
2 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 2 3 4 1 2 3 4
15 15 15 15 15 17.5 17.5 17.5 17.5 17.5 17.5 17.5 17.5 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20
Tamaño de cubierta (m²)) 2.88 4.2 4.2 4.2 4.2 6.75 6.75 6.75 6.75 7.2 7.2 7.2 7.2 10.8 10.8 10.8 10.8 12.6 12.6 12.6 12.6 14.4 14.4 14.4 14.4 18 18 18 18 18 18 18
Velocidad vibratoria (r/min))
Doble amplitud (mm)
Capacidad (m³/h)
Potencia de motor (kw)
Dimensión general (L×A×A) (mm)
Peso (kg)
970 970 970 970 970 970 970 970 970 970 970 970 970 970 970 970 970 970 970 970 970 970 970 970 970 970 970 970 970 970 970 970
6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8
20-120 20-150 20-150 20-150 20-150 20-150 20-150 20-150 20-150 20-150 20-150 20-150 20-150 32-350 32-350 32-350 32-350 66-720 66-720 66-720 66-720 75-750 75-750 75-750 75-750 120-900 120-900 120-900 200-900 200-900 200-900 200-900
5.5 5.5 7.5 7.5 11 11 15 15 18.5 11 15 15 18.5 15 18.5 18.5 22 18.5 22 30 30 18.5 30 30 30 30 37 45 30 37 45 45
2673×2382×2027 3710×2464×1450 3705×2393×2339 3621×2521×2581 3510×2521×2830 4904×3044×2179 5042×3090×3165 4972×3090×3395 4915×3155×3804 5190×3044×2186 5265×3140×3208 5200×3090×3440 5200×3155×3849 6302×3365×2992 6020×3455×3756 6020×3455×4180 5963×3505×4463 6302×3730×2992 5966×3958×3975 5966×3958×4400 5966×3958×4780 6302×4155×2992 6027×4308×3975 6027×4308×4400 5966×4308×4780 7812×4308×4642 7718×4393×5033 7718×4494×5361 6302×4943×3108 6207×4943×3985 6207×4943×4485 6207×4943×4785
1750 1729 2476 3158 4160 3319 5308 5915 7260 3319 5284 6186 7284 4651 6195 7613 8650 4917 6856 9112 11405 5243 8503 10411 12068 10709 13400 15500 14052 17185 19200 21080
Del cual usaremos el modelo 2YK1224: Diseño De Plantas
65
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Modelo 2YK122 4
Capa s de criba
Ángulo de instalació n (°)
Tamañ o de cubiert a (m²))
Velocida d vibratori a (r/min))
Doble amplitu d (mm)
Capacida d (m³/h)
Potenci a de motor (kw)
Dimensión general (L×A×A) (mm)
Pes o (kg)
2
15
2.88
970
6-8
20-120
5.5
2673×2382×20 27
175 0
3.3.7 DISEÑO DEL ELEVADOR DE CANGILONES 1. Bases de diseño se desea elevar 137.9 Kg de semilla de higuerilla limpia desde la zaranda vibratoria hasta el cyclon
2. Cálculo de su capacidad Altura de elevación = 5m Producción: 2000 kg/h. Potencia: 1.5 – 2 kw
Diseño De Plantas
66
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
3.3.8 DISEÑO DEL TANQUE DE DECOLORACION 1. Bases de Diseño Operación: mezclado – agitado Tiempo de operación: 20 min (dato práctico) La cual debe ser sometida a la correspondiente mezcla a la temperatura de 30ºC y a la presión atmosférica. Para: 55.29Kg de aceite de ricino producidos. La alimentación se da por dos lados una alimentación q viene proveniente del tanque separador y otro que viene proveniente del tanque de sedimentado con flujos respectivos de: 31.10563Kg y 31.44157Kg. Además el rendimiento del proceso es del 97%. En este equipo se agregan las tierras raras que corresponden a un 10% de los flujos de entrada totales.
2. Calculo de Capacidad Para el cálculo de capacidad debemos tener en cuenta lo siguiente: Cantidad de tierra 10%(F1+F2)=10%(31.10563Kg+31.44157Kg)=6.2547Kg Luego en el cálculo de la densidad de pulpa tenemos:
Fracción másica = Fracción másica =
Luego la densidad de pulpa es: Luego en el cálculo del volumen del recipiente:
Luego calculamos el volumen del recipiente:
3. Dimensionamiento:
Cálculos de diseño Luego para el cálculo del diámetro del recipiente:
De acuerdo a la relación existente tenemos: Luego remplazando (2) en (1): Diseño De Plantas
(T)=
67
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
√
Luego en la altura del fondo:
Luego en el cálculo del volumen del fondo (tipo plato) provocado por la tapa:
Entonces con el volumen del fondo calculamos el diámetro del fondo:
Luego:
En el cálculo de la altura del cilindro: Luego la altura total es:
Luego para el cálculo de la altura del líquido:
Luego en el cálculo de la altura de líquido:
Luego para el cálculo del número de impulsores:
Dimensionamiento del tanque de agitación S-L: % en peso de solido=8 Sgsusp.= SgS-L =0.9286 SgS=1.8 SgL=0.7 Tamaño de partículas 40 mallas Luego el volumen de suspensión a ser agitado =
Calculo del volumen equivalente:
Calculo de la velocidad final: Diseño De Plantas
68
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Con el tamaño de partícula: malla 40
Luego según la escala 7; y de acuerdo a la grafica calculamos la potencia del removedor, de acuerdo a la tabla de la revista para velocidad de diseño de y para un volumen equivalente de 21.4963gal, se encuentra la relación de 10Hp/125rpm. Luego para el cálculo del diámetro del agitador.
Luego para el cálculo de la distancia entre el agitador y el fondo.
Luego para el cálculo de la longitud del eje:
Luego para el cálculo del espesor de la plancha: Area lateral del cilindro
Peso de la solución agitada: 0.08762m3*2.2lb/Kg*928.6128Kg/ m3=179.00lb Luego la presión lateral es: Pl=2.27lb/
Luego la presión sobre el fondo tipo plato: Área= Luego la presión: PF=179/0.10069=1779.3240 lb/ q= PF+ Pl=1781.594 lb/
Luego para determinar el espesor:
3. especificaciones Datos operativos: Debe tener un tanque de acero inoxidable tipo ASTM 316, según normas americanas. Debe tener un agitador de paleta tipo hélice, la hélice ira forrada con plomo. Con motor eléctrico de tipo AGMA. Diseño De Plantas
69
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Fondo tipo plato: 1.85gal Capacidad: 0.08762
4. Datos de construcción
Diámetro interior: 0.47m Espesor de la plancha: 0.3in Altura total: 0.533m Altura de líquido: 0.3438m Altura de soportes: 10in Brida de descarga inferior: 4in por la parte interior El agitador: 2 paletas, diámetro=0.155m Motor eléctrico: 10Hp
IV.
LOCALIZACION DE LA PLANTA
4.1 Determinación de las posibles ubicaciones en base a los factores predominantes Para determinar las posibles ubicaciones de la fábrica de Producción de aceite a partir de Semillas de Higuerilla hay que tomar en consideración aspectos muy importantes.
Cercanía a la materia prima
Disponibilidad de mano de obra
Disponibilidad de energía eléctrica
Disponibilidad de agua potable
Facilidad de transporte
Características del terreno
4.2 Análisis De Los Factores De Localización 4.2.1 Cercanía a la materia prima La cercanía a la principal materia prima es un factor muy importante para la focalización de nuestra empresa, pues el transporte implica un costo que se podría reducir cuanto más cerca se encuentre los lugares de producción de la materia prima. La principal materia prima es la semilla de Higuerilla la cual será abastecida por el departamento de Ucayali (Tarapoto, Pucallpa, Huánuco). Además se sabe que cuando se quiere instalar una empresa en la selva se realiza en selva baja, ya que ahí se encuentran los servicios básicos Diseño De Plantas
70
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
(agua, desagüe, electricidad, etc.), por ello la mayoría de plantas que se instalan son industrias Petroleras y Mineras. Para las ciudades seleccionadas se comparará el costo de transporte de la materia prima desde Ucayali:
Tarapoto: transporte 50 nuevos soles.
Pucallpa: transporte 15 nuevos soles
Huánuco: transporte 25 nuevos soles
4.2.2 Disponibilidad de mano de obra De acuerdo a las estadísticas realizadas por el INEI se realiza un estudio de la población económicamente activa (PEA) en los sectores analizados.
CIUDAD
POBLACION
%
PEA
Tarapoto
77783
78.9
61370.787
Pucallpa
172286
86.4
148855.104
Huánuco
118814
92.5
109902.95
4.2.3 Disponibilidad de energía eléctrica El abastecimiento de energía eléctrica es por parte de Termo selva, Electro Oriente SAC. Las tarifas actuales que brindan al servicio de energía eléctrica tienen mucha diferencia en las distintas localidades que estamos analizando. Además se está desarrollando una importante masificación de centrales hidroeléctricas y termoeléctricas en la selva oriental peruana debido a los distintos convenios de estas empresas con el Brasil.
Diseño De Plantas
71
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Diseño De Plantas
72
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Diseño De Plantas
73
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
4.2.4 Disponibilidad de agua El abastecimiento de agua en todos los distritos es regularmente constante y es abastecida por EMAPA en el caso de la región San Martin, Selva Central S.A.
4.2.5 Facilidades de transporte Las carreteras se encuentran asfaltadas en su gran mayoría y debido al convenio con Brasil por el proyecto ya mencionado además se está impulsando la minería, eso quiere decir que se estarán realizando mas obras respecto a lo que son carreteras.
Diseño De Plantas
74
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
4.2.6 Características del terreno Para la evaluación del terreno requerimos del costo de terreno en cada una de las localidades analizadas por metro cuadrado. CIUDAD
TARAPOTO
PUCALLPA
HUANUCO
COSTO $/m2
25
18
32
4.2.7 Evaluación De Los Factores De Localización Para evaluar las alternativas pospuestas se comenzará con la ponderación de los distintos factores de localización.
ESCALA DE CALIFICACIÓN (1 – 10) Excelente
9 – 10
Muy buena
7–8
Buena
5–6
Regular
3–4
Mala
1–2
CANDIDATOS FACTOR
TARAPOTO
PESO % CALIF.
PUCALLPA
HUANUCO
PUNTJ.
CALIF.
PUNTJ.
CALIF.
PUNTJ.
Materia prima
25.60
8
204.8
10
256
7
179.2
Mercado
25.20
7
176.4
8
201.6
9
226.8
16.28
10
162.8
10
162.8
10
162.8
10.40
8
83.2
9
93.6
10
104
19.52
8
156.16
9
175.68
9
175.68
Energía eléctrica y agua Alquiler de Terreno Servicios de transporte TOTAL
Diseño De Plantas
783.36
889.24
848.48
75
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
V.
TAMAÑO DE PLANTA 5.1TAMAÑO DE PLANTA-MERCADO A partir de los datos de la demanda histórica de nuestro producto en los últimos diez años se realizara la demanda proyectada.
AÑO
DEMANDA HISTORICA
2000
64,601.31
2001
49,014.26
2002
97,161.19
2003
39,450.01
2004
61,400.18
2005
51,101.34
2006
87,187.54
2007
60,801.77
2008
87,424.26
2009
57,936.10
2010
99,463.62
Proyectando la demanda con los siguientes modelos econométricos:
A. MODELO LINEAL
MODELO LINEAL 120,000.00
100,000.00
80,000.00
60,000.00
40,000.00
y = 2266.2x + 55089 R² = 0.1329
20,000.00
0.00 1 Diseño De Plantas
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
76
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
B. MODELO EXPONENCIAL
MODELO EXPONENCIAL 120,000.00 100,000.00 80,000.00 60,000.00 40,000.00 y = 53776e0.0339x R² = 0.1368
20,000.00 0.00 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
C. MODELO POTENCIAL
MODELO POTENCIAL 120,000.00
100,000.00
80,000.00
60,000.00
40,000.00 y = 54996x0.1136 R² = 0.0777 20,000.00
0.00 1
Diseño De Plantas
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
77
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
D. MODELO LOGARITMICO
MODELO LOGARITMICO 120,000.00 100,000.00 80,000.00 60,000.00 40,000.00 y = 7874.8ln(x) + 56156 R² = 0.081
20,000.00 0.00 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
E. MODELO CUADRATICO
MODELO CUADRATICO 120,000.00 100,000.00 80,000.00 60,000.00 40,000.00 y = 545.78x2 - 4283.2x + 69279 R² = 0.1931
20,000.00 0.00 1
Diseño De Plantas
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
78
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Resumen de los índices de correlación de los modelos econométricos analizados:
MODELO INDICE DE CORRELACION
LINEAL EXPONENCIAL POTENCIAL LOGARITMICA CUADRATICA 0.132
0.136
0.077
0.081
0.193
El modelo que se ajusta mas a nuestros datos es el modelo cuadrático, realizando la proyección se obtiene la siguiente tabla: y = 545.7x2 - 4283.x + 69279
REAL
PROYECTADA
Diseño De Plantas
AÑO
DEMANDA APARENTE(TM)
2000 2001
64.6013 49.0143
2002 2003
97.1612 39.4500
2004
61.4002
2005
51.1013
2006 2007
87.1875 60.8018
2008
87.4243
2009
57.9361
2010
99.4636
2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021
96.484 105.856 116.300 127.844 140.480 154.210 169.030 184.936 201.937 220.030 239.215
79
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Se determina la demanda para el proyecto en los próximos 10 años asi como la tasa de crecimiento en el siguiente cuadro: r
AÑO
D2 D1 D1
TASA DE
DEMANDA PARA EL
CRECIMIENTO (ri)
PROYECTO (TM)
2012
96.484
2013
9.713527632
105.856
2014
9.866233374
116.300
2015
9.92605331
127.844
2016
9.883921029
140.480
2017
9.773633257
154.210
2018
9.610271707
169.030
2019
9.410163876
184.936
2020
9.19290998
201.937
2021
8.959725063
220.030
T MAX D1 ( R )
0
Para determinar el tamaño máximo:
1 R
n0
1
2(1 )( R 1)( N n 0 ) ( R
1) r
r 1 r 2 r 3 .... r 9
9
0.095929377
R r 1 1.095929377 0.8
1 1.095929377
n0
1
Diseño De Plantas
(industria alimentaria)
2(1 0.8)(1.095929377 1)(9 n0 ) 0.8 * (1.095929377 1)
80
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Por el método de Newton Raphson determinamos el valor de ηo:
Para determinar el tamaño máximo reemplazamos los datos obtenidos en: T MAX D1 ( R)
0
T MAX 96.484(1.095929377)1.927468257 T MAX 115.1158 TM / año
5.2TAMAÑO DE PLANTA-MATERIA PRIMA De la información de MINAG la producción de la semilla de Higuera en los últimos años:
AÑO
MATRIA PRIMA TM
2000
744
2002
565
2003
1119
2004
455
2005
708
2006
589
2007
1004
2008
700
2009
1007
2010
667
Con los datos obtenidos realizamos una proyección para el año 2011 con un modelo exponencial.
Diseño De Plantas
AÑO
MAT PRIMA TM
2011
1111
2012
1219
81
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
En el año 2012 se obtuvo una producción de 1219 toneladas métricas. Consideramos un 15% de semilla de higuerilla disponible para nuestra planta. Por lo tanto materia prima disponible:
El porcentaje de aceite ricino en la semilla de higuerilla es de 46% en peso.
Por método de escalamiento procedemos a hallar la inversión fija depreciable.
T 2 I 2 I 1 T 1
Donde:
5.3TAMAÑO DE PLANTA-PUNTO DE EQILIBRIO En base a la capacidad de producción se realiza un balance de materia con lo cual se obtiene el costo total de producción para cada capacidad de producción. Donde los cálculos realizados son los siguientes: El ingreso por ventas
Diseño De Plantas
82
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
PRECIO DE VENTA
1.5 $/Kg de aceite
INVERSION
$ 179404
COSTO FIJO
0.13*ICF=$ 23322
Diseño De Plantas
83
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
CUADRO DE PUNTO DE EQUILIBRIO
INGRESO
DEMANDA TM
MAT PRIMA TM
COSTO $
2011
96.484
252
50423
144726
122437
23323
2012
105.856
277
55321
158784
132041
23323
2013
116.3
304
60779
174450
142743
23323
2014
127.844
334
66812
191766
154572
23323
2015
140.48
367
73415
210720
167520
23323
2016
154.21
403
80591
231315
181589
23323
2017
169.03
442
88336
253545
196776
23323
2018
184.936
483
96648
277404
213075
23323
2019
201.937
528
105533
302905.5
230496
23323
2020
220.03
575
114988
330045
249036
23323
2021
239.215
625
125014
358822.5
268695
23323
VENTAS
Diseño De Plantas
84
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Diseño De Plantas
COSTO TOTAL
COSTO
AÑO
FIJO
84
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Diseño De Plantas
85
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Por método de escalamiento procedemos hallar la inversión fija depreciable.
T 2 I 2 I 1 T 1
Donde:
5.4TAMAÑO DE PLANTA OPTIMO Para el tamaño de planta óptimo usaremos los tres tamaños de planta, para resultado económico más favorable para la instalación de la planta.
TAMAÑO DE PLANTA
CAPACIDAD (TM)
INVERSION
TAMAÑO MAXIMO
115.1158
179404
85
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Por método de escalamiento procedemos hallar la inversión fija depreciable.
T 2 I 2 I 1 T 1
Donde:
5.4TAMAÑO DE PLANTA OPTIMO Para el tamaño de planta óptimo usaremos los tres tamaños de planta, para resultado económico más favorable para la instalación de la planta.
TAMAÑO DE PLANTA
CAPACIDAD (TM)
INVERSION
TAMAÑO MAXIMO
115.1158
179404
TAMAÑO INTERMEDIO
84.1111
139575
TAMAÑO MINIMO
49.52
91358
Análisis para el TAMAÑO DE PLANTA MAXIMO-MERCADO: Tamaño de planta mercado
115.1158 TM/AÑO
Inversión
179404 $
Precio
1.5 $/Kg
Costo variable unitario
1.029 $/Kg
El tamaño de planta óptimo;
Diseño De Plantas
86
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
CUADRO DE ESTADO DE PÉRDIDAS Y GANANCIAS AÑO
0
INVERSION
-179404
COSTO FIJO
0.203
1
2
3
4
5
6
7
8
0.203
0.203
0.203
0.203
0.203
0.203
0.203
0.203
9
0.203
10
0.203
DEMANDA 105.856 116.3 127.844 140.48 154.21 169.03 184.936 201.937 220.03 239.215 PROYECTADA CAPACIDAD 80.58 92.09 103.60 115.12 115.12 115.12 115.12 115.12 115.12 115.12 DE PLANTA INGRESO POR 120871.6 138139.0 155406.3 172673.7 172673.7 172673.7 172673.7 172673.7 172673.7 172673.7 VENTAS FLUJO NETO -179404 37953.5 43375.4 48797.4 54219.3 54219.3 54219.3 54219.3 54219.3 54219.3 54219.3 EFECTIVO UTILIDAD -179404 -141450 -98075.1 -49277.7 4941.6 59161.0 113380.3 167599.6 221819.0 276038.3 330257.7 NETA Con la elaboración del presente cuadro concluimos que se recuperara la totalidad de la inversión a partir del cuarto año, lo cual hace factible dicha inversión.
Diseño De Plantas
87
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Análisis para el TAMAÑO DE PLANTA INTERMEDIO-MATERIA PRIMA: Tamaño de planta mercado Inversión Precio Costo variable unitario
84.111 TM/AÑO 139575 $ 1.5 $/Kg 1.029 $/Kg
CUADRO DE ESTADO DE PÉRDIDAS Y GANANCIAS AÑO
0
INVERSION
-139575
COSTO FIJO
0.216
DEMANDA PROYECTADA CAPACIDAD DE PLANTA INGRESO POR VENTAS FLUJO NETO EFECTIVO UTILIDAD NETA
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0.216
0.216
0.216
0.216
0.216
0.216
0.216
0.216
0.216
0.216
105.856
116.3
127.844
140.48
154.21
169.03
184.936
201.937
220.03
239.215
58.9
67.3
75.7
84.1
84.1
84.1
84.1
84.1
84.1
84.1
88316.55
100933.2
113549.85
126166.5
126166.5
126166.5
126166.5
126166.5
126166.5
126166.5
-139575
27731.2
31692.8
35654.4
39616.1
39616.1
39616.1
39616.1
39616.1
39616.1
39616.1
-139575
-111843.8
-80151.0
-44496.6
-4880.5
34735.6
74351.6
113967.7
153583.8
193199.8
232815.9
Con la elaboración del presente cuadro concluimos que se recuperara la totalidad de la inversión a partir del quinto año, lo cual hace factible dicha inversión.
Diseño De Plantas
87
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Análisis para el TAMAÑO DE PLANTA INTERMEDIO-MATERIA PRIMA: Tamaño de planta mercado Inversión Precio Costo variable unitario
84.111 TM/AÑO 139575 $ 1.5 $/Kg 1.029 $/Kg
CUADRO DE ESTADO DE PÉRDIDAS Y GANANCIAS AÑO
0
INVERSION
-139575
COSTO FIJO
0.216
DEMANDA PROYECTADA CAPACIDAD DE PLANTA INGRESO POR VENTAS FLUJO NETO EFECTIVO UTILIDAD NETA
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0.216
0.216
0.216
0.216
0.216
0.216
0.216
0.216
0.216
0.216
105.856
116.3
127.844
140.48
154.21
169.03
184.936
201.937
220.03
239.215
58.9
67.3
75.7
84.1
84.1
84.1
84.1
84.1
84.1
84.1
88316.55
100933.2
113549.85
126166.5
126166.5
126166.5
126166.5
126166.5
126166.5
126166.5
-139575
27731.2
31692.8
35654.4
39616.1
39616.1
39616.1
39616.1
39616.1
39616.1
39616.1
-139575
-111843.8
-80151.0
-44496.6
-4880.5
34735.6
74351.6
113967.7
153583.8
193199.8
232815.9
Con la elaboración del presente cuadro concluimos que se recuperara la totalidad de la inversión a partir del quinto año, lo cual hace factible dicha inversión.
Diseño De Plantas
88
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Análisis para el TAMAÑO DE PLANTA MINIMO-PUNTO DE EQUILIBRIO: Tamaño de planta mínimo Inversión Precio Costo variable unitario
49.59 TM/AÑO 91462 $ 1.5 $/Kg 1.0247 $/Kg
CUADRO DE ESTADO DE PÉRDIDAS Y GANANCIAS AÑO
0
INVERSION
-91358
COSTO FIJO
0.240
DEMANDA PROYECTADA CAPACIDAD DE PLANTA INGRESO POR VENTAS FLUJO NETO EFECTIVO UTILIDAD NETA
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0.240
0.240
0.240
0.240
0.240
0.240
0.240
0.240
0.240
0.240
105.856
116.3
127.844
140.48
154.21
169.03
184.936
201.937
220.03
239.215
34.664
39.616
44.568
49.52
49.52
49.52
49.52
49.52
49.52
49.52
51996
59424
66852
74280
74280
74280
74280
74280
74280
74280
-91358
16326.50
18829.24
21182.93
23536.62
23536.62
23536.62
23536.62
23536.62
23536.62
23536.62
-91358
-75031.5
-56202.25 -35019.32
-11482.7
12053.91
35590.53
59127.14
82663.76
106200.38 129736.99
Con la elaboración del presente cuadro concluimos que se recuperara la totalidad de la inversión a partir del quinto año, lo cual hace factible dicha inversión.
Diseño De Plantas
88
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Análisis para el TAMAÑO DE PLANTA MINIMO-PUNTO DE EQUILIBRIO: Tamaño de planta mínimo Inversión Precio Costo variable unitario
49.59 TM/AÑO 91462 $ 1.5 $/Kg 1.0247 $/Kg
CUADRO DE ESTADO DE PÉRDIDAS Y GANANCIAS AÑO
0
INVERSION
-91358
COSTO FIJO
0.240
DEMANDA PROYECTADA CAPACIDAD DE PLANTA INGRESO POR VENTAS FLUJO NETO EFECTIVO UTILIDAD NETA
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0.240
0.240
0.240
0.240
0.240
0.240
0.240
0.240
0.240
0.240
105.856
116.3
127.844
140.48
154.21
169.03
184.936
201.937
220.03
239.215
34.664
39.616
44.568
49.52
49.52
49.52
49.52
49.52
49.52
49.52
51996
59424
66852
74280
74280
74280
74280
74280
74280
74280
-91358
16326.50
18829.24
21182.93
23536.62
23536.62
23536.62
23536.62
23536.62
23536.62
23536.62
-91358
-75031.5
-56202.25 -35019.32
-11482.7
12053.91
35590.53
59127.14
82663.76
106200.38 129736.99
Con la elaboración del presente cuadro concluimos que se recuperara la totalidad de la inversión a partir del quinto año, lo cual hace factible dicha inversión.
Diseño De Plantas
89
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Por lo tanto comparando los diferentes tamaños de planta en el decimo año de su proyección:
TAMAÑO DE PLANTA
CAPACIDAD (TM/AÑO)
UTILIDAD ($/AÑO)
MERCADO
115.1158
330257.7
MATERIA PRIMA
84.111
232815.9
PUNTO DE EQUILIBRIO
49.52
129736.99
El tamaño de planta óptimo será el tamaño planta-mercado debido a que se recupera en menor tiempo la inversión. Además de obtener las mayores utilidades.
VI.
DISPOSICION DE LA PLANTA INDUSTRIAL DE ACEITE DE SEMILLA DE HIGUERILLA En el caso de nuestra planta de producción de aceite a partir de la semilla de higuerilla, es el ordenamiento físico de los elementos o factores que
89
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Por lo tanto comparando los diferentes tamaños de planta en el decimo año de su proyección:
TAMAÑO DE PLANTA
CAPACIDAD (TM/AÑO)
UTILIDAD ($/AÑO)
MERCADO
115.1158
330257.7
MATERIA PRIMA
84.111
232815.9
PUNTO DE EQUILIBRIO
49.52
129736.99
El tamaño de planta óptimo será el tamaño planta-mercado debido a que se recupera en menor tiempo la inversión. Además de obtener las mayores utilidades.
VI.
DISPOSICION DE LA PLANTA INDUSTRIAL DE ACEITE DE SEMILLA DE HIGUERILLA En el caso de nuestra planta de producción de aceite a partir de la semilla de higuerilla, es el ordenamiento físico de los elementos o factores que componen nuestra planta de producción industrial en el cual el área de proceso, área administrativa, área de servicios, auxiliares, están ubicados de tal manera que las operaciones sean seguras, satisfactoriamente y eficazmente y económicamente, con el logro de su objetivos para el cual fue proyectado. Disposición física existente
VII. Disposición de planta para la extracción de aceite a partir de la VIII.
IX.
semilla de Higuerilla Nueva disposición proyectada en un área de estudio
Principios básicos Los principios básicos para la distribución de un planta óptima son: 1. Integración de conjunto: debe de existir una buena disposición de parte de los hombres, materiales, las maquinarias, actividades auxiliares para poder llevar a cabo la planta en proceso. Diseño De Plantas
90
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
2. Mínima distancia recorrida: distribución de los equipos 3. Flujo o circulación de materiales 4. Espacio tridimensional 5. Seguridad y satisfacción 6. Flexibilidad: se pueden registrar cambios de los equipos en las maquetas Algunos de los puntos a ser estimados en la elaboración de un plano son: 1. Topografía: preparación del terreno. 2. Tubería para servicios: elevada y enterrada. 3. Drenajes 4. Vientos remanentes 5. Invenciones de los equipos 6. Tuberías de aleación de acero de gran diámetro, buscando que sea lomas corto posible 7. Condiciones de suelo: de acuerdo al peso de los equipos 8. Tráfico interno y en las vecindades de la planta 9. Seguridad en todos los aspectos. Aquí se tiene que considerar todas las condiciones de operación. Métodos de cálculos del ares de las superficies de distribución del área del proceso
Según P.F. GUERCHET, crea un método de cálculo para cada elemento a distribuir un área igual a las tres superficies finales. Así:
Superficie estática ( )
Si se considera como aquella área ocupada realmente el equipo a instalarse (área verdadera)
Superficie de gravitación ( )
Se calcula considerando aquellas superficies utilizadas alrededor de los puestos de trabajo por el obrero y por el material acopiado alrededor de las operaciones en curso.
Diseño De Plantas
91
DISEÑO DE UNA PLANTA PARA LA EXTRACCIÓN DE AC EITE A PARTIR DE LA SEMILLA HIGUERILLA
Las superficies se obtienen para cada elemento multiplicando la superficie estática por el número de lados, a partir de los cuales la maquina debe ser utilizada.
Superficie evolutiva ( )
Es aquella área que se debe reserva entre los puestos de trabajo para los desplazamientos del personal y así como del material y de los productos.
( )
Usando esta expresión se calcula el área total que ocuparía la planta de tal forma que facilite el almacenamiento de carga/descarga de materiales, consumo de material que para mayor desenvolvimiento en el proceso industrial. Las áreas que pueden ocupar una planta industrial son:
*Planta de descarga/almacenamiento de materia prima *administración *comercialización *S.S.H.H. *caseta de control *Área de circulación y jardines *Área de producción *Área de expansión (área de futura ampliación) *Laboratorios Así tenemos: *Área de administración: 5.20*5.7=30m2 *Oficina para dos escritorios: 3*3.5=10.5 m2 *S.S.H.H. ½ baño: 1.6*3.5=5.6 m2 * S.S.H.H. para 15 personas (2 inodoros, 1 urinario, 4 lavamanos): 4*2.3=9.2 m2 *Oficina de venta: 3.7*5.7=21.10 m2 *Comercialización: 5.7*4.5=25.7 m2
Diseño De Plantas