PLANTA DE PRODUCCIN DE ALCOHOL ETILICO 1) INTRO INTRODUC DUCCIO CION. N.
Alcohol, término aplicado a los miembros de un grupo de compuestos químicos del carbono que contienen el grupo OH. Dicha denominación se utiliza comúnmente para designar un compuesto específco el alcohol etílico o etanol. !ro"iene de la palab palabra ra #ra #rabe be al-kuhl, o kohl, un pol"o fno de antimonio que se utiliza para el maquilla$e de o$os. %n un principio, el termino alcohol se empleaba para re&erirse a cualqu cualquier ier tipo tipo de pol"o pol"o fno, fno, aunq aunque ue ma mass tarde tarde los alquim alquimist istas as de la %urop %uropa a medie"al lo utilizaron para las esencias obtenidas por destilación, destilación, estableciendo así su acepción actual. A fnes del siglo '()), Antonio (an *eeu+enhoe -/0123104 con la a5uda de un microscopio que el había preparado, obser"o que la le"adura se componía de unos peque6os peque6os gr#nulos. De esta &orma estableció las bases para &uturas in"estigaciones de los &enómenos &ermentati"os, los cuales han dado magnifco &rutos al correr del tiempo. %n este siglo se creía que un cuerpo en descomposición podía transmitir a otros su estado 5 que el &ermento empleado para la &ermentación lo comunicaba al cuerpo susceptible de &ermentar. Hasta fnes del siglo '())) no se pudo conseguir alcohol libre de agua, 5 su descomposición &ue determinada por primera "ez por 7icol#s 8eodoro De 9aussure en :;:, la cual &ue confrmada en :<= por >erthelot, al obtenerlo por síntesis. *a &ermentación del alcohol etílico es realizada en &orma cerrada por cualquier carb carboh ohid idra rato to rico rico en subs substr trat atos os.. *a me mela laza za,, lico licorr prod produc ucid ido o de dese desech chos os,, permanecen después de la cristalización de la sucrosa 5 es usada ampliamente como materia prima en la &ermentación alcohólica. *a melaza blackstrap contiene 0=2<; 0=2<;? ? de sucr sucros osa a 5 =21; =21;? ? de azúca azúcare ress in"ert in"ertido idoss -gluc -glucosa osa 5 &ructu &ructuosa osa44 *a melaza hightest contiene contiene 1211? 1211? de sucrosa sucrosa 5 =;2==? de de azúcares in"ertidos. *a ma5oría ma5oría de las melazas melazas blackstrap no requieren otros nutrientes adicionales para reali realiza zarr la &erme &erment ntaci ación ón del del alcoh alcohol ol etílic etílico. o. 9in 9in em emba barg rgo, o, las me melaz lazas as hightest requ requier ieren en cantid cantidade adess consid considera erable bless de sul&a sul&ato to de am amon onio io 5 otras otras sales sales,, como como &os&at &os&atos os.. %l conten contenid ido o de nutri nutrien entes tes no azucar azucarado adoss de 50-lids de las me melaz lazas as highte hightest st es apro@imadamente 3?, comparado con el 1:20=? encontrado en las melazas blackstrap. %l alcohol etílico también puede ser producido por &ermentación del almidón, suero o lico licorr de des esec ech hos de sulft lfto. *a &er &ermenta entaci ció ón de gran ranos requ equier iere un pretr pretrata atamie mient nto o dado dado que que la le"ad le"adura ura no puede puede me metab taboli olizar zar dire directa ctame mente nte el almidón almidón.. *os granos granos -usualme -usualmente nte el maíz4 maíz4 son agrupados agrupados 5 calentado calentadoss en una lechada acuosa para gelatinizar o solubilizar el almidón. Algunas enzimas líquidas pueden ser a6adidas a ba$as temperaturas. %l almidón líquido es en&riado alrededor de /=B 5 tratado con amilasa de malta o de hongos para con"ertir el almidón en oligo oligosac sac#rid #ridos. os. *uego *uego,, la le"ad le"adura ura es a6ad a6adida ida $unto $unto con am amilo iloglu glucos cosida idasa sa -o glucoamilasa4 los cuales con"ierten los oligosac#ridos en glucosa. %l proceso de &ermentación 5 refnación posteriores son los mismos que se realizan cuando se usa melaza como materia prima. Actualmente la producción del alcohol etílico es realizada a tra"és de procesos efcientes 5 autom#ticos. %l proceso de manu&actura no es mu5 comple$o 5 es &#cil de realizar. %l control de la contaminación 5 el mantenimiento 5 reparación de las maquinarias maquinarias 5 equipos también son &#ciles. !ara la &abricación de alcohol se pueden seguir uno de los siguientes caminos a4 Destilaci Destilación ón de líquidos líquidos alcohólic alcohólicos os b4 9íntesis 9íntesis de sus sus componen componentes tes o de otros otros product productos os químicos químicos c4 Cermenta ermentación ción 5 poste posterior rior destilaci destilación ón
Aquellas naciones que poseen climas tropicales 5 sub2tropicales, como el nuestro, con abundantes tierras aptas para el culti"o de cana de azúcar, podrían in"ertir en el establecimiento plantas de producción de alcohol etílico que puede ser orientada tanto al mercado interno pero principalmente para la e@portación. %n los últimos a6os 9A78A BEF a e@perimentado un r#pido crecimiento en el sector AGO)7DE98)A*, en lo que respecta al culti"o de la ca6a de azúcar. oti"o por el cual el gobierno ha promulgado recientemente la *e5 para la producción de alcohol Anhidro en >oli"ia. 8eniendo 8eniendo en cuenta que es de conocimiento mundial, que hace algún tiempo atr#s se realizo el tratado de I5oto, moti"o por el cual se ha promulgado esta le5 en >oli"ia. *a mezcla de alcohol con gasolina -alcona&ta4 es parte del pro5ecto de la *e5 de Hidrocarburos que actualmente se debate en el Bongreso 7acional. *os productores est#n a la e@pectati"a de que se haga realidad un sue6o que espera desde hace m#s de 3 a6os. Ja Ja que hace algunos a6os atr#s se producía producía en >oli"ia este carburante, pero no dio buenos resultados. resultados. *a producción de etanol -alcohol carburante4 se ha "isto &renada &renada por la prohibición de los gobiernos de turno. Ena de las últimas trabas &ue el cobro del )mpuesto %special a los Hidrocarburos 5 Deri"ados -)%HD4, rechazado por los ca6eros, pues aseguran que es un aditi"o a la gasolina, no un combustible. 2) OB OBJE JETI TIV VOS 2.1) OBJETIVO GENERAL %l presen presente te traba$o traba$o tiene tiene como como ob$eti"o ob$eti"o principal principal di"ersifca di"ersifcarr e incremen incrementar tar las e@porta e@portacion ciones es en el sector sector industria industriall apro"ech apro"echand ando o la e@pans e@pansión ión del mercado mercado mundial sobre todo el norteamericano con el consumo de alcohol etanol. 2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 2 2 2 2 2
!lan !lanif ifca carr la ubica ubicaci ción ón,, inst instal alac ació ión, n, puest puesta a en march marcha a 5 oper operac ació ión n de un ingenio azucarero. !rod !roduc ucir ir en el perio periodo do de za&r za&ra, a, =;;;; =;;;;;l ;lts ts.. Kdía Kdía de alco alcoho holl etíl etílic ico o para para así lograr satis&acer la demanda. demanda. Aplic Aplicar ar los los cono conoci cimi mien ento toss apre aprend ndid idos os sobr sobre e plan planea eami mien ento to 5 cont contro roll de la producción. Di"ersifca Di"ersifcarr e incremen incrementar tar las las e@por e@portaci taciones ones en el el sector sector industria industrial. l. Gene Genera rarr ma5o ma5ore ress di"i di"isa sass par para a >oli >oli"i "ia. a.
3) DATOS DATOS GENERA GENERALES LES DE LA ORGANIZA ORGANIZACIÓN CIÓN 3.1) Razon So!a" #) DESCRI DESCRIPC PCION ION DEL DEL PRODU PRODUCTO CTO %l alcohol etanol, de &ormula B 1H=OH, es un liquido transparente e incoloro, con sabor a quemado 5 un olor agradable caracterisco. %l alcohol es un compuesto ter ternari nario, o, esto esto es que se com compone pone de carb carbon ono, o, o@ig @igeno eno e hidr hidrog ogen eno, o, 5 su composición centesimal es la siguiente =1.=? de Barbono, 0<.30? de O@igeno 5 0.1? de HidrogenoL su grupo &uncional es el Hidro@ilo unido directamente a un Barbono. Cunde a 23.0 oB 5 su punto de ebullición es de 3:.0= oB, ba$o una presión de 3/; mm2 Hg. A los = oB tiene una densidad de ;.3M<0.
*os *os alcoh alcohole oless se caract caracteri erizan zan por por la gran gran "aried "ariedad ad de reacc reaccion iones es en las que que inter"ienenL una de las mas importantes es la reacción con los #cidos, en la que se &orma &orman n susta sustanc ncias ias llama llamada dass ester esteres, es, sem seme$a e$ant ntes es a las sal sales es inorg inorg#n #nica icas. s. *os *os alcoholes son subproductos normales de la digestión 5 de los procesos químicos en el interior de las celulas, 5 se encuentran en los te$idos 5 Nuidos de animales 5 plantas. %l etanol puede puede utiliz utilizars arse e como como combustible para automó"iles automó"iles solo, 5 también también puede mezclarse con gasolina en gasolina en cantidades "ariables para reducir el consumo de deri deri"a "ado doss del del petróleo. petróleo. %l combu combusti stible ble resulta resultant nte e se conoce conoce como gasohol -en algunos países, alcona&ta4. alcona&ta4. Dos mezclas comunes son %; 5 %; 5 %:=, %:=, que contienen el etanol al ;? 5 al :=?, respecti"amente. %l etanol también se utiliza cada "ez m#s como a6adido para o@igenar la gasolina est#ndar, como reemplazo para el metil tert2butil éter. %ste éter. %ste último es responsable de una una consid considera erabl ble e contaminación del suelo suelo 5 de del agua subterr#nea. subterr#nea. %l etanol también puede utilizarse como combustible en las celdas de combustible. combustible . %l etanol que pro"iene de los campos de cosechas - bioetanol4 bioetanol 4 se perfla como un recu recurs rso o ener energé géti tico co pote potenc ncia ialm lmen ente te sostenible que que pued puede e o&re o&rece cerr "ent "enta$ a$as as medioambientales 5 económicas a largo plazo en contraposición a los combustibles &ósiles. &ósiles. 9e obtiene &#cilmente del azúcar o azúcar o del almidón en almidón en cosechas de maíz 5 maíz 5 ca6a de azúcar, azúcar, por e$emplo. 9in embargo, los actuales métodos de producción de bio2 etano etanoll utiliz utilizan an una una cantid cantidad ad signif signifcat cati"a i"a de ener energía gía compa comparad rada a al "alor "alor de la ener energí gía a del del comb combus usti tibl ble e prod produc ucid ido. o. !or esta esta razó razón, n, no es &act &actib ible le sust sustit itui uirr enteramente el consumo actual de combustibles &ósiles por bio2etanol. 7ormalmente el etanol se concentra por destilación de disoluciones diluidas. %l de uso comercial contiene un M=? en "olumen de etanol 5 un =? de agua. Biertos agentes deshidratantes deshidratantes e@traen el agua residual residual 5 producen etanol absoluto. Desde la antigPedad, el etanol se ha obtenido por &ermentación de azucares. $. ANALISIS ECONO%ICO S&n'(! Analizando los datos "emos que el precio de las mezclas de etanol es entre un 1? 5 un :;? ma5or por litro que el de la gasolina, mientras que el de las mezclas de metanol es entre un 1=? 5 un 0;? menor, teniendo en cuenta sólo los costos de produ producci cción ón 5 distri distribu bució ción. n. 9i se toman toman en cuent cuenta a las cantid cantidad ades es de energ energía ía almacenadas por litro en cada combustible el costo de utilización del etanol sigue aumentado con respecto a la gasolina 5 el del metanol se equipara con el de ésta. !or otro lado, es importante tener en cuenta que de consumirse masi"amente algu alguna na de esta estass me mezc zcla las, s, las las prod produc ucci cion ones es de los los alco alcoho hole less aume aument ntar aría ían n disminu5endo en gran medida sus precios. Otra &orma de disminuir los costos es que el %stado sub"encione estos combustibles, como ocurre en algunos estados de %%.EE. 5 en >rasil. *a principal "irtud de utilizar los alcoholes como combustibles alternati"os, adem#s de la ecológ ecológica ica anali analizad zada a e@clu e@clusi" si"am amen ente te en el capítu capítulo lo anter anterior ior,, es el ma ma5or 5or rendimiento 5 la ma5or potencia que se obtiene con estos combustibles. 9i se constru5era un coche preparado especialmente para apro"echar el ma5or octana$e 5 pote poten ncia cia de esta estass me mezc zcla las, s, el rend endimie imient nto o aume aumen ntarí taría a nota notabl blem emen ente te obten obtenién iéndo dose se por por litro litro de combu combusti stible ble una una ma ma5or 5or cantid cantidad ad de energ energía, ía, lo que que abarataría los costos aún m#s. %l precio de estos automó"iles no di&eriría en m#s de unos ;;Q con respecto a uno de iguales características que &uncione con na&ta. In'*o+,!-n
ientras que las reser"as mundiales de petróleo disminu5en en todo el mundo, su consumo se incrementa. !or e$emplo en los %%. EE. este consumo subió desde 10/; millones de litros por día en M:/ a cerca de <1<: millones en MM<, según el Departamento de %nergía de este país. Debido a este constante incremento en la demanda, demanda, ho5 en día, esta nación depende de la importación de petróleo, petróleo, 5a que el =;? de este hidrocarburo consumido "iene de reser"as e@tran$eras. !or otra parte, alrededor del /;? de todo lo gastado es usado e@clusi"amente para transporte. %n muchos otros países la situación es similar, lo que los lle"a a hacerse la siguiente pregunta pregunta R9eguimos importando m#s crudo 5 quedamos e@puestos a los caprichos de la política internacional o buscamos &uentes alternati"as de energíaS )mportar automó"iles o m#quinas de coser es una cosa, pero importar energía es otra mu5 distinta. %n este último caso el importador esta realmente a merced del productor, algo algo que que los paíse paísess produ producto ctore ress de petró petróleo leo apro apro"ec "echa han. n. *os *os grand grandes es paíse paísess e@portadores han amenazado, 5 lo han hecho, con disminuir la producción hasta que suban los precios. Aunque aún sigue habiendo unas di&erencias b#sicas entre los países e@portadores de petróleo 5 los países importadores respecto a sus suministros 5 al ni"el de precios, cada "ez ha5 m#s gente de acuerdo en que los recursos e@istentes de petróleo suponen el único puente de energía sobre el que podría pasar el mundo desde la situación actual, con energía basada en éste, hacia una nue"a era mu5 deseada, de recursos energéticos reno"ables. !ero la utilización de los recursos conocidos del petróleo, como &uente tradicional, tiene un signifcado para los países e@portadores 5 otro para los importadores. !ara este último grupo de países, este concepto signifca que pueden utilizar el puente para mantener su ni"el de "ida 5 desar desarro rolla llarr sus sus &uent &uentes es de energ energía ía alter alterna nati" ti"a, a, mient mientras ras que que al mismo mismo tiemp tiempo o reducen sus dependencias del petróleo importado. Bon Bo n el aume aument nto o de prec precio ioss en los los comb combus usti tibl bles es con" con"en enci cion onal ales es la "ent "enta$ a$a a econ económ ómic ica a de los los comb combus usti tibl bles es alte alterrnati nati"o "oss aum aumenta enta.. uch uchos os de esto estoss combustibles son m#s baratos que los con"encionales, adem#s, combinado con los menores costos de operación pueden o&recer ma5ores "enta$as económicas a los usuarios. Otro &actor a tener en cuenta es el costo adicional de las modifcaciones en los "ehículos para que &uncionen con los combustibles alternati"os. alternati"os. Generalmente Generalmente este costo no es mu5 signifcati"o. Debido a que el &actor económico es uno de los m#s importantes en nuestros tiempos, dicho an#lisis de costos inNuir# mucho en el desarrollo &uturo de dichos combustibles combustibles 5 "ehículos. MATERIA PRIMA
EVOLUCIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE LA CAA DE AZ/CAR GESTIÓ SUPERFICI PRODUCCIÓ RENDI%IENT N E N O COSECHAD A Tn Tn MM; <3,MM 1<3<,/1 =,=/=01/ MM /<,0= 0;<0,M< <3,0;1:3
MM3 MM: MMM 1;;; 1;; 1;;1 1;;0 1;;< TOTAL
AO 1;;= 1;;/ 1;;3 1;;: 1;;M 1;; 1; 1;1 1;0 1;< 1;= TOTAL
3=,1 3,:/ /M,30 3,=: 3:,/ :3,=1 :M,= M,1< 31,<;//// 3
0=0;,== 1M3,=/ 13:;,00 0;=:,3 0/30,/< <<1:,3/ <33= =/<,0
00/3,0=;300
PRODUCCION ESTI%ADA DE CAA DE AZUCAR PERIODO PRODUCCIO N OBSERV0n) 0CAA) = 10;3,0M / 1<=M,/3 3 1/,M= : 13/<,10 M 1M/,= 1; 0;/:,3M 1 011,;3 11 0030,0= 10 0=1=,/1 1< 0/33,M 1= 0:0;,: 11; 003=/,//
%ATERIA %ATERIA PRI%A A UTILIZAR. !ODEBB)O7 D% A*BOHO* A*BOHO* A7H)D)DO D)A)A =;;;;; *ts.KDia 87 2222222222222222222222222222223; lts ' -8742222222222222222222222222222=;;;;; lts 'T 3<1.:/ 8n K Dia BA78)DAD UE% 7%B%9)8AO9 7%B%9)8AO9 D% BAVA D% AFWBA A* DXA 8otal 8otal T3<1.:/ T3<1.:/ 8n K Dia !ODEBB)Y7 !O%D)O A7EA* D% AFWBA %7 9A78A 9A78A BEF =/1/. 8n K A6o !ODEBB)O7 %UE%)DA A* AVO Dia 2222222222222222 3<1.:/ 8n
0/= Dias 222222222222 ' ' T 1/;3<1.:/ 8n BO98O D% A8%)A !)A !recio Enitario T = Qus K8n Bosto de la ateria !rima a utilizar T ;3<1.M Qus %s lo que requerimos para producir =;;;;; lts de alcohol diario. Bosto de la ateria !rima a utilizar al a6o T 0M;3=:.= Qus. BO7B*E9)O7.2 %n este caso tendríamos que ampliar la producción de ca6a de azúcar por que en santa cruz no es sufciente la producción de ca6a.
Análisis de
"o costos
de etanol
*a ma5or parte del etanol producido en Argentina es elaborado a partir de la ca6a de azúcar. *a siguiente tabla muestra la cantidad producida en a6os anteriores 8abla 0 -iles de litros4
A6o
1;;;
!roducción de alcohol etílico 0M.;;
1;;
1;;1
1;;0
1;;<
0M.;/M
:.31
M0.;=/
;1.;;;
Cuente )7D%B, %stadísticas de !roductos )ndustriales ) DESCRIPCION DEL PROCESO 1. RECEPCION llegada la ca6a al ingenio, se pesa en en balanzas electrónicas computarizadas 5 en estas se registra el peso del equipo de transporte m#s la ca6a al momento de ingresar los camiones o chatas de acuerdo al orden de llegada, después de descansar 5 al momento de salir se pesa el equipo de transporte "acío 5 por di&erencia se obtiene el peso de la materia prima ingresada, se realiza la toma de muestras en el laboratorio de an#lisis indi"idual mediante sondas
mec#nicas en esta etapa se realizan los siguientes an#lisis Cibra, 9ólidos totales, Bontenidos de 9acarosa, !ureza 5 !H *a ca6a para ser procesada debe tener una pureza mínima del 3=? ->ri@Kprel4. A estos datos con$untamente con el control de peso por carga o paquete -un paquete T 1< toneladas4, se le aplica la &ormula de pago al ca6ero según peso 5 calidad de su ca6a. !ara determinar la calidad de la materia prima que se recibe 5 en base a la cual se paga indi"idualmente a los pro"eedoresL 5 luego, operati"amente se descarga en la mesa alimentadora para iniciar el proceso de la molienda. 2. E4TRACCION DEL JUGO DE LA CAA *a ca6a se transporta desde los campos de culti"os a la &actoria por mu5 distintos medios. %n el patio de recepcion toda la ca6a se pesa 5 por cinta sin fn pasa a la maquina de moler o se apila para abastecer las necesidades de la &abrica durante la noche, horas en que se suspende la rececepcion. *a e@tracción del $ugo azucarado de la ca6a o guarapo, se e&ectua por presion. !re"iamente se prepara la ca6a rompoiendo la estructura dura 5 la celulasL esto se consigue con cuchillas rotatorias que cortan la ca6a sin e@traer el $ugo, o con el empleo de desmenuzadoras que aplastando 5 rompiendo la estructura de la ca6a e@traen a la "ez gran parte del $ugo o fnalmente por el traba$o de desfbradoras las cuales sin e@traer el $ugo deshacen la ca6a en fbra. Ena "ez preparada la ca6a por algunos de los procedimientos citados o por combinación de tales mecanismos, se procede a la molienda propiamente dicha en la cual se e@trae todo el $ugo a la "ez que, mediante la"ado se agota la ca6a hasta quedar con"ertida en bagazo. %l empleo de las cuchillas rotatorias es de gran rendimientoL "an montadas sobre un e$e que gira a unas =;; rpm 5 estan separadas unas de otras de = a : cm. *a union de las cuchillas al e$e es de tal &orma que les permite peque6os desplazamientos laterales con lo cual, si se introduce algun cuerpo duro no se quebran al mismo tiempo que se e"itan "ibraciones con lo que la &atiga de los materiales es menor. %s preciso aflar estas cuchillas periódicamente, pues su rendimiento "a disminu5endo a la "ez que aumenta el consumo de &uerza que para su traba$o requieren. %stos $uegos de cuchillas cortan la ca6a en peque6a astillas sin e&ectuar la e@tracción del $ugo. 7o se suelen emplear solas para la preparación de la ca6a por lo general, proceden a la desfbradoras o desmenuzadoras. %l empleo de las cuchillas rotatorias aumenta la capacidad de los molinos en un = por ;; apro@imadamente. *as desmenuzadoras constan de dos o mas rodillso pro"istos de "arias ranuras pro&undas, cuando la ca6a de azucar pasa entre ellos la rompen 5 aplastan a la "ez que le e@traen de <= al 3=? del $ugo, e@tracción que depende tanto del modo de la desmenuzadoras como de las operaciones que ha sido sometida la ca6a pre"iamente. %n estos aparatos se apo5a, mas que en un ningun otro la preparación de la ca6a 5 asi es norma general que toda instalacion cuente con unos rodillos desmenuzadoress. Esualmente se usan cuchillas rotatorias 5 maquinas desfbradoras $untamente con los rodillos desmenuzadores. %@isten di"ersos tipos de desfbradoras entre los cuales los de ma5or aceptación son los 9earb5, consta estas desfbradoras de un $uego de martillos oscilantes rotatorios que pasan entre unas barras f$as en ser"icio de 5unque. Al girar los martillso a unas 1;; rpm machacan 5 desmenuzan la ca6a hasta de$arla en &orma de una masa mullida. %s mu5 &recuente utilizar usa desfbradora 9earb5 entre las desmenuzadoras 5 los molinos.
!ara conseguir un per&ecto agotamiento del bagaza se le suele la"ar, se pueden seguir dos sistemas el el simple en el que solamente se emplea agua 5 el compues que se caracteristica por utilizar ademas de agua, los $ugos diluidos del ultimo o ultimos molinos. *as instalaciones de molino 5 demas maquinarias para el tratamiento preliminar de la ca6a desmenuzadoras desfbradorass, etc., "arían de una &abrica a otra 5 como consecuencia se modifca la modalidad de traba$o. 3. %OLIENDA Ena "ez recibida la ca6a es cargada por grúas directamente a las mesas alimentadoras o son almacenadas temporalmente. *as mesas alimentadoras que reciben la ca6a 5 pro"een en &orma continua al conductor que se encarga de transportarla hasta el primer molino, en este tra5ecto se las tritura con cuchillas para me$orar la e@tracción. %l ingenio cuenta con dos sistemas de e@tracción llamados 8A!)BH% 5 8A!)BH% 1. T*a5!6( 1 es el m#s peque6o, consta de / molinos los cuales se e@traen el $ugo por e&ecto de las altas presiones 5 uso de agua de indi"isión. T*a5!6( 2 consta de un molino de pre e@tensión 5 un di&usor que e@trae el $ugo mediante el proceso de la"ado con agua a temperaturas ele"adas 5 dos molinos desecados, el $ugo mi@to resultante es bombeado a las balanzas de $ugo 5 el bagazo agotado es transportado mediante transportadoras de cintas hasta la sección de calderas donde se utiliza como combustible para generar calor. %n el ingenio ha5 = calderas acuotubulares que utilizan el bagazo como combustible principal generando "apor directo, el cual acciona turbo reductores de trapiches 5 turbos generadores para producir energía eléctrica, que $unto con el "apor de escape de las turbinas es utilizado en los procesos de calentamiento 5 e"aporación del $ugo. %l )ngenio, en consecuencia, se autoabastece de energía para todos sus procesos de manera sostenible 5 cuidando el medio ambiente. %l sobrante bagazo, se trans&orma en primer subproducto del proceso, 5a que o es trans&ormado en bagazo hidrolizado para utilización como alimento de ganado "acuno -elaza4
#. E'a!-n +( ,"'!7o +( 8*ano *a estación es equipada con un &ermentador piloto en con$unto con el equipo de culti"o de granos 5 los instrumentos de culti"o dise6ados especialmente. %ste proceso es realizado ba$o una e@acta super"isión de laboratorio, inclu5endo la selección de la inoculación de los granos de le"adura, la
adición de nutrientes, el a$uste del pH, el control de temperatura, 5 fnalmente la limpieza 5 esterilización de la m#quina de culti"o de le"adura para la realización del siguiente lote. . FER%ENTACION G(n(*a"!+a+( +( "a 9(*:(n'a!-n a"o6-"!a. *a &ermentación siempre ha sido una parte importante de nuestras "idas las comidas pueden ser estropeadas por las &ermentaciones microbianas, las comidas pueden ser hechas por las &ermentaciones microbianas, 5 las células del músculo usan la &ermentación para proporcionarnos las contestaciones r#pidas. !odría llamarse la &ermentación el personal de "ida porque nos da la comida b#sica, el pan. !ero cómo la &ermentación realmente no se entendió hasta que *ouis !asteur en la última parte del decimono"eno siglo 5 las in"estigaciones que siguieron. *a &ermentación es el proceso que produce bebidas alcohólicas o producto l#cteos agrios. !ara una célula, la &ermentación es una manera de conseguir la energía sin usar o@ígeno. %n general, la &ermentación es degradación de substancias org#nicas comple$as en m#s simples. *a célula microbiana o animal obtiene la energía a tra"és de la glucólisis, mientras hendiéndose una molécula de azúcar 5 los electrones quitando de la molécula. *os electrones se pasan entonces a una molécula org#nica como el #cido del pirú"ico. %sto produce la &ormación de un producto desechado que se e@creta de la célula. !roductos desechados &ormados de esta manera inclu5en alcohol etílico, alcohol del butílico, #cido l#ctico, acetona, etc. *as "ías de producción de etanol han "ariado en di&erentes épocas. Antes de la segunda guerra mundial se utilizaba la "ía &ermentati"a, luego &ue desplazada por "ía petroquímica que consistía en la hidrogenación catalítica del etileno. Batalizador BH1 T BH1 Z H1 BH0 2BH1 2OH %s el proceso mediante el cual muchos organismos e@traen energía química de las moléculas de glucosa 5 de otros combustibles en ausencia de o@igeno molecular. *a &ermentación anaeróbica constitu5e el tipo m#s sencillo 5 primiti"o de mecanismo biológico que permite la obtención de energía de las moléculas nutriti"as. *as ecuaciones de la &ermentación alcohólica no implica el o@igeno molecular, a pesar de lo cual tiene lugar reacciones de o@idación [ reducción. %ste aspecto se pone de manifesto en que el etanol es una molécula relati"amente reducida es decir, rica en hidrogeno 5 el BO 1 es una molécula relati"amente o@idada, es esto, pobre en hidrógeno. *a &ermentación alcohólica transcurre por la misma ruta enzim#tica de la glucólisis, pero necesita dos etapas adicionales. %n la primera parte, el #tomo de carbono \ del piru"ato es atacado por el piro&os&ato de tiamina 5 e@perimenta una descarbo@ilación o sea, perdida de BO 1L el coenzima queda en la &orma de 12hidro@ietil [ deri"ado que puede considerarse una &orma del acetaldehído acti"ado o ligado al coenzima. piru"ato acetaldehído Z BO
1
%n la etapa fnal al acetaldehído se reduce a etanol 5 el potencial de reducción es proporcionado por el 7ADH Z HZ, en una reacción catalizada por la alcohol [ deshidrogenada.
Acetaldehído Z 7ADH Z HZ etanol Z 7ADZ *as reacciones de la &ermentación alcohólica resultan completas en su "isión del &enómeno cuando en las mismas se tiene en cuenta la &ormación de A8! a partir de &os&atos. %n realidad, este proceso no puede ocurrir sin la simult#nea &os&orilación o@idati"a del AD!. B/H1O/ Z 1!i Z 1AD! 1BH 0 2BH1 2OH Z 1BO1 Z 1A8! Z 1H1O Durante la etapa de crecimiento de los culti"os, los mismos son sometidos a una o@igenación &uerte, mediante la aireación del medio, lo que permite la utilización de la glucosa por o@idación completa. %ste proceso rinde una gran cantidad de energía que en parte es f$ada mediante el sistema AD! 2 A8! 5 posibilita el desarrollo de reacciones de síntesis celular, que consumen gran cantidad de energía. Ena "ez que el culti"o en el &ermentador ha alcanzado el número de células necesario para la degradación óptima de la materia prima se elimina la aireación 5 las condiciones anaeróbicas se establecen en el medio por el consumo de o@ígeno remanente 5 el desprendimiento de BO1. %n las condiciones anaerobias, el aporte de energía a las células es mu5 peque6o comparado con el de la respiración 5 con las necesidades energéticas de la síntesis lo que implica que en estas condiciones no se produzca el crecimiento celular. *a e@periencia indica, no obstante, que aún en condiciones anaerobias e@iste una mínima reproducción celular a e@pensas 5 acorde con el peque6o aporte energético recibido por la célula. %ste &enómeno es conocido como %&ecto !asteur -Uuintero,., M:4. S,'*a'o ,'!"!za+o (n "o 5*o(o 9(*:(n'a'!7o. *os sustratos son componentes del medio capaz de sustentar el crecimiento de microorganismos o la producción de metabolitos secundarios. *a &unción del medio nutriente es idéntica a la de los medios de reacción química, es decir, proporcionar los componentes químicos necesarios 5 en las proporciones adecuadas para que la reacción ocurra. %n adición, debe asegurar los componentes que garanticen el crecimiento de los microorganismos en todas sus &acetas, en la &orma m#s accesible, o sea, en medio líquido. 9olo en casos especiales se usan medios con nutrientes sólidos o gaseosos. Adem#s de los componentes esenciales, como &uente de carbono 5 de energía 5 nitrógeno, el medio debe contener otros muchos nutrientes que se requieren para la propagación de las células microbianas. %l a$uste de la composición del medio 5 las propiedades &ísico2químicas a5uda en el mantenimiento de las tasas m#@imas de producción 5 la dirección adecuada de un cierto proceso. %l alcohol se produce por &ermentación de azúcares con le"aduras. *as sustancias celulósicas se con"ierten en azúcares &ermentables por hidrólisis con #cidos inorg#nicos. *a alternati"a de emplear residuos lignocelulósicos en la producción de etanol, constitu5e ho5 día una posibilidad altamente prometedora por su amplia disponibilidad en el mundo. %@isten reportes de sistemas semi continuos en dos etapas hidrólisis 2 &ermentación para la producción de etanol a partir de almidón de papa usando simult#neamente Aspergillus niger 5 Saccharomyces cerevisiae, con resultados comparables a los del método cl#sico de monoculti"o pero con tiempos de bio producción in&eriores. Otra alternati"a para la &ermentación alcohólica es el suero de leche. %ste tiene di&erentes e&ectos sobre el proceso, dado por el incremento de la producción de le"adura apro@imadamente ;.= toneladas por día de producción aumentando un
;.1M? del por ciento alcohólico de la batición 5 reduciendo el ciclo &ermentati"o en una o dos horas. %n particular son de interés las materias primas de las materias azucaradas -sustancias sacarinas4 dentro de las cuales est#n azúcar de ca6a o remolacha, melazas, $ugos de &rutas 5 suero de leche, los cuales son los m#s &#cilmente &ermentables 5 en general basta la acción enzim#tica asociada al microorganismo para metabolizar el sustrato sin necesidad de tratamientos pre"ios para la degradación de carbohidratos. *a producción de etanol a partir de estos materiales generalmente inclu5en tres etapas &undamentales, !rimero la con"ersión de carbohidratos en azúcares simples o asimilables por los microorganismos productores de alcohol, después la &ermentación de estos azucares a etanol 5 fnalmente la separación del etanol 5 otros productos por destilación. 9e reportan estudios con culti"os mi@tos o microorganismos traba$ados genéticamente donde su ob$eti"o &undamental es lograr utilizar sustratos comple$os de degradar, que incluso en algunos casos son residuos. *as bacterias Escherichia coli y Zymomonas mobilis 5 la le"adura Saccharomyces cerevisiae han sido ob$eto de estudios desde el punto de "ista genético para ser utilizados en la sacarifcación 5 &ermentación de la celulosa, la utilización de residuos agrícolas, sueros 5 almidones. 8ambién se reportan estudios de culti"os mi@tos de hongos 5 le"aduras como Trichoderma viride y Pachysolen tannphylus para lograr estos ob$eti"os. J,8o +( "o ;"'*o Adem#s de los sustratos antes mencionados e@isten otros que pueden ser utilizados como por e$emplo algunas corrientes del proceso azucarero, 5 entre ellas del $ugo de los fltros de cachaza clarifcado, el cual se puede defnir como la corriente intermedia que se obtiene en las operaciones de separación de la torta de cachaza e@traída del $ugo clarifcado en el proceso de &abricación del azúcar crudo. %l $ugo de los fltros -].C.4 debido a su ba$a retención tiene apro@imadamente un =? de sólidos insolubles, lo que obliga a recircularlos en cantidades de ; a 1;? con el $ugo mezclado en el proceso de &abricación del azúcar, "ariando esta recirculación de acuerdo a la cantidad de materia e@tra6as que contenga la ca6a. %ste se considera conNicti"o en el proceso de &abricación de azúcar crudo 5a que contiene polisac#ridos como el almidón 5 la de@trana que a&ectan el propio proceso de clarifcación 5 operaciones posteriores a causa del aumento de "iscosidad del $ugo clarifcado, meladura, masa cocida, etc., que a&ecta inclusi"e la calidad del azúcar crudo. %!*oo*8an!:o ,'!"!za+o (n "a 9(*:(n'a!-n a"o6-"!a. *as le"aduras al igual que una larga serie de otros microorganismos "i"en libres e independientes en la naturaleza, se encuentran en las &rutas, los granos 5 otras materias nutriti"as que contienen azúcares, en el suelo -especialmente en los "i6edos 5 en los huertos, en el aire, en la piel 5 en el intestino de los animales4. 9e diseminan por intermedio de portadores 5 por el "iento, por lo general son organismos mono celulares 5 se presentan en &ormas mu5 "ariadas desde los es&éricos, o"oides 5 elipsoidales. *as le"aduras son los microorganismos de mas "asto 5 antiguo empleo por el hombre con fnes utilitarios, se usan en la industria de alcohol, "ino, cer"eza, en todo tipo de licores 5 en múltiples procesos que e@igen &ermentación o in"ersión de azucares.
*as le"aduras son los microorganismos m#s utilizados en la producción de etanol por la "ía &ermentati"a, debido a que producen un me$or proceso de separación después de la &ermentación, adem#s producen un contenido de to@inas mu5 in&erior a otros microorganismos. Ahora bien, el tipo de le"adura a utilizar industrialmente debe reunir las siguientes condiciones •
•
• •
•
•
9er capaz de &ermentar el mosto efcientemente, 5a que los monosac#ridos no son todos igualmente &ermentables 5, por e$emplo, las he@osasL glucosa, &ructosa 5 manosa, son &#cilmente &ermentables por numerosas le"aduras, mientras que la galactosa solo lo hacen algunas especies. !roducir altas concentraciones de alcohol. %s importante desde el punto de "ista económico pues es signifcati"o la incidencia del contenido alcohólico que se obtenga en los medios con los costos de recuperación de éste por destilación. 8olerar altas concentraciones de alcohol. !oseer caracterí sticas estables 5 uni&ormes, pues si "arían las mismas durante el proceso industrial -por cambios, "ariaciones o mutaciones4, no se garantiza un efciente proceso. antener su efciencia a "alores de pH alrededor de <, 5a que, en estas condiciones elimina la posibilidad de una contaminación bacteriana. antener su efciencia a "alores de temperatura alrededor de 0= oB, 5a que en el proceso &ermentati"o se genera calor, que ele"a la temperatura a "alores que pueden pasar de <; oB. *as temperaturas óptimas de producción de alcohol para la ma5oría de las le"aduras est# alrededor de 0; oB. Bontar con cepas que puedan ser efcientes a 0= oB es mu5 con"eniente.
Algunas especies capaces de producir &ermentación alcohólica son las le"aduras 8orulopsis, B#ndida, ciertas especies ucor 5 algunas bacterias, sin embargo, la m#s importante es la 9accharom5ces. *as le"aduras son microorganismos anaerobios &acultati"os, aunque se ha probado que en casa proporción son capaces de desarrollarse ba$o condiciones anaerobias por completo. %n presencia de o@igeno, el crecimiento de la le"adura es mucho mas "igoroso que en culti"os ba$o condiciones en que no es posible el acceso de o@igeno. T(:5(*a',*a *a temperatura óptima para la m#@ima producción de le"adura se encuentra a 0/ B. %l coefciente crecimiento -r , gramos de le"adura producidos por hora por gramo de le"adura presente4, a 1; B es ;.
ri@ 5 los A8 son correlaciónales con el mismo lote de materia prima analizada.
%l >ri@ es una medida que e@presa la cantidad de sólidos solubles, aunque no siempre azucares. %l A8 es una medida que e@presa la cantidad de sustancias reductoras de cobre para la mezcla. *a utilización del mosto con alta concentración de azúcar pro"oca un ma5or tiempo de &ermentación pero también proporciona un menor "olumen de cubas, menor consumo de "apor 5 agua 5 aumenta el rendimiento del aparto de destilación. A!+(z = P6 *as le"aduras son microorganismos acidó flos que se desen"uel"en en medio de acidez total en la banda de 1.; a 1 gramos de H9O por litro de mosto a un !h alrededor de <.=. *a acidez &a"orece al desarrollo de las le"aduras 5 pro"oca el proceso de inhibición de las bacterias que son los agentes contaminantes. %n términos pr#cticos se logra la acidez con la adición de #cidos minerales, no debiendo sobrepasar los = gramos por litro de mosto pues puede per$udicar las le"aduras. A5('o +( F(*:(n'a!-n *as obser"aciones pr#cticas de los &actores que ocurren en el desarrollo de la &ermentación cuando son bien interpretadas, a5udan mucho al control del proceso &ermentati"oL sin embargo, no son sufcientes solamente an#lisis &ísicos 5 químicos podrían permitir este control. Algunos de estos aspectos son a4 A'(n,a!-n +(" B*!>. *a disminución del >ri@ "iene a ser progresi"a con el correr del tiempo 5 no es constante. %n las &ermentaciones normales la densidad del medio disminu5e r#pida 5 continuamenteL cualquier cambio de esta puede indicar la e@istencia de alguna anomalía. b4 A5('o +( "a (5,:a. %n las &ermentaciones normales, las espumas presentan burbu$as que se rompen &#cilmente 5 de aspecto fno, sin presentar nunca gotas de líquido suspendido en su interior. c4 O"o*.2 *as &ermentaciones puras, normales, sanas presentan un olor agradable, seme$ante al de las &rutasL algunas personas dicen que se parece al de las manzanas maduras. Bualquier mal olor denotara alguna &ermentación de alguna in&ección. d4 T(:5(*a',*a +( "a 9(*:(n'a!-n.2 Bon el desarrollo de la &ermentación, ocurre un desprendimiento de calor, debido a que las reacciones son e@otérmicas con el consecuente aumento de temperatura del medio, para después disminuir, tendiendo a alcanzar la temperatura ambiente. e4 ?n+!( +( a!+(z = 56. Durante el proceso de &ermentación, la acidez total del medio aumenta 5 el ph ba$a debido a la &ormación de #cidos, concomitante a la trans&ormación de azúcar en alcohol. %n una buena &ermentación, la acidez fnal es ma5or que la inicial en un 0;2=;?L aumento ma5ores indica la ocurrencia de in&ecciones. &4 T!(:5o +( 9(*:(n'a!-n. *a duración de la &ermentación esta inNuida por di"ersos &actores, pero se puede tomar como tiempo re&erente unas 1 horas.
PROCESO DE FER%ENTACION DE %ELLE BOINOT %ste proceso se utiliza en la gran ma5oría de las unidades brasile6as con é@ito, habiendo restricciones en su empleo en unidades peque6as, pero en un caso de gran producción es mu5 bueno. %ste procedimiento tiene e@celentes rendimientos, alcanzando par#metros de los anteriores del M1? estequiométricos defnidos por Ga5 *uzca, o sea pr#cticamente casi un ;;? de lo estipulado por !asteur. 9e trata de un rendimiento rústico de gran Ne@ibilidad operacional 5 de &#cil conducción. %n este proceso el pie de cuba se desarrolla a tra"és del proceso de cortes inicialmente hasta que todas las cubas estén con su "olumen útil lleno, cuando se multiplica el &ermento la propia unidad, sin embargo, se puede iniciar de inmediato si la carga inicial &uera traída de a&uera. F(*:(n'a!-n "@'!a. *a &ermentación l#ctica consiste en una trans&ormación de azúcar en #cido l#ctico. !or &ermentación l#ctica se puede entender en la fsiología &ermentati"a la producción de #cido l#ctico realizado por bacterias del grupo de #cido l#ctico, por e$emplo *actobacillus del brucii, 9treptococcus lactis, etc. %cuación global B/H1O/ 1BH0BHOHBOOH %ste proceso tiene una gran seme$anza con el proceso detallado de la &ermentación alcohólica, la carbo@ilasa inter"iene descabo@ilando el #cido pirú "ico, mientras que en la &ermentación l#ctica la cozimasa deshidrogenada deshidrogena el #cido pirú "ico. or&ológicamente las bacterias l#cticas aparecen como cocos o como bastones, *os cocos pueden ser diplo o estreptococos, las bacterias en &orma de bastón que no posean mo"ilidad, pueden aparecer aisladas o en cadenas. especto al tama6o de las bacterias 5 de la longitud de las cadenas, la &amilia de las bacterias l#cticas presenta grandes di&erencias. $. CLARIFICACIÓN DEL JUGO Bon balanzas se pesa el $ugo mi@to para controlar la cantidad de sacarosa e@traída de la ca6a 5 la cantidad que ingresa a la &#brica de azúcar para su procedimiento. Bon una columna ele"ada donde se pone en contacto el $ugo con lo el gas sul&uroso producidos por hornos rotati"os a partir del azu&re, con lo que se des&a"orece la decoloración del $ugo 5 se precipitan impurezas, en la parte in&erior de la columna de sul&atación se aplica la lechada de cal con el propósito de &ormar sales insolubles de calcio que posteriormente son separados en los cristalizadores 5 para neutralizar la acidez 5a que el $ugo presente obtenido en la etapa de molienda es de car#cter #cido -pH apro@imado =,14 %l ob$eti"o de neutralizar el pH del $ugo es de minimizar las posibles pérdidas de sacarosa. %l $ugo embalado se transporta mediante bombas centrí&ugas a los calentadores multitubulares donde se ele"a la temperatura considerablemente con lo que se llega a esterilizar, disminu5e la "iscosidad, la tensión superfcial, se complementan algunas reacciones inconclusas, se coagulan las gomas 5 las ceras presentes en el $ugo.
Antes de su ingreso a los clarifcadores el $ugo calentado pasa por los tan!ues "lash que tienen el propósito de eliminar la presión, la alta "elocidad 5 la energía en e@ceso que adquiere el $ugo en el proceso de calentamiento. *a clarifcación del $ugo se realiza en grandes recipientes cilíndricos llamados clarifcadores. *a clarifcación del $ugo por sedimentaciónL los sólidos no azúcares se precipitan en &orma de lodo llamado cachaza 5 el $ugo claro queda en la parte superior del tanque. %l $ugo clarifcado se transporte por bombas centrí&ugas al sistema de e"aporación de múltiple e&ecto donde se elimina apro@imadamente el :;? de agua presente obteniéndose la mezcla con una concentración adecuada para su proceso de clarifcación. %ste $ugo sobrante se en"ía, antes de ser desechada, al campo para el me$oramiento de los suelos pobres en materia org#nica, es utilizada como abono en las plantaciones de ca6a propia por su alto contenido de materia org#nica -el &ertilizante >)O2A>O7O4.
EVAPORACION %l $ugo clarifcado se somete al proceso de e"aporación. %ste proceso se da en e"aporadores de múltiples e&ectos al "acío -para &acilitar la ebullición a ba$as temperaturas, e@tra5éndose en esta etapa el :;? del contenido de agua del $ugo4, que consisten en una solución de celdas de ebullición dispuestas en serie. %l $ugo entra primero en el pre2e"aporador 5 se calienta hasta el punto de ebullición. Al comenzar a ebullir se generan "apores los cuales sir"en para calentar el $ugo en el siguiente e&ecto, logrando así al menor punto de ebullición en cada e"aporador. %n el proceso de e"aporación se obtiene el $arabe o meladura. *a meladura es purifcada en un clarifcador. *a operación es similar a la anterior para clarifcar el $ugo fltrado. %l cuidado que se debe tener en el mane$o de los e"aporadores es mantener el ni"el de $ugo en cada uno lo m#s ba$o para e"itar los arrastres de $ugo 5 melado por los siguientes moti"os a. Bontaminación con azúcar de las aguas condensadas para uso en calderas, acumul#ndose en los tubo de cale&acción &ormando depósitos de carbón da6inos 5 peligrosos b. !érdida de azúcar importante por arrastre de melado a condensadores 5 contaminación de aguas de re&rigerante.
CLARIFICACIÓN DE LA %ELADURA *a meladura su&re un nue"o proceso de purifcación en un clarifcador por Notación con el ob$eto de remo"er impurezas, para asegurar que en el producto fnal no ha5a presencia de sólidos e@tra6os. COCI%IENTO CRISTALIZACION *a &orma de separar azúcar o sacarosa de los dem#s compuestos químicos e impurezas que acompa6an a la sacarosa en el melado es la cristalizaciónL para ello se utilizan los tachos de cocimiento al "ació con superfcie de cale&acción tubular. %l melado o meladura se en"ía a los tachos al "acío, equipos en los que se realiza la cristalización de la sacarosa. A los tachos, se introducen núcleos de sacarosa pre"iamente &ormados, de tama6o homogéneo para conseguir cristales de azúcar uni&ormes a e@pensas del contenido de sacarosa que se traslada del $arabe al cristal.
9e tiene al melado como alimentación al sistema, como producto se tiene azúcar blanca refnada 5 como subproducto la melaza que es utilizada para elaboración del alcohol etílico. *a habilidad 5 e@periencia de los maestros azucareros que deben determinar el punto e@acto de los cocimientos, es indispensable para la obtención de un buen producto.
DESTILACIÓN !roceso que consiste en calentar un líquido hasta que sus componentes m#s "ol#tiles pasan a la &ase de "apor 5, a continuación, en&riar el "apor para recuperar dichos componentes en &orma líquida por medio de la condensación. %l ob$eti"o principal de la destilación es separar una mezcla de "arios componentes apro"echando sus distintas "olatilidades, o bien separar los materiales "ol#tiles de los no "ol#tiles. %n la e"aporación 5 en el secado, normalmente el ob$eti"o es obtener el componente menos "ol#tilL el componente m#s "ol#til, casi siempre agua, se desecha. 9in embargo, la fnalidad principal de la destilación es obtener el componente m#s "ol#til en &orma pura. !or e$emplo, la eliminación del agua de la glicerina e"aporando el agua, se llama e"aporación, pero la eliminación del agua del alcohol e"aporando el alcohol se llama destilación, aunque se usan mecanismos similares en ambos casos. 9i la di&erencia en "olatilidad -5 por tanto en punto de ebullición4 entre los dos componentes es grande, puede realizarse &#cilmente la separación completa en una destilación indi"idual. %l agua del mar, por e$emplo, que contiene un
contenga un ;? de alcohol -como la que puede obtenerse por &ermentación4 para obtener una disolución que contenga un =;? de alcohol -&recuente en el +his54, el destilado ha de destilarse una o dos "eces m#s, 5 si se desea alcohol industrial -M=?4 son necesarias "arias destilaciones. %l principio de la destilación se basa en las di&erencias que e@isten entre los puntos de &usión del agua -;;_B4 5 el alcohol -3:.0_B4. 9i un recipiente que contiene alcohol es calentado a una temperatura que supera los 3:.0_B, pero sin alcanzar los ;;_B, el alcohol se "aporizar# 5 separar# del líquido original, para luego $untarlo 5 recondensarlo en un líquido de ma5or &uerza alcohólica. esultados similares pero de separación m#s difcil pueden lograrse in"irtiendo el proceso. %sto implicaría en&riar el alcohol contenido en un líquido, comenzando a congelar el agua cuando se alcancen los ;_B 5 separar el alcohol de la solución. -el punto de congelación del alcohol es 2<_B4. Así, de comprender el proceso de destilación se deduce que los ma5ores componentes de las bebidas destiladas son el alcohol etílico -B 1H=OH4 5 el agua D(*!5!-n +(" 5*o(o +( a<o*!-n +(" Ta:!z %o"(,"a*. %l principio de deshidratación de alcohol mediante tamiz molecular esta basado en la capacidad de adsorcion selecti"a de sustancias denominadas zeolitas. %l proceso, es de tipo !.9.A. -!ressute 9+ing Adsorption4 adsorcion por cambio de presion. *os tamices moleculares son materiales granulares rigidos de &orma es&erica o cilindrica elaborados a partir de aluminosilicatos de potasio. !ara la deshidratación de etanol se emplean tamices con un di#metro promedio de los caminos intersticiales de 0 Angstroms. Al pasar por el tamiz, en &ase "apor, un Nu$o que contiene alcohol 5 agua, las moléculas de agua al tener un di#metro menor -1.: angstroms4 que el de los caminos intersticiales de este tipo de tamices quedan atrapadas en la estructura cristalina del adsorbente, mientras que las moléculas de alcohol. Debido a su ma5or tamano -<.< angstroms4, pasan a tra"es del espacio entre las particulas del lecho aumentando su concentración en la corriente de salida. •
P*o(o.
%l alcohol hidratado es bombeado a un intercambiador de calor 5 luego a un pirmer pre2e"aporador, usando indirectamente "apor de escape como &uente de calor. %l segundo pre2e"aporador, usando como &uente de calor "apor "i"o o "apor de alta presion, calienta el alcohol hidratado a una temperatura de 1; oB o <;oB apro@imadamente. %l Nu$o de alcohol en estado "apor, es enciado a uno de los tamices moleculares, en donde inicia el proceso de adsorcion, a medida que el Nu$o de alcohol entra al lecho, el agua es di&undida 5 adsorbida dentro de los poros de la estructura del adsorbente en una capa fna, mientras las moléculas de alcohol pasan a tra"es del espacio entre las particulas del lecho aumentando su concentración en la corriente de salida. INICIO DEL PROCESO DE ADSORCION ientras el Nu$o sigue entrando en la columna, este "a pasando a tra"es de esta capa a ni"eles un poco mas ba$os en donde la nue"a cantidad de agua es adasorbida. %sto continua hasta alcanzar el punto en el cual toda posible adsorcion
de agua de esta masa de alcohol se logra. Ena "ez saturado el lecho, el Nu$o de "apor se dirige hacia el otro tamiz. SATURACION DEL PRI%ER TA%IZ *a operación de adsorcion requiere que una "ez saturado el lecho del adsorbente con la sustancia a separar, se debe realizar la liberación de la misma -desorcion4 para permitir la reutilización del material -ciclo de regeneracion4. !ara la regeneracion de los tamices se requiere del Nu$o de "apor, puesto que si el lecho es alimentado en &ase liquida se deteriora rapidamente. !ara contrarrestar este deterioro se ha desarrollado la tecnología de adsorcion por "ai"en de presion -!ressure 9+ing Adsorption, !9A4 que implica el uso de dos lechos. ientras uno de los lechos produce "apores de alcohol anhidro supercalentados ba$o presion, el otro se regenera en condiciones de "acio recirculando una pequena porcion de los "apores supercalentados de etanol a tra"es de los tamices saturados. REGENERACION DEL LECHO %n el proceso de desorcion del lecho, se aplica un "acio, e@tra5endo una solucion hidoralcoholica "aporizada llamada Nema de regeneracion, la cual se condensa 5 se en"ia a un tanque para luego ser reciclada en el proceso de destilación, específcamente en la columna de rectifcaron. *uego de la desorcion, el lecho esta preparado para iniciar el proceso de adsorcion. REINICIO DEL PROCESO DE ADSORCION De esta manera se prolonga la "ida util de los tamices por "arios anos, lo que a su "ez representa costos ba$os relacionados con el reemplazo del material adsorbente 5 por ende costos de operación reducidos. Al fnal del proceso de adsorcion, se obtiene como producto en el &ondo del tamiz, alcohol anhidro con un contenido de alcohol de MM.=? a MM.M?, el cual se en"ia a un condensador para ser en&riado antes de ser en"iado a los tanques de almacenamiento. RECTIFICACION COLU%NAS INDUSTRIALES DE RECTIFICACION GENERALIDADES %&ectuada la destilación por los distintos procedimientos 5 según procedan de di"ersas materias, se consiguen unas Nemas de <= a =; G2*, algunas "eces de 3=G2* 5 tambien de M;2M= G2*, pero estas Nemas por conteener todas esas impurezas "olatiles como ser alcoholes superiores, eteres, aldehidos, etc., resultan inadecuadas para la preparación. !ara conseguir alcohol puro, e@igido para los usos citados es preciso realizar una depuración de las Nemas, operación que se denomina rectifcación 5 que, en escencia es una destilación &raccionada realizada de una &orma especialL en ella se consigue un alcohol puro de ma@ima concentración 5 la e@tracción de las impurezas tan concentradas como sea posible. %sta operación de separa por destilación &raccionada "arios cuerpos de un punto de ebullición pro@imo es de las mas complicadas 5 costosas 5 requiere de equiipos de ele"ados precios.
PRINCIPALES I%PUREZAS *as principales impurezas que se pueden encontrar en las Nemas, aparte de los alcoholes homologos del alcohol etilico tales como alcoholes propilicos, isobutilicos, etc., son 2 2
%l aldehido acetico 5 los aldehidos que se &orman por la o@idación de los deistintos alcoholes e@istentes. *os acidos, unos 5a presentes en lo que 5a se desstilo 5 otros &ormados en la o@idación de los aldehidos.
2
*os eteres, e@istentes en el mosto &ermentado, unos 5 otros procedentes de la reaccion de los alcoholes con los acidos.
2
*a glicerina 5 su producto de deshidratación la acroleina.
2
%l &ur&urol, procedentes de las pentasanas contenidas en el mosto 5 que por hidrólisis se trans&orman en pentosas.
2
%l amionaco 5 ciertas bases organicas procedentes de la descomposición de las materias nitrogenadas que se encuentran en los mostos.
J por ultimo una serie de productos "olatiles, &ormados por la reaccion de las impurezas citadas, o por la hidrólisis del nue"o producto originado. %stas impurezas haciendo mencion de su punto de ebullición, o sea atendiendo el orden en que se destilan, se clasifcan en la tecnica industrial como producto de cabeza o simplementes cabezas, cuando pasan antes del alcohol 5 estan constituidos de ba$o punto de ebullición, aldehidos 5 eteres, 5 como producto de colas 5 colas, 5 cuando por ser su punto de ebullición mas ele"ado que el del alcohol, destilan después de él. RECTIFICACION CONTINUA *a operación industrial se lle"ara de &orma tal que por una parte se obtenga el alcohol etilico de M/ a M/.= G2* es decir una mezcla azeotropica, 5 de una pureza tan per&ecta como sea posible, 5 de otra parte los cuerpos e@tra6os contenidos en las Nemas, en &orma de una mezcla alcoholica, con la menor cantidad de alcohol que se posible. %sta operación como hemos "isto en la destilación, puede realizarse en &orma continua 5 discontinua. *a rectifcación discontinua en realidad es tan solo un alambique de alto grado, en el que podemos los cuatro ordenes escenciales del aparato . *a caldera, que se calienta mediante un serpentin sumergido entre las Nemas 5 por el que circula "apor, 5 el dispositi"o con"eniente, un regulador de "apor, para mantener la caldera en per&ecta condiciones de &uncionamiento. 1. *a columna de rectifcación, después de atra"esaar un rompe espumas, llegan a la base de la columna. %n el rompeespumas se pone un termómetro que permite registrar las di"ersas temperaturas de los "apores que entran en la columna. 0.
En condensador, generalmente de haz tubular, los "apores circulan entre los tubos mientras que el agua lo hace por su interior. *a retrogradación parcial que produce este condensador "uel"e a la columna entrando por los platos.
<.
En re&rigerante tubular, que re&rigera los productos que de él pasan a la probeta 5 que se condensan los "apores que no los hicieron en el condensador.
*a probeta contiene tres gri&os con los cuales se puede &raccionar 5 conducir al deposito con"eniente el rectifcado que a ella llega. *a caldera se carga al principio de la operación con Nemas de ba$o grado de <= G2*, las que seguidamente se lel"an a ebullición dando paso al "apor que ha de circular por el serpentin. Buando los "apores alcoholicos pasan por el rompeespumas, es preciso disminuir la cale&acción, continuando esta disminución a medida que se "a cargando los platos de la columna. %l agua del condensador se abrira al ma@imo, con el fn de e"itar que llegue liquido a la probetaa. 9i no se tiene sumo cuidado con la regulación de la cale&acción, el condensador puede ser insufciente para condensar toda la masa de "apores que llegan, produciendose un desbordamiento en la probeta. 9e mantiene el aparato en estas condiciones, con lo que se consigue que la abundante retrogradación producida circule por los platos superiores enriqueciendose cada "ez mas en alcohol. Buando la columna alcanza un equilibrio permanente, es &acil comprobar que todos los platos del aparato se encuentren cargados con un liquido alcoholico de una graduación casi identica, que constitu5e una masa inerte que permite mantener durante mucho tiempo la constancia del grado alcoholico de dichos platos mientras dura la rectifcación. Buando estan cargados del alcohol el termómetro sube de := a :: G2*, en ese momento la presion se ele"a 5 entra 5a en ser"icio el regulador. 9eguidamente se reducira un poco el paso de agua, con lo que la retrogradación disminuira, de$ando pasar algunos "apores al re&rigerante. %stos "apores son mu5 impuros, pues contienen todas las impurezas mas "olatiles de las Nemas que constitu5en la cabeza. %n la probeta se registra su calidad, 5 se los en"ia al deposito correspondiente. A continuación, pasan liquidos un poco menos cargados de impurezas, a los que se conoce con el nombre de alcohol de mediano gusto de cabeza, 5 desde la probeta se conducen a un deposito apropiado. %l tiempo que se tarda en recoger esta clase de alcohol es bastante alrgo, si para recoger las colas se in"ierten de hora a hora 5 media 5 para el buen gusto 1< horas, para el alcohol de gusto medio se in"ierten 3 horas. A medida que continua la operación, la calidad de alcohol que se recoge "a me$orando, apareciendo seguidamente el alcohol e@tra fno o de buen gusto. 8erminando el alcohol de buen gusto, aparece el alcohol de mediano gusto de cola 5 fnalmente los productos de cola hacen su aparicion en la probeta esta ultima parte constitu5e los malos gustos de cola o sencillamente las colas. *a proporcion de estas di"ersas clases de alcohol "aría tanto con el tipo de aparato empleado 5 su potencia como con la calidad de la Nema rectifcada 5 con la base de alcohol fno que se desea obtener. %l rendimiento de alcohol de buen gusto, es "ariable según la materia prima 5 la calidad que se e@i$a. Ena buena calidad se consigue obteniendo un 3=? de buen gusto con un /? de malos 5 M? de medianos gustos. Al fnalizar la operación el
termómetro marcara los MM a ;;B con unas tres horas se da por terminado el agotamiento al pasar los aceites pasados. 9e cierra el "apor 5 una "ez "aciada, la caldera queda en condiciones de recibir otra carga. Algunas &abricas de importancia tienden a con"ertir estas operaciones discontinuas en continuas, pues solamente los procesos de estas caracteristicas son las que permiten las grandes &abricaciones a la "ez que disminu5en considerablemente los gastos generales 5 principalmente la mano de obra. RECTIFICACION DISCONTINUA *os aparatos de rectifcación discontinua se emplean "enta$osamente en las industrias en las cuales la cantidad de producto para destilar por hora sea de poca importancia o donde los productos &raccionados tengan un gran "alor, o fnalmente, en las industrias que e&ectuen la operación a presion reducidaL por e$emplo en las industrias de los per&umes sinteticos. 8odos lo aparatos de rectifcación discontinua se basan en los mismos principios 5 comprenden los siguiente elementos 2 2
*a columna deesNemadora o depuradora. %n ella tiene la e&ecto la separacion de casi la totalidad de los productos de cabeza. Bolumna rectifcadora propiamente dicha. %n la que el alcohol se concentra 5 se separan los productos de cola 5 aquellos que al &ormar mezclas azeotropicas, destilan a una temperatura de ebullición menor que las de su constitu5entes.
2
%stas dos columnas han de ser del tipo de las del alto gradoL constaran de una zona de agotamiento 5 otra de concentración.
2
Bolumna repasadora o dispositi"o de !asteurizacion. Actua sobre el alcohol concentrado per&eccionando su depuración 5 completando la separacion de las impurezas que pudiera contener.
2
Bolumna destiladora. %n ella se per&ecciona el agotamiento del alcohol de "inazas 5 en determinados casos, produce "apor necesario para una o "arias otras columnas.
LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA 1.1. O<('!7o +( "a "oa"!za!-n +(" In8(n!o Az,a*(*o
%l ob$eti"o de este capitulo es el determinar el lugar e@acto donde se instalar# el )ngenio Azucarero ob$eto del presente estudio. !ara ello se tomar#n en cuenta &actores como magnitud de producción agrícola actual, producción potencial, "ías de acceso, red &erro"iaria, distancia a los centros de consumo, energía eléctrica, disponibilidad de localizar el pro5ecto donde se logre la m#@ima utilidad 5 por ende los mínimos costos 1.2. %a*o "oa"!za!-n
*a macrolocalización se6ala concretamente la ubicación del departamento para el )ngenio Azucarero. !ara la macrolocalización de la planta, se considera la e@istencia de zonas que cumplen en ma5or o menor grado los requisitos en cuanto a los &actores de localización. %@isten dos grandes regiones productoras de ca6a de azúcar en >oli"ia 9anta Bruz 5 8ari$a. *a producción de ca6a de azúcar en el departamento de 9anta Bruz es de M;? 5 el ;? al Dpto. de 8ari$a2Arce, según los datos 5a mencionado en el cuadro RSS en el periodo 1;;<. •
9abiendo que en >oli"ia e@isten solo / ingenios azucareros de los cuales cuatro ingenios azucareros se encuentran en 9anta Bruz GEA>)A, *A >%*G)BA, 9A7 AE%*)O J E7AGO. J los restantes &uncionan en la pro"incia Arce, del departamento de 8ari$a O8O %7D%F J 98H%!H%7 *%)GH %n consecuencia para la macrolocalización tenemos dos zonas . 9anta Bruz 1. 8ari$a. •
1.2.1. E"(!-n +( "a :(o* A"'(*na'!7a (n'*( "a +o Zona !ara la elección de la me$or alternati"a entre las dos zonas, utilizaremos el método de los #actores ponderados, que consiste en cuantifcar todos los &actores rele"antes para la localización, asignando un peso relati"o de O a ;; a cada uno de ellos de acuerdo a su importancia. Ena "ez determinado los &actores 5 su peso relati"o, se considera cinco grados para cada uno de ellos alo-a4, egular, >ueno-a4, u5 >ueno-a4 5 %@celente. Al grado primero se le califca el mismo peso que le corresponde a cada &actor. A los restantes grados se califca multiplicando por dos, por tres, por cuatro 5 por cinco el peso relati"o de cada &actor. !or lo que para una localización dada, la peor corresponde a la suma de los "alores del grado L es decir ;;. *a me$or localización corresponde al grado =, con un punta$e de =;;. A continuación se presentan los &actores determinantes para la macrolocalización, con su respecti"o peso relati"o a$
%&as de 'omunicaci(n. 9e refere a las carreteras, Nu"ial, aéreo 5
&erro"iario. %s necesario contar, con carreteras estables durante todo el a6o, por lo que se asigna un peso de 3. b$
)endimiento cultural. 9e considera a este &actor decisi"o, por lo que
se la asigna un peso de :. %s un &actor importante 5a que determina el crecimiento 5 desarrollo de la ca6a de azúcar, por lo que asigna una califcación de =. c$
Temperatura.2
Altitud.2 %s un &actor que inducen "ariaciones importantes en el comportamiento 5 rendimiento en la concentración de azúcar en la planta, por lo que se asigna un peso de 1 d$
%s la cantidad de recursos disponibles de tierras que se necesitan para el culti"o de ca6a de azúcar, se considera un &actor imprescindible, por lo que se establece una califcación de 11. e$
*isponibilidad de la super+cie.2
Precipitaciones pluviales.2 %s un agente que a&ecta a los campos de culti"o debido a la cantidad de agua depositada en la superfcie, por lo tanto se determina un peso de ;. #$
g$
,ano de obra.2 9e refere a la disponibilidad de mano de obra directa,
que para el buen &uncionamiento del ingenio azucarero, no necesariamente tiene que ser capacitada. O sea que tienen una importancia relati"a la e@istencia de esta, por lo que se le asigna un peso relati"o de 3. Agua disponible.2 9i bien se considera importante, no es en realidad demasiado rele"ante para merecer una califcación ma5or a M. h$
CUADRO 1.1 étodo de los Cactores !onderados
CE%78% %laboración propia 1.2.1.1. An@"!! +( "o 9a'o*( 5a*a a+a zona A continuación se analiza los &actores, en &unción de los grados asumidos en el cuadro e@plicado anteriormente, para los dos departamentos.
1.2.1.1.1. D(5a*'a:(n'o San'a C*,z a$
%&as de 'omunicaci(n.-
9anta cruz al con"ertirse en un centro de desarrollo cuenta con "ías de comunicación tanto por carretera, "ía &érrea, aérea 5 Nu"ial. %ste departamento tiene un total de M;= Im. de carreteras 5a sean de pa"imento -:<: Im.4, de ripio -1<M Im.4 5 de tierra -=3<: Im.4. )nternamente las pro"incias que han alcanzado ma5or crecimiento son las del occidente, por contar con m#s "ías de comunicación. %l servicio #erroviario de la ed Oriental se e@tiende hacia la epublica Argentina -Jacuiba4 5 hacia el >rasil -!uerto 9u#rez4L %l que se utiliza también para la e@portación de productos que luego son transportados por la hidro"ía hasta el Océano Atl#ntico, mediante las rutas uviales que parten de !uerto Aguirre 5 Gra"etal. %l servicio areo cuenta con dos aéreo2puertos El trompillo, se utiliza para "uelos interdepartamentales pri"ados 5 de la Cuerza Aérea, es un aeropuerto alternati"o, se encuentra en la ciudad %iru %iru, aeropuerto comercial a : Im. de la ciudad sobre la carretera al 7orte, es el m#s importante de los aeropuertos boli"ianos con "uelos nacionales e internacionales. !or estos moti"os se considera a 9anta Bruz en cuanto a las "ias de comunicación ,uy /ueno •
•
b$
)endimiento cultural.2
%l culti"o de la ca6a de azúcar en el departamento de 9anta Bruz según los datos registrados en los periodos del 1;; al 1;;< se obtu"o un rendimiento cultural promedio de =0./< 8. K HA por lo que se asigna un grado )egular 5a que en otros lugares el rendimiento es me$or. CUADRO 1.2 R(n+!:!(n'o C,"',*a" = P*o+,!-n (n San'a C*,z
CE%78% )7% -)nstituto 7acional de %stadística4 Temperatura.2 %n 9anta Bruz predomina el clima tropical húmedo, las temperaturas medias anuales m#s altas se registran en el Bhaco, con 13_ B, declinando en el 9ur a 10_ B 5 a 3_ B hacia la &a$a 9ubandina. %s un &actor importante 5a que determina el crecimiento 5 desarrollo de la ca6a de azúcar. Al tener una temperatura media de 13_ B 5 ésta se encuentra en el inter"alo óptimo entre 1= 5 1:_B, para la absorción de nutrientes en el suelo !or tal moti"o se asigna un grado de ,uy /uena. c$
d$
Altitud.2
%n 9anta Bruz la altura sobre el ni"el del mar "aría desde los 0;; metros hasta /;; metros. %ste &actor induce "ariaciones importantes en el comportamiento 5 rendimiento en la concentración de azúcar en la planta. 9e considera un grado /ueno en altitud e$
*isponibilidad de la super+cie.2
#$
Precipitaciones pluviales.2
%n el cuadro /.1 se puede obser"ar que el crecimiento de la superfcie sembrada con ca6a en el departamento de 9anta Bruz se ha debido e@clusi"amente a la ampliación de las #reas de culti"o !or lo que se establece una califcación de Ecelente en cuanto a la disponibilidad de superfcie. %n 9anta Bruz la zona de ma5or plu"iosidad se encuentra en torno a los ríos )chilo 5 Japacaní con m#s de 1=;; mm. de precipitación media anual, declinando a ;;;mm. hacia el %ste 5 a M;; mm. hacia %l Bhaco con una estación seca entre no"iembre 5 abril. Ja por (allegrande las precipitaciones alcanzan a =;; mm. %s un agente que a&ecta a los campos de culti"o debido a la cantidad de agua depositada en la superfcie, por lo tanto se determina un grado de ,uy /ueno. ,ano de obra.2 9e considera ,uy /uena la disponibilidad de mano de obra, debido que el g$
31? de la población "i"e en la ciudad de 9anta Bruz de la 9ierra, / ciudades
con m#s de ;;;; habitantes 5 otras 0= poblaciones de entre 1;;; 5 MMMM habitantes. 8iene una tasa anula de crecimiento del <./? siendo la causa de este notable crecimiento las &uertes corrientes de inmigrantes de todas las regiones de la epública, &ruto de las políticas de colonización, e@pansión de la &rontera agrícola, &omento la producción agropecuaria 5, por ende, la e@pansión económica que ha e@perimentado 9anta Bruz en las últimas décadas. h$
Agua disponible.2
%l departamento de 9anta Bruz presenta la siguiente Hirdrogra&ía 1a 'uenca del Ama2onas *esembocan en el )&o ,amor3
2 ío !iraí 2 ío Grande O Guapa5 2 Japacaní 2 Bhoré [ )chilo Tributarios del Tienes o 4uapor son los r&os3
2 9an !ablo 2 9an iguel 2 >lanco 2 7egro
2 Guara5os2 9an artín 2 !aragu# 2 (erde 2 9an om#n 5 otro
1a 'uenca del Plata 1os )&os3
2 8uca"aca 2 9an a&ael
2 >ambural 2 Otuquis
1.2.1.1.2. D(5a*'a:(n'o Ta*!a a$
%&as de 'omunicaci(n.2
Dentro de las limitaciones e@istentes en cuanto a la calidad de las carreteras, en general se considera buenas las "ías de comunicación. Debido a que e@isten carreteras -de tierra 5 transitables durante todo el a6o4, telé&onos 5 un aeropuerto operable para cualquier tipo de aerona"es. b$
)endimiento cultural.-
%l culti"o de la ca6a de azúcar en el departamento de 8ari$a según los datos registrados en los periodos del 1;; al 1;;< se obtu"o un rendimiento cultural promedio de /0.=: 8. K HA por lo que se asigna un grado /ueno. CUADRO 1.3 endimiento Bultural 5 !roducción en 8ari$a
CE%78% )7% -)nstituto 7acional de %stadística4 Temperatura.2 %n 8ari$a e@isten grandes "ariaciones en el clima c$
•
'ordillera riental
%n al zona alta se presenta un clima &río #rido 5 temperaturas medias anuales de M_B. •
Subandino3 Parte 6orte el clima "aría de c#lido #rido a templado semihúmedo en
sentido %ste2Oeste 5 temperaturas medias anuales entre 3 5 11_B. Parte Sur presenta ma5or humedad "ariando su clima de templado subhúmedo a c#lido subhúmedo 5 con temperaturas medias anuales entre / 5 10_B. •
1lanura 'haco-/eniana3
8iene "ariaciones que "an desde el c#lido #rido hasta el c#lido semi#rido 5 con una temperatura media anual de 10_B. *a ma5or temperatura media anual de 8ari$a es 10_B en la *lanura Bhaco2 >eniana, al ser superior a 1_B, no retarda el crecimiento de las raíces de la planta, !or lo tanto consideramos un grado /ueno de temperatura. Altitud.2 %n 8ari$a la altura media sobre el ni"el del mar <;; metros. %ste &actor induce "ariaciones importantes en el comportamiento 5 rendimiento en la concentración de azúcar en la planta. 9e considera un grado ,uy /ueno por su rendimiento. d$
*isponibilidad de la super+cie.2 %n el cuadro /.0 se puede obser"ar que la superfcie culti"ada en el departamento de 8ari$a se ha mantenido relati"amente estable. *a razón principal para el estancamiento de la superfcie culti"ada en el departamento de 8ari$a ha sido la limitada disponibilidad de suelos agrícolas, los mismos que 5a est#n "irtualmente ocupados 5 apro"echados en su parcialidad. !or lo que se establece una califcación de )egular en cuanto a la disponibilidad de superfcie e$
#$
Precipitaciones pluviales.2
%@isten grandes "ariaciones en plu"iosidad en el Departamento de 8ari$a a4 Bordillera Oriental muestra precipitaciones plu"iales promedio de 1;; a :<; mm. a6o b4 9ub2andino !arte 7orte tiene precipitaciones plu"iales "ariables entre =;; 5 .=;; mm. !arte 9ur con precipitaciones plu"iales entre ;;; 5 1;;; mm. a6o. c4 *lanura Bhaco2>eniana presenta precipitaciones plu"iales anuales promedio de 0=; a 1;; mm. a6o. %s un agente que a&ecta a los campos de culti"o debido a la cantidad de agua depositada en la superfcie, por lo tanto se determina un grado /ueno. g$ ,ano de obra.2 %l departamento de 8ari$a tiene como población total 0M.111/ hab., su tasa de crecimiento intercensal es de 0.:?, su #rea urbana es de 1<330/ 5 su #rea rural de <0
!or lo mencionado anteriormente se le asigna un grado de )egular. h$
Agua disponible.-
8ari$a pertenece a la cuenca del ío de *a !lata. %l patrón orden de la red de drena$e 5 el régimen de escurrimiento est#n claramente di&erenciados e íntimamente relacionados con las pro"incias fsiogr#fcas de la Bordillera Oriental, el 9ubandino 5 la *lanura Bhaque6a. Desde el punto de "ista de calidad de aguas para riego, se puede decir que la gran ma5oría de los recursos hídricos son de buena calidad, con par#metros ba$os en salinidad 5 sodicidad. %l departamento de 8ari$a cuenta con sistemas de riego entre rudimentarios 5 me$orados, benefciando a cerca de 0/.;;; Hect#reas, el M=? de las &uentes de agua de los sistemas de riego son los ríos mientras que &uentes menores como "ertientes alcanzan el restante =?. !or lo tanto se le asigna un grado de /ueno en cuanto al &actor de agua disponible.
CUADRO N 1.# %ACROLOCALIZACIÓN %TODO DE LOS FACTORES PONDERADOS ENTRE SANTA CRUZ TARIJA GRADO PESO FACTORES RE LEVANTES %U BUENO ASIGNADO %ALO0A) REGULAR BUENO 0A) 0A) 1 Ta*!a =< Ta*!a
1: San'a C*,z
0=
31
M;
0;
<= Ta*!a
/; San'a C*,z
3=
1
1<
0/ San'a C*,z
<: Ta*!a
/;
11
11
<< Ta*!a
//
::
; San'a C*,z
;
;
1;
0; Ta*!a
<; San'a C*,z
=;
3
3
< Ta*!a
1
1: San'a C*,z
0=
M
M
:
13 Ta*!a
0/ San'a C*,z
<=
1
1
2 ` 10M
3
#
%&as de 'omunicaci(n
3
3
<
)endimiento cultural
:
:
0/ San'a C*,z
Temperatura
=
=
1
*isponibilidad de la super+cie Precipitaciones pluviales
Altitud
,ano de obra Agua disponible TOTAL
E4CELENTE
Ta*!a
San'a C*,z Cuente %laboración propia
` 3#
%n el cuadro /.< se muestran los resultados de los &actores ponderados para los dos departamentos de la macrolocalización del )ngenio Azucarero. Del mismo se deduce que la me$or alternati"a de la localización es el departamento de SA6TA ')7Z , 5a que presenta las me$ores condiciones generales para la planta teniendo en cuenta aquellos &actores de inNuencias decisi"as mencionadas anteriormente. 1a +gura que sigue muestra la macrolocalización en un plano de la ubicación del departamento de 9anta Bruz. FIGURA 1. apa del departamento de 9anta Bruz en >oli"ia
PAIS : BOLIVIA DPTO. : SANTA CRUZ
1.3. %ICROLOCALIZACIÓN
1.3.1. U
9anta osa del 9ara es la 1da. 9ección municipal de la pro"incia 9ara ubicada a M; m. al 7oreste de la ciudad de 9anta Bruz de *a 9ierra, *imita al 7orte 5 %ste con la pro"incia Obispo 9antiste"an, al 9ur con el municipio !ortachuelo, al Oeste con lo pro"incia )chilo. %l cuadro siguiente muestra la localización de la planta, identifcando el departamento, la pro"incia, el municipio 5 la comunidad en la que se encontrar# la planta. CUADRO No. 1. *ocalización de 9anta osa del 9ara.
F!8,*a *a en un plano la ubicación de la pro"incia 9ara.
DPTO.: SANTA CRUZ PROVINCIA: SARA
CE%78% %laboración propia. 1.2 que sigue muestra
FIGURA 1. 3 Ebicación Geogr#fca de la Bomunidad 9anta osa del 9ara. 1.3.2. Po<"a!-n
PROVINCIA: SARA SECCIÓN: SANTA ROSA DEL SARA
*a población ma5oritaria del municipio se encuentra concentrada en 9anta osa del 9ara, esta es bilingPe -castellano [ quechua4, aunque también se habla a5mar# 5 guaraní. 9egún el censo del a6o 1;;, el número de habitantes es de =;=1, de los cuales /<3= son mu$eres 5 :=33 son "arones. 8iene una tasa anual de crecimiento intercensal -MM121;;4 de =.1/? -Cuente )7%4. *a ma5or parte de la población en 9anta osa del 9ara es rural con ;M00 habitantes 5 la población urbana es de <M habitantes. %n la zona e@isten también numerosas colonias menonitas establecidas en las últimas décadas, cu5os habitantes se dedican a la agricultura 5 la ganadería, con una producción de deri"ados l#cteos con permanentes demanda en la capital cruce6a. *a ma5oría de los pobladores se dedica principalmente a la acti"idad agrícola
1.3.3. D!'an!a +( "a Co:,n!+a+ a C(n'*o +( I:5o*'an!a *a sección municipal de 9anta osa del 9ara, se encuentra a una distancia de 1 m de la Bapital de !ro"incia, !ortachuelo 5 a M; m de la Bapital Departamental, 9anta Bruz de la 9ierra. %stas ci&ras se presentan en el BEADO 7o. /./.
CUADRO No 1.$ Distancias de importancia. D(+( !ortachuelo -Bapital de !ro"incia4 9anta Bruz de la 9ierra CE%78% %laboración propia.
D!'an!a (n !"-:('*o 1 m M; m
1.3.#. A(!
PROGRA%ACIÓN DE LA PRODUCCIÓN 2 In'*o+,!-n *a programación de la producción consiste en un con$unto de técnicas usadas en el )ngenio Azucarero para asegurar el planeamiento 5 control e&ecti"o en el requerimiento de los materiales, insumos, recursos humano, maquinaria 5 equipoL con ello obtener un alto ni"el de producti"idad industrial 5 así mismo conocer las e@igencias para la nue"a gestión.
P*o8*a:a!-n 5a*a ,<*!* "a 5*o+,!-n G('!-n 2$ %l programa de producción tomando en cuenta la planta equipada con la maquinaria 5 equipo necesarios, operando dos turnos de 1 horas diarias, =0 días al a6o, podría ser capaz de producir apro@imadamente 0;/;;;; qqKa6o de azúcar REUERI%IENTO DE %ATERIA PRI%A E INSU%OS PARA LA
ZAFRA 2$
*os datos estadísticos recolectados de un )ngenio Azucarero en la gestión 1;;1K;0 &ueron los siguientes
D(*!5!-n
Un!+a+ (
To'a"
1 2 3 # $ K 1 1 1 1 2 1 3 1 # 1
Azúcar Ba6a de Azúcar Agua 8ratada Bal Hidratada Azu&re efnado 9oda B#ustica M:? >iopen 131 Cloculante Acido Cos&órico :=?
qq 8on m0 g g Ig Ig Ig Ig
13;<;;; 0=1;;; <<1;; M==0;: 00=;33 :03/ 1:<: /=:3 =/1=3
Acido Blorhídrico Bomercial
Ig
/<
9al Bomún Granulada
Ig
;/MM
mpc
1
I+2hr
100/0< 1
Gas 7atural %nergía %léctrica Grasas
Ig
0=;;
Aceites
*t.
<;;;
9egún los datos mencionados ser#n utilizados para el c#lculo de materia prima e insumos requeridos •
C@","o +( "a :a'(*!a 5*!:a n((a*!a 0aa +( azMa*) *a cantidad de ca6a de azúcar necesaria para producir 0;/;;;; qq de azúcar, de acuerdo al balance de masa ser# 13;<;;; qq de azúcar 0;/;;;; qq de azúcar
0=1;;; 87 de ca6a de azúcar @ T 87 de ca6a Az.
@ T =0;;;; 87. de ca6a de Azúcar.
C@","o +( a8,a '*a'a+a 0:3) *a cantidad de agua tratada de acuerdo al balance de masa ser# 13;<;;; qq de azúcar 0;/;;;; qq de azúcar
<<1;; m0 -agua tratada4 @ T m0 -agua tratada4
@ T =;;M m0 -agua tratada4 •
C@","o +( a" 6!+*a'a+a 08.) *a cantidad de cal hidratada de acuerdo al balance de masa ser# 13;<;;; qq de azúcar 0;/;;;; qq de azúcar
M==0;: Ig. cal hidratada @ T Ig. cal hidratada
@ T 11130: g. de cal hidratada •
C@","o +( az,9*( *(;na+o 08.) *a cantidad de azu&re refnado de acuerdo al balance de masa ser#
13;<;;; qq de azúcar 0;/;;;; qq de azúcar
00=;33 Ig. de azu&re refnado @ T Ig. de azu&re refnado
@ T 03MM1 Ig. de azu&re refnado •
C@","o +( So+a @,'!a K 08.) *a cantidad de soda c#ustica de acuerdo al balance de masa ser# 13;<;;; qq de azúcar 0;/;;;; qq de azúcar
:03/ Ig. de soda c#ustica @ T Ig. de soda c#ustica.
@ T M<3:M Ig. de soda c#ustica •
C@","o +( B!o5(n 223 08.) *a cantidad de >iopen de acuerdo al balance de masa ser# 13;<;;; qq de azúcar 0;/;;;; qq de azúcar
1:<: Ig. de >iopen @ T Ig. de >iopen
@ T 0110 Ig. de >iopen.
C@","o +( o,"an'( 08.) *a cantidad de Noculante de acuerdo al balance de masa ser# 13;<;;; qq de azúcar 0;/;;;; qq de azúcar
/=:3 Ig. de Noculante @ T Ig. de Noculante
@ T 3<=< Ig. de Noculante. •
C@","o +( a!+o 9o9-*!o 08.) *a cantidad de acido &os&órico de acuerdo al balance de masa ser# 13;<;;; qq de azúcar 0;/;;;; qq de azúcar
=/1=3 Ig. de acido &os&órico @ T Ig. de acido &os&órico
@ T /0//< Ig. de acido &os&órico. •
C@","o +( @!+o "o*6&+*!o o:(*!a" 08.) *a cantidad de #cido clorhídrico comercial de acuerdo al balance de masa ser# 13;<;;; qq de azúcar 0;/;;;; qq de azúcar
/< Ig. de acido clorhídrico comercial @ T Ig. de acido clorhídrico comercial
@ T 31= Ig. de acido clorhídrico comercial •
C@","o +( a" o:Mn 8*an,"a+a 08.) *a cantidad de sal común granulada de acuerdo al balance de masa ser# 13;<;;; qq de azúcar 0;/;;;; qq de azúcar
;/MM Ig. de sal común granulada @ T Ig. de sal común granulada
@ T 1;33 Ig. de sal común granulada
•
C@","o +( Ga Na',*a" 0:5) *a cantidad de Gas 7atural de acuerdo al balance de masa ser# 13;<;;; qq de azúcar 0;/;;;; qq de azúcar
1
@ T 1:1; mpc. de Gas 7atural. •
C@","o +( En(*8&a E"Q'*!a 0 H*.) *a cantidad de %nergía %léctrica de acuerdo al balance de masa ser# 13;<;;; qq de azúcar 0;/;;;; qq de azúcar
100/0<1 I^2Hr. de %nergía %léctrica @ T I^2Hr. de %nergía %léctrica
@ T 1/<0M;=M I^2Hr. de %nergía %léctrica. •
C@","o +( 8*aa 08.) *a cantidad de grasas de acuerdo al balance de masa ser# 13;<;;; qq de azúcar 0;/;;;; qq de azúcar
0=;; Ig. de grasas @ T Ig. de grasas
@ T 0M/ Ig. de grasas •
C@","o +( A(!'( 0L!'*o) *a cantidad de aceites de acuerdo al balance de masa ser# 13;<;;; qq de azúcar 0;/;;;; qq de azúcar @ T <=13 Ig. de aceites.
<;;; Ig. de aceites @ T Ig. de aceites.
CUADRO .1 Buadro esumen de programación de producción de los requerimientos de materia prima e insumos para la za&ra 1;;/K;3 PROGRA%ACIÓN DE PRODUCCIÓN %ENSUAL 0ZAFRA) PARA EL AO 2$ DESCRIPCIÓN
Un!+a+(
J,"!o
A8o'o
S(5'!(:<*(
O',<*(
No7!(:<*(
To'a"
1 Azúcar
q.q.
/1;;;;
/1;;;;
/;;;;;
/1;;;;
/;;;;;
0;/;;;;
2 Ba6a de Azúcar
8on
0;;;;
0;;;;
0;;;;;
0;;;;
0;;;;;
=0;;;;
3 Agua 8ratada
m0
;0=
;0=
M:;:
;0=
M:;:
=;;M
# Bal Hidratada
g
<<:001
<<:001
<00:3;
<<:001
<00:3;
11130:
Azu&re efnado
g
3/:0;
3/:0;
3<0=
3/:0;
3<0=
03MM1
$ 9oda B#ustica M:?
Ig
M1;/
M1;/
:=:/
M1;/
:=:/
M<3:M
>iopen 131
Ig
/=0
/=0
/01
/=0
/01
0110
Cloculante
Ig
=;
=;
=;
3<=<
K Acido Cos&órico :=?
Ig
1:MM
1:MM
1<:0
1:MM
1<:0
/0//<
1 Acido Blorhídrico Bomercial
Ig
<3
<3
<1
<3
<1
31=
11 9al Bomún Granulada
Ig
1<=01
1<=01
103<
1<=01
103<
1;33
mpc
=3<
=3<
==0;
=3<
==0;
1:1;
=0=/M00
=0=/M00
=:<1M
=0=/M00
=:<1M
1/<0M;=M
12 Gas 7atural 13 %nergía %léctrica
I+.2hr
1# Grasas
Ig
:;0
:;0
333
:;0
333
0M/
1 Aceites CE%78% %laboración propia.
*t.
M3
M3
:::
M3
:::
<=13
1.3.. REUERI%IENTO DE SUPERFICIE PARA EL SE%BRADIO DE LA CAA DE AZ/CAR =/1//<3.= 87. de ca6a de azúcar =0;;;; 87. de ca6a de azúcar
1M0<0 Has. @ T Has.
@ T 1:=1=.0 Has. 1.3.$. REUERI%IENTO DE RECURSOS HU%ANOS PARA LA ZAFRA 2$ %l requerimiento del personal en la planta se ha estimado 7umero de personal 8écnico 01 7umero de personal Administrati"o 0M 7úmero de Obreros M; 7úmero de personal e"entual 00M 1.3.. TOTAL REUERI%IENTO DE %AUINARIAS EUIPOS PARA LA 2$ 1.3..1. R((5!-n "a aa +( azMa* < balanzas •
1.3..2. P*(5a*a!-n +( "a aa +( azMa* mesa alimentadora 0 cortadoras de ca6a de azúcar-pica2ca6a4 desfbrador • • •
1.3..3. %o"!(n+a 3 molinos de rodillos -8rapiches4 0 tanques receptores de $ugo • •
1.3..#. C"a*!;a!-n torre de sul&atación clarifcador de $ugo continuo • •
1.3... E7a5o*a!-n e"aporadores continuo 1.3..$. Co!:!(n'o 1 8achos de cocimiento •
•
1.3... C*!'a"!za!-n cristalizadores •
1.3... C(n'*!9,8a!-n 10 centri&ugadoras •
1.3..K. S(a+o 0 secadores •
1.3..1. En7aa+o 0 silos de almacenamiento 0 balanzas < m#quinas costuradoras de bolsas • • •
ZAFRA
2. DESCRIPCIÓN DE LAS PRINCIPALES %UINAS EUIPOS CON UE CUENTA EL INGENIO AZUCARERO 2.1. D(a*8a = a"!:(n'a!-n +( aa *os paquetes de ca6a llegan en camionesL cada paquete tiene alrededor de =;; g. de ca6aL la descarga se la hace a tra"és de grúas como ser 1) La 8*Ma a(*a = 2) La 8*Ma +( 5,(n'(.
1) La 8*Ma a(*a est# constituida por un m#stil met#lico, montado sobre un pi"ote 5 que puede girar sobre toda la circun&erencia. %ste m#stil "ertical lle"a a una cierta altura un brazo horizontal con rodamientos sobre los cuales puede ir 5 "enir un carro que lle"a 1 poleas. En cable pasa por estas poleas 5 pende entre ellas &ormando así una honda que lle"a una placa en la cual se engancha, indistintamente la barra o la ara6a. %l operador se mantiene dentro de una cabina, f$a en la base del m#stil, que contiene el motor del mo"imiento pi"otante 5 los malacates de los di"ersos cables del carro. De acuerdo al modo de sustentarse, estas grúas pueden ser a) G*Ma +( a<"( = <) G*Ma +( a,'o('a<"(. a) G*Ma +( a<"( %s el modelo m#s ligero, estando la estabilidad de la grúa asegurada por los cables tensores f$os a una corona situada en la e@tremidad superior del m#stil. %stos cables, para permitir la rotación del brazo, deben f$arse al suelo a una gran distancia del e$e de la grúa. <) G*Ma a,'o('a<"( 9on notablemente m#s pesadas 5 m#s macizas, pero e"itan las molestias 5 los peligros de los cables que obstaculizan la circulación en el patio 5 que son di&íciles de disponer con"enientemente. 2) La 8*Ma 5,(n'( este tipo de grúa es adecuado para patios largos u angostos que no tiene espacio sufciente para permitir e giro de la grúa. %n ocasiones es sufciente contar con un simple arco, con solo 1 mo"imientos, de ele"ación 5 trans"ersal, en un solo plano "ertical que desde luego sir"e únicamente para descargar camiones sobre el conductor sin ser capaz de almacenar la ca6a en el patio. FIGURA 11.1 Grúa ca6era
2.2. Con+,'o* +( aa %l conductor de ca6a, a menudo descrito como la banda de ca6a, es el tablero mo"edizo que lle"a la ca6a a la &#brica 5 que asegura la alimentación de los molinos transport#ndola del patio a la desmenuzadora. Bomo una alimentación e&ecti"a de la desmenuzadora tiene una tol"a ele"ada 5 5a que la ca6a pasa del ni"el del patio a aquel de la tol"a, el conductor lle"a siempre una parte ascendenteL por tanto las partes del conductor son !arte horizontal, !arte )nclinada 5 *a cabeza a la llegada de las ca6as sobre la desmenuzadora.
FIGURA 11.2 Bonductor de Ba6a
2.3.
C,6!""a a(*a *as cuchillas ca6eras son una parte útil del equipo, porque con la ca6a entera no es posible alimentar regularmente a la desmenuzadora. %l traba$o de las cuchillas con"ierte a las ca6as enteras en un material &ormado por pedazos cortos 5 peque6os, &ormando una masa compacta que cae &#cilmente en la tol"a de alimentación. %n el T*a5!6( 2 se distinguen los siguientes tipos de cuchillas - C,6!""a 5*(5a*a+o*a 1 modelo Arel I0, /; cuchillas f$as con flo, accionadas por una turbina - C,6!""a 5*(5a*a+o*a 2 modelo CB>, <; cuchillas tipo Carrel, accionadas por un motor eléctrico - C,6!""a aa, con flo, 01 cuchillas, accionadas por motor eléctrico - C,6!""a 2 cuchillas pica ca6a, tipo Arel I0, con flo, 0M cuchillas, accionadas por motor eléctrico - C,6!""a 3 tipo Arel I0, sin flo tipo martilleo, 0M cuchillas, accionadas por motor elétrico.
FIGURA 11.3 !ica Ba6a
2.4. %o"!no +( '*a5!6( %n el T*a5!6( 2 se cuento con tres molinos 5 sus características se e@plican a continuación - P*!:(* %o"!no %l ra5ado de la masa superior 5 de la masa de salida es 1 <;_ =
Otro equipo utilizado en el )ngenio Azucarero es la T,*
2.7. D!9,o* %n sí, el di&usor es un inmenso ca$ón met#lico, dentro del cual a"anza un transportador que lle"a un colchón de bagazo de espesor uni&orme, el mismo que primero ha pasado por el primer molino del trapiche nue"o.
%n toda longitud de di&usor, de un e@tremo a otro, el bagazo abundantemente ba6ado en sentido contrario a su paso, en principio por agua caliente 5 $ugo diluido los cuales atra"iesan el colchón de bagazo 5 el transportador ca5endo en una tol"a, de donde una bomba los recoge regando en &orma de llu"ia. *a etapa siguiente, consiste en la operar#n de repetir en las M tol"as. 9e produce así por la"ado, un agotamiento del bagazo -en términos de sacarosa4 llamado $ugo de di&usión. !ara la circulación del $ugo. cuenta con tres grupos de bombas triples -GA, G2>, G2B4. %l transportador de parrilla se mue"e a una "elocidad mu5 ba$a -mas o menos ;.1 mKmin.4 accionada por un motor eléctrico. Bomo parte complementaria del di&usor se encuentran los siguientes equipos 2 = calentadores multitubulares 2 clarifcador continuo 2 1 tanques receptores de $ugo 2 transportador de cinta de bagazo agotado 2.8. Co",:na +( S,";'a!-n 9e utilizan 6o*no *o'a'o*!o para quemar el azu&re, alcanzando una temperatura de 01;20=; B en el interior del horno 5 girando a una "elocidad de ;.=2;./ rpm 5 &ormando de esta manera el dió@ido de azu&re. 9e utiliza de igual manera un ,<"!:a+o* donde el gas 9; 1 se tiene que en&riar con agua, 5a que el gas no debe entrar a la columna de sulftación con una temperatura menor a los 1;; B. La 'o**( +( ,";'a!-n consiste en una columna cilíndrica en cu5o interior cuenta con una serie de platos met#licos con per&oraciones o casquetes por los cuales el gas 9; 1 subir# por la acción de un e5ector 5 el $ugo de la ca6a descender# por la acción de la &uerza de gra"edad &ormando de esta manera el #cido sul&uroso con el agua del $ugo.
F!8,*a 11. 8orre
2.9. Ena"a+o*a Bonsiste en un mec#nica con el buena mezcla del así el sulfto de encuentra mu5 columna de 2.10. Ca"(n'a+o*( +( ,8o
de 9ulftación
tanque con agitación ob$eti"o de realizar una $ugo sulftado 5 &ormar calcioL este tanque se enseguida de la sulftación
Bomo su nombre lo dice el ob$eti"o de estos equipos es el de calentar el $ugo 5a sea entre ;<2;/B, para su clarifcado posterior, entre =2:B, para su e"aporación posterior o entre :32M;B, para el caso del melado para su clarifcado correspondiente. *os calentadores tienen las siguientes partes 2 Ca"an+*!a multitubular 2 %a:5a*a = 5ao que obligan al $ugo a pasar un cierto número de "eces de arriba hacia aba$o 2 En'*a+a = a"!+a del $ugo 2 En'*a+a del "apor 5 a"!+a del condensado 2 V@"7,"a +( !(**( = 7@"7,"a +( a!*( 2 En7o"7(n'( (>'(*!o* de todo el calentador generalmente de l#mina 2 R(7('!:!(n'o !n'(*!o* 5 las 'a5a tanto superior como in&erior son de &undición 2 T,
2.11. C"a +(" %l
*!;a+o* ,8o
clarifcador es un decantador continuo, &ormado por un tanque al que se le hace llegar de manera regular 5 continua el $ugo por decantar. *os di"ersos clarifcadores son an#logos en sus principios de operación 5 no "arían m#s que en detalles. *a capacidad de los clarifcadores est# determinada por el '!(:5o +( *(!+(n!a necesario para la sedimentación 5 clarifcación del $ugo *as partes de un clarifcador son las siguientes 2 E( (n'*a", que gira lentamente -apro@. 1 re5Kmm4, que lle"a l#minas raspadoras que barren lentamente el &ondo de los compartimientos. 2 E" o:5a*'!:!(n'o ""a:a+o +( F"o,"a!-n al cual llega el $ugo por decantar 5 de donde se elimina la espuma que sobrenada hacia un peque6o canal lateral de e"acuación. 2 Lo o:5a*'!:!(n'o, que se comunican entre sí 5 donde en cada uno la cachaza que se deposita se empu$a lentamente hacia el centro donde cae por un orifcio anular al &ondo del aparto descendiendo a lo largo 5 al e@terior del tubo central 2 %l $ugo claro sale del tubo de cada compartimiento por "arios tubos que se comunican a una aa +( ,8o, en la que su gasto se a$usta con la a5uda de un tubo que corre sobre la e@tremidad de la tubería, f$ando el ni"el de derrame. 2 *as cachazas se toman de la parte in&erior 5 el $ugo claro sale a la parte superior de una a:5ana C por re"alse, esto es fltración del $ugo ascendente a tra"és de la corriente descendente del precipitado decantado. FIGURA 11. Blarifcador de ]ugo
2.12.
F!"'*o +( "a a6aza *os fltros de cachaza son tambores rotarios cu5a superfcie cuenta con telas met#licas con fnas per&oraciones 5 en su interior dispone de una red de ca6erías que permiten e&ectuar la succión mediante el "acío que se e@trae de gases incondensables. %l fltro est# pro"isto de un distribuidor de "acío -cabezal4 para distribuir ba$o "acío 1;; mn Hg4, alto "acío -=;; mn Hg4 5 hacer quiebre de "acío en di&erentes sectores del perímetro del tambor a medida que gira. *a cachaza e@traída del fltro se utiliza para la producción del >io2Abono, 5 sale con una !ol de .=21?
FIGURA 11. Ciltro de la Bachaza
2.13. E %l principal
7a5o*a+o*( ob$eti"o de un e"aporador es el de quitarle al $ugo la cantidad de agua que tiene 5 trans&ormarlo en $ugo puro sin agua que se pueda cocer para obtener azúcar a partir de él. *as partes principales de un e"aporador son las siguientes 2 E" ,(*5o, &ormado por un cilindro "ertical montado sobre la calandria multitubular a tra"és de la cual se e&ectúa el cambio de temperaturaL este cuerpo est# hecho de l#minas de aceroL la altura del cuerpo puede ser de .=2 1 "eces la longitud de los tubos -según los americanos4 5 de 0.=2< m -según los europeos4Lel di#metro del cuerpo puede ser de m 1 por cada <;; m 0Kh de "apor producidoL por la parte superior del cuerpo sale el "apor "egetal 5 se dirige hacia el siguiente cuerpo. 2 %!*!""a, de algunos son circulares, de otros son rectangulares, pro"istas de "idrio mu5 grueso encerradas entre el en"ol"ente 5 un chasis de cobre atornillado 5 con $untas mu5 el#sticas interpuestas. 2 La a"an+*!a, consta de un tubo central grueso cu5o ob$eto es lle"ar al &ondo el $ugo que se pro5ecta sobre la placa superiorL este tubo también se utiliza para recibir el $ugo concentrado 5 e"acuado hacia &uera del e"aporadorL la calandria consta también de multitubos que son de acero ino@idable 2 Lo o'*a 5a*'( on entrada 5 salida del $ugo, salida de gases incondensables, salida del "apor del $ugo 5 salida de condensados.
FIGURA 11.K %"aporadores
2.14. T
a6o +( Co!:!(n'o %l ob$eti"o de los tachos de cocimiento como su nombre lo dice es el de cocer el melado para obtener los granos de azúcar 5a cristalizados para luego a tra"és de otros procesos posteriores obtener azúcar 5a sea blanca o cruda. *os tachos traba$an al "acío 5 su principio es an#logo al de un e"aporador %l tacho de tipo calandria posee tubos m#s cortos 5 de ma5or di#metro 5 sus partes principales son 2 La a"an+*!a que puede ser !lana 5 f$a, con un tubo centralL 9uspendida Notante o de canastaL De placa inclinada, esta puede ser f$a o suspendida 2 Lo ',
2.15. C*!'a"!za+o*( %l cristalizador ordinario es un simple tanque de acero de sección e E pro"isto de un agitador mec#nico que permite mantener a la masa en un mo"imiento lento 5 continuo. *a "elocidad de rotación en el e$e es de una "uelta en minuto <= segundos. *a potencia necesaria para el cristalizador, depende de su "elocidad de rotaciónL se estima apro@imadamente hpK0; m 0 de masa cocida. *a capacidad unitaria de los cristalizadores o la capacidad de cada unidad deben f$arse en proporción al tama6o de los tachosL 5 se debe tener en cuenta que no es con"eniente mezclar en un cristalizador la masa cocida de dos tachos di&erentes, pero sí se puede hacer que dos cristalizadores sir"an a un solo tacho. FIGURA 11.1 Bristalizador
2.16. C(n'*!9,8a %l ob$eto de la centri&uga es el purgado o centri&ugado que consiste en separar os cristales de azúcar de las mieles. 8odas las centri&ugas azucareros est#n basadas en la m#quina de ^eston, amada así por el nombre del ingeniero brit#nico que la creó. *a centri&uga consiste en una canasta cilíndrica dise6ada para recibir la masa cocida por tratar 5 colocada en un e$e "ertical en cu5o e@tremo superior se encuentra el motor o la toma de &uerza que mue"e a la m#quina. *a canasta est# per&orada con numerosos orifcios que permiten el paso de las mieles 5 est# pro"ista de anillos circulares que resisten la &uerza centri&ugaL la canasta est# guarnecida con una molla de metal que retiene el azúcar 5 de$a casar las mieles. %n general se emplean "arias centri&ugas para cada tipo de azúcar que se "a a obtener &ormando una batería 5 distribuidas en una línea. *a "elocidad que normalmente alcanza la centrí&uga es de =;21;; rpm.
!ara la azMa* R(;na+a I II III se utilizan las centri&ugas 2 12 odelo <1, con "ariador de &recuencia, electrónica, comandada por !*B. 2 3 odelo <, con comando de tar$eta electrónica. !ara la azMa* *,+a 0*,
FIGURA 11.11 Bentri&ugas
2.17. S(a+o* 9e dispone de dos tipos de secador uno para la azúcar blanca refnada 5 otro para la azúcar cruda. E" (a+o* (n9*!a+o* +( azMa* <"ana *(;na+a es un tambor rotatorio horizontal donde una serie de repisas estrechas en el interior del cilindro dispuestos en &orma helicoidal ele"an el azúcar 5 la de$an caer a medida que gira el tambor a tra"és una corriente de aire caliente en paralelo con el Nu$o de azúcar con el fn de e@traerle la humedad, esta primera parte del tambor se llama zona secadora. 9e utiliza aire fltrado que se hace pasar por un radiador de "apor -que utiliza "apor escape de .= g.Kcm 1 de presión4 para calentar el aire entre :; a := BL e2c corriente de aire se realiza mediante un "entilador de e@tracción de pol"o de azúcar por lo que se introduce a un cilindro "ertical llamado mata pol"illo. %l azúcar seca continúa a"anzando por el tambor rotati"o -a la segunda parte del tambor que se llama zona en&riadora4 en contracorriente con aire fltrado a temperatura ambiente donde a medida que "a a"anzando se "a en&riando, para luego llegar a tamiz rotatorio donde se separan los terrones grandes 5 los conglomerados -se los de"uel"e al proceso re&undiéndoles4 de azúcar blanca comercial, el cual sale seca, en&riada 5 tamizada. *a humedad del azúcar a la salida del secador es de ;,;< ? con una temperatura ma5or a la temperatura ambiente. Buando se tenga que poner en marcha el secador de azúcar se debe calentar <= minutos antes de meter azúcar. *a "elocidad del tambor rotatorio del secador gira a una "elocidad de <1 rpm. %l tiempo de residencia del secador es de 1; minutos o sea es el tiempo para llenarse 5 traba$ar normalmente. 9e deben limpiar 5 la"ar periódicamente los fltros de entrada de aire caliente 5 de entrada de aire &río para no ba$ar la efciencia del secador de azúcar. %stos fltros de aire e"itan la entrada de pol"o 5 micro organismos al azúcar. %l azúcar seca en&riada es depositado en los silos, ba$o los cuales est#n instaladas balanzas electrónicas con peso regulable para en"ases de
pol"illo, quedan atrapadas 5 se dilu5en ca5endo a la porte in&erior donde el agua se "a concentrando &orm#ndose $arabeL cuando esté en una concentración de entre 1; a 0; >@, se debe bombear este $arabe a re&undidores de azúcar. Buando el $arabe est# en estas concentraciones, 5a pierde a capacidad de Disol"er el pol"illo que entra al cilindroL nue"amente se "uel"e a cargar el "olumen de agua caliente en el &ondo del cilindro para "ol"er a poner en circuito cerrado el la"ador de pol"illo. %l (a+o* (n9*!a+o* +( azMa* *,+a, es una tambor rotatorio horizontal en el cual circula aire caliente en paralelo con el Nu$o de azúcar cruda, con el fn de e@traerle la humedad %l aire del medio ambiente es inducido por un "entilador a pasar por un radiador calentado con "apor "i"o de Baldera -presión de 1 g.Kcm 14 donde el aire es calentado entre 3; a :;B, el cual entra en contacto con el azúcar crudo que "a c2mando cortinas por el sistema de baldes dispuestos en &orma helicoidal dentro del secador, al término del cual la humedad de azúcar -agua4 pasa al aire caliente, saliendo el azúcar crudo del secador con ;. a ;.1 ? de humedad 5 con !ol. de M:.< a MM.1 ?. %n el e@tremo fnal del secador se tiene un "entilador de tiro &orzado que e@trae el pol"illo o azúcar fno para introducirlo al la"ador de pol"illo -matapol"illo4. Buando se tenga que poner en marcha el secador de azúcar se debe calentar minutos antes de meter azúcar. FIGURA 11.12 9ecador
2.18. Ca"+(*a %n esta sección se tienen los equipos necesarios para producir "apor, que se lo utiliza ampliamente, tanto para generar propio energía eléctrica en los turboalternadores, como para mo"er los trapiches, e"aporar el $ugo, etc. 8odos los hornos de estas calderas est#n dise6ados para utilizar bagazo como combustibleL en algunas calderas se quema también le6a, &uel oil 5 gas. %n las calderas generadoras de "apor, est#n constituidas adem#s del horno, por domos conectados entre sí por gran cantidad de ca6os, recalentadores, economizadores, precalentadores de aire, sistemas de tira$e e instrumentos de regulación. Basi el ;;? del agua consumida en esta sección, es de condensados de la e"aporación, tachos, etc., solamente cuando &alta esta por algún moti"o especial, se hace necesario utilizar agua ablandada en la planta de Agua del )ngenio
P*!n!5a"( '!5o +( Ca"+(*a *os principales tipos de calderas o los m#s conocidas en nuestro medio son las calderas Acuotubulares 5 las calderas Humo tubulares. 1. Ca"+(*a A,o',<,"a*(.2 %ste tipo de caldera tiene como principal característica que el Nuido que "a a ser con"ertido en "apor, que por lo general es agua tratada o agua ablandada, circula por los tubos 5 el aire o humo caliente pro"eniente de la combustión de los di&erentes combustibles circula por la parte e@terior de los tubos. 2. Ca"+(*a H,:o ',<,"a*(.2 *as calderas humo tubulares son lo contrario de las calderas Acuotubulares, 5a que en este tipo de calderas es el aire caliente el que circula por los tubos 5 el Nuido o líquido circula por la parte e@terior de los tubos.
CONCLUSIÓN •
•
•
•
*a implementación de un )ngenio Azucarero en la ciudad de 9anta Bruz, siendo este el departamento de ma5or producción de la materia prima -Ba6a de Azúcar4 a ni"el nacional, la planta se ubicar# en la pro"incia 9ara en la sección San'a Roa +(" Sa*a por ser una zona que satis&ace todos los &actores de localización. %l crecimiento sostenido de la industria azucarera nacional llega a satis&acer la demanda interna del azúcar. %n consecuencia, estando 5a compensada la demanda interna del azúcar, la producción del )ngenio Azucarero ser# destinada a la e@portación. %l #rea geogr#fca del mercado seleccionado a la e@portación del producto terminado comprende al país de C6!na, debido a su creciente consumo 5 restringida producción causada por la limitada superfcie del culti"o de ca6a de azúcar 5 de remolachaL J esto con"ertir#n a Bhina en el ma5or importador de azúcar del mundo. *a producción de azúcar en la temporada 1;;/21;;3 destinados a la e@portación al mercado de Bhina &ue de =0;;; de toneladas abarcando un /.1? en sus importaciones, el producto tiene una gran e@pectati"a de obtener esta plaza constante dentro del mercado de consumo de Bhina.
FIGURA 1.# Bamino principal o carreteras 5 "ías &érreas de la comunidad de 9anta osa del 9ara
2.1.1. Con+!!on( O*o8*@;a. %n su 8opogra&ía se obser"an planicies en &orma de grandes terrazas. %ste municipio esta ubicado en la zona geológica denominada llanura Bhaco2>eniana, que se encuentra entre la &a$a sub2andina 5 el escudo chiquitano. 8iene una altitud de 1:M metros sobre el ni"el del mar. FIGURA 1. 9uperfcie de tierra aptas para el culti"o
%l cuadro siguiente, resume las características orogr#fcas sobresalientes de la región. CUADRO No. 1. Orogra&ía de 9anta osa del 9ara. FISIOGRAF?A !lanicies en &orma de grandes terrazas ALTITUD
1:M m.s.n.m.
TIPO DE BOSUE
8ropical húmedo
ZONA
*lanura Bhaco2>eniana
m#s
CE%78% %laboración propia. 2.1.2.
Con+!!on( H!+*o"-8!a
*os ríos m#s importantes que atra"iesan el unicipio de 9anta osa del 9ara son 2 !iraí, 2 !alacios 2 !alometillas Buenta con lagunas como la de 2 9anto Domingo 2 9an !astor 2 ]uan Bhulo. 2.1.3. Con+!!on( C"!:@'!a %l clima es húmedo sub2tropical, con una temperatura media anual de 1<_ B Bomo se aprecia en el BEADO 7o. /.<, en la Bomunidad de 9anta osa del 9ara, presenta una precipitación plu"ial de .=;; mm. CUADRO No. 1. Aspectos Blim#ticos de 9anta ita. TE%PERATURA 0C) edia anual 1<_B PRECIPITACIÓN =;; mm anuales promedio PLUVIAL CE%78% %laboración propia. 2.1.#. R(,*o Eon-:!o Bomo 5a mencionamos, la principal acti"idad económica es la agrícola, las tierras son aptas para la producción pecuaria 5 &orestal. *os principales culti"os son arroz, maíz, so5a, &ré$ol, 5uca 5 pl#tano destinados principalmente al consumo internoL los e@cedentes de arroz son comercializados. *a acti"idad pecuaria se en&oca a la cría de ganado bo"ino a"es de corral, cerdos, o"inos 5 caprinos. *a ganadería menor est# destinada al consumo doméstico. !or la e@istencia de recursos &orestales la población se dedica al traba$o en aserraderos 5 carpinterías. Di"ersas especies de #rboles maderables pro"een de materia prima para la construcción. *a reser"a &orestal %l Bhoré &acilita el desarrollo de una "ariada Nora 5 &auna. %l municipio cuenta con un !lan de Eso del 9uelo -!*E94 5 uno de ordenamiento territorial -7orte de 9anta osa4. %@isten propuestas para implementar sistemas de producción sostenibles -ane$o de bosque, sistemas sil"opastoriles 5 agrosil"opastoriles4. 9anta osa tiene un potencial Hidrocarburí&ero, especialmente de gas natural, esto puede apro"echarse en sistemas reno"ables, tales como biog#s, energía eólica, hídrica 5 solar. %l potencial pecuario es notable, sobre todo para la producción de leche 5 quesoL en este sentido e@isten pro5ectos orientados al incremento de la producción 5 la construcción de lecherías. %n la agropecuaria es destacable el potencial en el culti"o de arroz.
