Cmi PERSPECTIVAS Metodologia

Universidad Nacional “Hermilio Valdizan” - Huánuco

Facultad de Ingeniería Industrial y de Sistemas - E.P. Ingeniería UNIVERSIDAD NACIONAL

“HERMILIO VALDIZAN”

FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS E.P. INGENIERÍA INDUSTRIAL

TERMODINAMICA APLICADA VISITA A LA “CASA HACIENDA CACHIGAGA” “COMBUSTIÓN”

PRÁCTICA N° 01

DOCENTE

:

Mg. BALLARTE ZEVALLOS, Óscar

INTEGRANTES

:

ACOSTA ALVINO, Analiz RAMIREZ MASGO, Rider

FECHA

:

FECHA DE ENTREGA :

26 de abril del 2018 04 de mayo del 2018

HUÁNUCO-PERÚ 2018


Facultad de Ingeniería Industrial y de Sistemas - E.P. Ingeniería

Contenido OBJETIVO ...................................................................................................... 3 MARCO TEORICO ......................................................................................... 3 2.1 COMBUSTION .......................................................................................... 3 2.2 PROCESOS .............................................................................................. 3 MATERIALES Y EQUIPOS ............................................................................. 5 a). Molienda: ............................................................................................... 5 b). Trapiche ................................................................................................. 5 c). Paila ....................................................................................................... 5 d). Reboiler .................................................................................................. 5 e). Rectificador ............................................................................................ 5 f). Mosto ..................................................................................................... 6 g). Bagazo ................................................................................................... 6 PROCEDIMIENTOS EMPLEADOS ................................................................ 7 4.1 Proceso de la obtención del etanol (Aguardiente) ........................................ 7 CALCULOS ..................................................................................................... 3 OBSERVACIONES ......................................................................................... 4 CONCLUSIONES ........................................................................................... 4 RECOMENDACIONES ................................................................................... 5 ANEXOS ......................................................................................................... 5 BIBLIOGRAFIA ............................................................................................. 9

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OBJETIVO

Conocer el proceso artesanal de la extracción del etanol (alcohol etílico) conocido comúnmente como aguardiente de caña de azúcar de la empresa “ Casa Hacienda Cachigaga”



MARCO TEORICO 2.1 COMBUSTION La combustión es el conjunto de procesos fisicoquímicos por los cuales se libera controlada parte de la energía interna del combustible. Una parte de esa energía se va a manifestar en forma de calor y es la que a nosotros nos interesa.

2.2 PROCESOS a). Destilación: Es el proceso de separar las distintas sustancias que componen una mezcla líquida mediante vaporización y condensación selectivas. Dichas sustancias, que pueden ser componentes líquidos, sólidos disueltos en líquidos o gases licuados, se separan aprovechando los diferentes puntos de ebullición de cada una de ellas, ya que el punto de ebullición es una propiedad intensiva de cada sustancia, es decir, no varía en función de la masa o el volumen, aunque sí en función de la presión. La fermentación alcohólica es un proceso b). Fermentación: biológico de fermentación en plena ausencia de aire (oxígeno - O2), originado por la actividad de algunos microorganismos que procesan los hidratos de carbono (por regla general, azúcares: por ejemplo, la glucosa, la fructosa, la sacarosa, es decir, cualquier sustancia que tenga la forma empírica de la glucosa, es decir, una hexosa) para obtener como productos finales: un alcohol en forma de etanol (cuya fórmula química es: (CH3-CH2-OH), dióxido de carbono ( CO2) en forma de gas y moléculas de adenosín trifosfato (ATP) que consumen los propios microorganismos en su metabolismo celular energético anaeróbico. El etanol resultante se emplea en la elaboración de algunas bebidas alcohólicas, tales como el vino, la cerveza, la sidra, el cava, etc. La fermentación alcohólica tiene como finalidad biológica proporcionar energía anaeróbica a los microorganismos unicelulares (levaduras) en ausencia de oxígeno a partir de la glucosa. En el proceso, las levaduras obtienen energía disociando las moléculas de glucosa y generan como desechos alcohol y CO2. Las levaduras y bacterias causantes de este fenómeno son microorganismos muy habituales en las frutas y cereales y contribuyen en gran medida al sabor de los productos fermentados (véase evaluación sensorial).



c). Operación: Se llama a cualquier proceso físico de transformación donde puede existir un intercambio de energía de tipo físico, de una materia prima en otro producto de características diferentes. Se entiende que los procesos de transformación en general y las operaciones unitarias, en lo particular, tienen como objetivo el modificar las condiciones de una determinada cantidad de materia en forma más útil a nuestros fines. Esta transformación puede realizarse de distintas formas: modificando la masa o composición del cuerpo primario ya sea mezclándolo, separándolo o haciéndolo reaccionar químicamente; modificando la calidad de la energía que posee el cuerpo en cuestión, ya sea por enfriamiento, vaporización, aumento de presión; modificando las condiciones relativas a la cinética del cuerpo primario, ya sea aumentando o disminuyendo su velocidad o modificando la dirección que tiene en el espacio d). Proceso: Los procesos industriales, son actividades que se llevan a cabo para transformar materias primas y convertirlas en diferentes clases de productos. A través de un proceso industrial se pueden alterar las diversas características de la materia prima, como su tamaño, su forma o su color. Un proceso industrial o proceso de fabricación es el conjunto de operaciones unitarias necesarias para modificar las características de las materias primas.Dichas características pueden ser de naturaleza muy variada tales como la forma, la densidad, la resistencia, el tamaño o la estética. e). Etanol: El alcohol etílico o etanol es un compuesto químico orgánico que usualmente se extrae de la caña de azúcar y que, además de su uso para bebidas y aplicaciones industriales, en las últimas décadas ha sido utilizado como combustible en mezclas con la gasolina, las que se conocen como gasohol. El etanol es un líquido incoloro, de olor agradable, soluble de agua en todas las proporciones. Este alcohol es un líquido multiuso por decirlo así debido a que se aplica para la elaboración de resinas, pegamentos, solventes, etc. Este hace que su implementación en cualquier ámbito sea valorado en gran manera y es considerado como el segundo liquido más importante después del agua.

f). Panela: Es un alimento cuyo único ingrediente es el jugo de la caña de azúcar que es secado antes de pasar por el proceso de purificación que lo convierte en azúcar moreno (o mascabado). Para producir la panela, el jugo de caña de azúcar es cocido a altas temperaturas hasta formar una melaza bastante densa, luego se pasa a unos moldes en forma de prisma donde se deja secar hasta que se solidifica o cuaja.

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MATERIALES Y EQUIPOS a). Molienda: La molienda es un proceso que consiste en extraer jugos de diversos productos de la tierra como la caña de azúcar o la uva. En el caso de la caña de azúcar, la molienda es el paso previo a la elaboración del etanol (aguardiente). También se refiere a la pulverización y a la dispersión del material sólido. Pueden ser granos de cereal, uva, aceitunas, café etc. en productos de alimentación. Aunque también pueden ser piedras o cualquier otro material sólido. b). Trapiche: Un trapiche es un molino utilizado para extraer el jugo de determinados frutos de la tierra, como la aceituna o la caña de azúcar. El Trapiche es un molino en el cual se usaba como fuerza motriz a los animales, aunque hoy se sigue aplicando ese nombre a algunas industrias, a pesar de que ya no se usan animales. c). Paila: Una paila es una sartén de metal o de cerámica, grande, redonda y poco profunda. Este utensilio tiene diferentes usos en los diferentes países, sirve para calentar, de sartén para freír, fuente plana para asar alimentos o servir en mesa. d). Reboiler : Los Reboilers son equipos de producción de vapor cuyo funcionamiento parte de la transmisión de calor procedente de una fuente auxiliar de vapor y de la recuperación del condensado que se introduce directamente en el equipo. El cuerpo del Reboiler, en disposición horizontal, alberga en su interior un haz de tubos por dónde circula el vapor de la fuente auxiliar, diseñados específicamente para trabajar en las condiciones de caudal, presión y temperatura. Dicho haz tubular está sumergido en su totalidad en el condensado recuperado que absorberá el calor cedido por la f uente para la generación de vapor. Dicho vapor queda almacenado en la cámara de vapor del equipo para su posterior paso a la línea de proceso. e). Rectificador : En el proceso donde se nivela los grados Brixs del jugo de caña de azúcar para luego transporta a las fermentadoras.

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f). Mosto: Es el zumo de la caña de azúcar que contiene diversos elementos, se considera una de las primeras etapas de la preparación de aguardiente.

g). Bagazo: Sustancia que se obtiene después de la extracción del zumo de la caña de azúcar, sirve como combustible para realizar la destilación del etanol.

IMAGEN 1 VARIACION DE COLOR DEL FUEGO EN GRADOS KELVIN

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PROCEDIMIENTOS EMPLEADOS 4.1 Proceso de la obtención del etanol (Aguardiente)

MOLIENDA TRAPICHE

TAMIZADO

RECTIFICACIÓN DEL BRIX

FOCULACION

FERMENTACIÓN

DESTILACIÓN



Trapiche: Se introduce la caña al trapiche ecológico, impulsado por la fuerza del agua, el cual tritura el producto y extrae el zumo y es llevado a la siguiente operación a través de tuberías.



Tamizado: Esta operación consiste en separar la parte solida de la liquida que quedó después de la molienda a través de varios tamices



Rectificador de brix: Es rectificar el nivel de dulzura ya sea añadir ebullir el líquido para que aumente el dulce o añadir agua para disminuir.

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Facultad de Ingeniería Industrial y de Sistemas - E.P. Ingeniería 

Foculación: Añadir la levadura al líquido con el nivel de dulce correcto y temperatura adecuada fermentación



es el medio adecuado para que empiece la

Fermentación: El pasar del tiempo aproximado de un mes para que se añeje en barricas de roble y alcance el punto adecuado



Destilación: Se aprovecha los putos de ebullición pues el agua ebulle a 100ºC y el alcohol a 70ºC con varios tamices para que al arrastrarse el agua se quede ahí.

IMA G E N 2 Proces o de elaboración del E tanol

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CALCULOS

IMAGEN 3 Cp de algunas Sustancias

() =  ∗∆ ∗ 

Datos     



T° estándar (T1) = 25 °C=298°K T° (llama color naranja) (T2) aprox = 800°C=1073°K Masa (3 toneladas de bagazo)=3000 kg 10 toneles de zumo de caña. ρ  =1 g/cm3



Cálculos

  () = 3000 ∗ 1388.1    ∫  () = 3000 ∗1388.1    (1073  298) () = 3227332.5  Según la información dada por cada 10 toneles de zumo de caña se obtiene 1 de alcohol. Entonces: H2O=90% ; OH=10%

() =  ∗ ∗ ∆

Cp H2O=0.9*(a+bt+ct)

= 0.9(7.219 + 2.374 ∗10− + 0.267 ∗10−) Cp Oh =0.1*(a+bt+ct)

= 0.1(6.990 + 39.741 ∗ 10−  11.926 ∗10−) Cp (mosto) = 7.1961+ 6.6507*10− t+0.9528*10− t^2



 () = 10000 ∗ 1388.1∫ (7.1961 +

6.6507 ∗ 10−t +0.9528 ∗ 10−t)

() = 10000 ∗ 1388.−1∗ (7.1961t + 6.6507 ∗ 10−t/2 + 0.9528 ∗ 10 t /3) −(1073k  298k)+ 6.6507(1073 () = 10000 ∗ 1388.1 ∗ (7.1961 ∗10  298 /2 +0.9528 ∗ 10−(1073298)/3) () = 126459311.4  OBSERVACIONES OBSERVACION POSITIVA 





Se observó el buen uso de la caña de azúcar; se extrae alimento para ganado, el zumo para producir aguardiente, panela, néctar, etc. Los procesos son artesanales ya que esto hace que no exista contaminación al medio ambiente. Los equipos de producción estaban en buen estado.

OBSERVACION NETATIVA 



El personal encargado de quemar el bagazo para generar la combustión se encontraba sin los implementos de seguridad adecuada. El cuarto de toneles está lleno de CO2 expulsado por la fermentación

CONCLUSIONES 



 

Comprobamos la teoría realizada con el proceso práctico del producto (el aguardiente). Se puede obtener alcohol etílico por un método muy sencillo a partir de cualquier sustancia que contenga glucosa, sacarosa o fructuosa gracias a la acción de la enzimas producidas por la levadura.

() = 3227332.5  () = 126459311.4 

Se usó una cantidad de Se necesita

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RECOMENDACIONES  

Implementación de seguridad para el personal. Poner las señalizaciones en la planta de producción.

ANEXOS

IMAGEN 6 RUEDA HIDRAULICA

IMAGEN 4 TRAPICHE

IMAGEN 5 TAMIZADO

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IMAGEN 9 LLEGADA DE MP

IMAGEN 8 HUMO DE LA COMBUSTION

IMAGEN 7 HORNO DE COMBUSTION

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IMAGEN 11 CORTADORA O PICADORA

IMAGEN 10 BARRILES DE FERMENTACION

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IMAGEN 13 COLUMNA DE FRACCIONAMIENTO

IMAGEN 12 REBOILER

IMAGEN 14 ALCOHOLIMETRO

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BIBLIOGRAFIA Hhtps://es.m.wikipedia.org/temperarura_de_color Principios elementales de los procesos químicos, Richard Felder editorial de México.

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