BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA COLEGIO DE INGENIERÍA QUÍMICA FENÓMENOS DE TRANSPORTE II
TOVAR HERNÁNDEZ DAVID
DOCENTE: JOSÉ RAFAEL FLORES GARCÍA VISITA INDUSTRIAL INGENIO “CONSTANCIA ”, ATOYAC, VERACRUZ. VERANO 2018
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Contenido INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN ................................. .................................................. .................................. .................................. ................................. ................ 4 OBJETIVO GENERAL ................................................ ................................................................. .................................. ........................... .......... 4 OBJETIVO DE LA VISITA .................. ................................... .................................. ................................... ................................. ............... 5 MISIÓN................................. .................................................. .................................. .................................. ................................... ................................. ............... 5 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE ELABORACION DE AZUCAR 16 MAQUINARIA MAQUINARIA Y EQUIPO ................................ ................................................. ................................... .................................. ................ 17 NORMAS Y CERTIFICACIONES CERTIFICACIONES................................. .................................................. .................................. ...................... ..... 25 RELACIÒN ENTRE LA VISITA INDUSTRIAL Y LA CLASE ......................... ......................... 26 CONCLUSIONES CONCLUSIONES ................................. .................................................. .................................. .................................. ............................... .............. 27 BIBLIOGRAFÍA BIBLIOGRAFÍA................................. .................................................. .................................. .................................. .................................. ................. 28
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INTRODUCCIÓN El azúcar es un producto fundamental para la nutrición humana, que brinda los carbohidratos necesarios, este producto se obtiene de la caña de azúcar y/o remolacha. La agroindustria azucarera es una de las actividades más antiguas en México, siendo de las primeras industrias en nuestro país junto con la minería, su historia se remonta a los primeros años de la conquista, es decir cuenta con 500 años de antigüedad. El cultivo y la molienda de azúcar fue una de las primeras aportaciones de la cultura europea; desde entonces, la industria de la azúcar ha ocupado un papel muy importante en nuestra economía. La visita industrial realizada el día 25 de mayo, nos abrieron las puertas para que estudiantes de la facultad de ingeniería química BUAP, tengamos los conocimientos necesarios para enfrentar al mundo laboral en un futuro no tan lejano, tal y como se lleva a cabo todos los días en este ámbito. Todo lo que conocerán los estudiantes, especialmente los de la FIQ bajo qué condiciones está sujeta o en qué normas se rige la empresa, los compromisos que ésta tiene con la sociedad y el medio ambiente.
OBJETIVO GENERAL Que los estudiantes de la FIQ conozcan la aplicación de sus carreras en la vida profesional, así como la familiarización con el sector industrial, añadiendo la identificación de las operaciones unitarias y procesos utilizados para la obtención de azúcar, sin ignorar los conocimientos ya adquiridos a lo largo de la estancia en la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla.
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OBJETIVO DE LA VISITA Llevar a cabo recorridos en las instalaciones del ingenio azucarero de “La Constancia” con la
finalidad de que el alumno tenga contacto con el sector productivo, para conocer su giro, giro, infraestructura, actividades, procesos, instalaciones, equipos y tecnologías; como parte importante, de su formación profesional, así como establecer la relación entre los conocimientos adquiridos y el área laboral, brindando una plática sobre un tema o temas relacionados con ciertas áreas específicas de su carrera.
MISIÓN Satisfacer los requerimientos de endulzante y energía de las industrias alimentaria y farmacéutica con azúcar refinado "CONSTANCIA” garantizando con ello la permanencia de la fuente de trabajo de los involucrados y preservando el entorno. VISIÒN: Ser la Industria Azucarera líder a nivel mundial, con diversificación de productos y operando con tecnologías amigables con el medio ambiente. HI STO STORI A DE I NGENI O CO CONSTAN NSTANCI CI A
Empresa fundada en el año de 1912 en la población de Tezonapa, Ver., lugar que esa época contaba con tan solo 600 habitantes y que su vía de comunicación hacia otras poblaciones era sólo la Estación de Ferrocarril de Córdoba -Tierra Blanca. Beta San Miguel (BSM) es el primer productor de azúcar de caña del país con una producción en la Zafra 2014/2015 de 782,788 toneladas de azúcar de caña, representando el 13.08% de la producción de México .BSM entró a la competencia en la industria azucarera azucarer a mexicana al inicio de la privatización de la industria azucarera en noviembre de 1988, a través de la adquisición al gobierno mexicano de 4 Ingenios azucareros. BSM fue organizada para participar en el proceso de privatización en 1987 por Polycrom, S.A. de C.V.- un grupo con muchos años de experiencia en la industria azucarera mexicana y algunos grupos industriales consumidores de azúcar. En julio de 1996, BSM integró a su portafolio un
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quinto ingenio por medio de la fusión con el ingenio Constancia que había sido manejado por la familia que controla Polycrom, desde su fundación en 1912. Constancia fue uno de los 14 ingenios que sobrevivió los controles de precio y las políticas del gobierno que hicieron en los 70´s, que el gobierno se hiciera del control de la mayoría de los ingenios del país. Para noviembre del año 2009, BSM adquirió del gobierno mexicano un sexto Ingenio, Santa Rosalía de la Chontalpa, cuya integración se llevó exitosamente. En julio de 2015, BSM adquirió dos nuevos ingenios, Corporativo Azucarero Emiliano Zapata y Central Casasano, y en el mes de diciembre de 2015 adquirió un noveno ingenio, Central La Providencia. En agosto de 2016 se incorporaron a BSM los dos últimos ingenios puestos a la venta por parte del Gobierno federal, Central El Potrero y Central San Miguelito.
Desde el inicio de sus operaciones en 1989, la compañía ha logrado incrementar su producción en un 306.50% pasando de 255,393 toneladas en la zafra de 1990 (la primer zafra completa de la operación), a 782,788 toneladas de azúcar en la zafra 2013/2014. Este incremento en la producción se logró gracias a una operación más eficiente de los ingenios, mayor cantidad y calidad de la caña, así como a la incorporación de Ingenio Constancia al grupo y a la compra de Santa Rosalía de la Chontalpa. Para la Zafra 2015/2016 la producción de los 9 ingenios en ese entonces propiedad de BSM llego a 1’093,263, aumentando en un 428% comparado con sus
orígenes. El Ingenio “La Constancia” recibe su materia prima de 1,817 cañeros, que son ejidatarios o
pequeños propietarios de 11,709 hectáreas. Emplea 352 personas de la región de forma permanente en época de zafra y 204 en época de reparación. Actualmente la población de Tezonapa es de 5,304 habitantes y se encuentra comunicada con carretera asfaltada. Actualmente genera empleo directo a 281 empleados, 2,466 productores de caña, 280 fleteros y 30 operadores de alzadoras, todo esto con una derrama económica anual aproximada de $132' 000,000.00.
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VALORE VALORE S Y PRI NCI PI OS
CLIENTE:Razón CLIENTE: Razón de ser y nuestro principal compromiso. COMPETITIVIDAD: Fortalecimiento y garantía COMPETITIVIDAD:Fortalecimiento garantía de permanencia. RESPONSABILIDAD: Cumplir nos hace únicos.
SEGURIDAD:Garantizar SEGURIDAD: Garantizar la integridad como punto principal. EQUIPO: Unidad e inclusión para lograr metas. HONESTIDAD:Valor HONESTIDAD: Valor que enaltece y crea confianza. FAMILIA: Base fundamental y motivo de nuestro desarrollo.
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Los 11 Ingenios que integran a BSM son:
1.
Ingenio San Francisco Ameca ubicado en Ameca, Jalisco
2.
Ingenio Quesería ubicado en Quesería, Colima
3.
Ingenio San Rafael de Pucté ubicado en Chetumal, Quintana Roo
4.
Ingenio San Miguel del Naranjo ubicado en el Naranjo, San Luis Potosí
5.
Ingenio Constancia ubicado en Tezonapa, Veracruz
6.
Santa Rosalía de la Chontalpa ubicado cerca de Cárdenas, Tabasco
7.
Corporativo Azucarero Emiliano Zapata ubicado en Zacatepec, Morelos
8.
Central Casasano ubicado en Cuautla, Morelos
9.
Central La Providencia ubicado en el Municipio de Cuichapa, Veracruz
10. 10.
C entral E l Po P otrero ubi ubi cad cado en en el el M unici uni cip pi o de de A toya toyac, c, V er acruz cr uz
11.
Central San Miguelito, ubicado dentro de la ciudad de Córdoba, en Veracruz
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PROCESO PARA LA ELABORACIÒN DE AZÚCAR
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Preparación De La Caña.
La caña antes de ingresar al molino pasa por un juego de niveladora y dos picadoras con el objeto de prepararla adecuadamente para la extracción de jugo en los molinos. Las picadoras son unos ejes colocados sobre los conductores accionados por turbinas, dotadas de cuchillas que giran a una velocidad aproximada de 650 r.p.m., que cortan los tallos y los convierten en astillas, dándoles un tamaño más uniforme para facilitar así la extracción del jugo en los molinos.
Molienda.
La caña preparada por las picadoras llega a un tándem de molinos, constituido cada uno de ellos por tres o cuatro cu atro mazas metálicas y mediante presión pr esión extrae ex trae el jugo de la caña. La caña al pasar por el primer molino, después de haber sido preparada por las picadoras, pierde aproximadamente entre 70 a 80% de su peso en jugo. Para lograr una buena extracción se lava el bagazo con agua o jugo pobre en sacarosa, esto se hace al salir de cada molino para diluir la sacarosa que aún está contenida en el bagazo y así aumentar la extracción para alcanzar más del 85% del azúcar que contenía la caña. Cada molino está equipado con una turbina de alta presión. En el recorrido de la caña por el molino se agrega agua, generalmente caliente, y jugo ju go pobre en sacarosa para extraer al máximo la cantidad de sacarosa que contiene el material sistema de imb imbi bi ción ción com compuest uesta a. En cambio, al fibroso, a este procedimiento se le llama siste
proceso de extracción del jugo se le denomina maceración. El bagazo que sale de la última unidad de molienda se conduce a una bagacera (lugar de almacenamiento del bagazo) y luego se alimenta a las calderas como combustible, produciendo el vapor de alta presión que se emplea en las turbinas de los molinos.
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Jugo Mixto O Pesado
El jugo que se obtiene del proceso de maceración pasa por filtros estáticos para retirar partículas de bagacillo y no interferir en la lectura registrada del medidor de flujo electrónico. Purificación-Sulfitación
“El objetivo principal de esta etapa es producir anhídrido sulfuroso SO2, evitando la sublimación
del azufre y mezclarlo con el jugo de caña para eliminar materiales colorantes y transformar a las sales férricas que se forman en tanques y tuberías en compuestos ferrosos incoloros”. Para lograr
la sulfitación del jugo mixto, se debe originar un efecto de vacío lo que ayudará a producir la absorción del anhídrido sulfuroso ingresado por la parte inferior con el jugo mixto depositado por la parte superior super ior de torre, para par a favorecer a la reacción - reducción de óxidos, eliminación de materiales colorantes y transformación de las sales férricas en compuestos ferrosos incoloros. Purificación-Encalado
En este proceso se elimina los ácidos orgánicos del jugo y permite elevar el pH a un valor aproximado entre 5.1 a 5.5 con el objetivo de minimizar las posibles pérdidas de sacarosa. Para la obtención del jugo encalado se debe mezclar en un tanque, jugo sulfitado con lechada de cal (cal con agua) y dejar que el agitador mecánico que se encuentra en parte interior del tanque remueva las dos sustancias para formar sales insolubles, coagular a las materias albuminoides y eliminar una parte de los materiales pépticos y materiales colorantes. Clarificación
El objetivo de este proceso es obtener un jugo claro de color amarillo brillante, transparente y sedimentar todos los precipitados (cachaza) formados en el encalado para producir un jugo cristalino. El clarificador está compuesto por un agitador mecánico que sirve para retirar los sólidos, no azúcares precipitados en forma de lodo llamados cachaza producido por la sedimentación del jugo, mientras tanto el jugo claro queda en la parte superior del tanque. Éste jugo claro con valor de pH entre 6.6 – 7.2, 7.2, pasa por calentadores para elevar su temperatura y enviarlo a los evaporadores; la cachaza sedimentada que todavía contiene sacarosa pasa a un proceso de filtración antes de ser desechada des echada al campo para el mejoramiento de los suelos.
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Clarificación - Filtro de Cachaza
La cachaza sedimentada del proceso de clarificación se debe tratar con agua caliente en un filtro rotativo al vacío para extraer la mayor cantidad de sacarosa posible y reenviarlo al proceso de encalado para ser tratado nuevamente, mientras que la materia sólida resultante de este proceso se conduce a unas tolvas, donde se mezcla con la ceniza que sale de las calderas. Esta mezcla se utiliza en el campo, en la adecuación de suelos pobres en materia orgánica.
Evaporación.
El objetivo de este proceso es concentrar el jugo claro proveniente del clarificador, para obtener un jarabe de 60 –65 °Brix de concentración”. La estación de evaporación consta de un evaporador principal que recibe el nombre de preevaporador y cuatro líneas de evaporadores en arreglo de cuádruple, cada línea de evaporación está provista de instrumentación y equipos de control. El jugo clarificado se recibe en los evaporadores con un contenido de sólidos de 15 ºBrix, se concentra por evaporación de múltiple efecto y se entrega con una concentración aproximada de 60-65 ºBrix. Este jugo concentrado se denomina jarabe o meladura. En este proceso se comienza a evaporar el agua del jugo. El jugo claro posee casi la misma composición del jugo crudo extraído (con la excepción de las impurezas eliminadas en la cachaza). Éste proceso se da en evaporadores de múltiples efectos al vacío, que consisten en una solución de celdas de ebullición dispuestas en serie. El jugo entra primero en el preevaporador y se calienta hasta el punto de ebullición. Al comenzar a ebullir se generan vapores los cuales sirven para calentar el jugo en el siguiente efecto, logrando así un menor punto de ebullición en cada evaporador. En el proceso de evaporación se obtiene el jarabe o meladura. La meladura es purificada en un clarificador. La operación es similar a la anterior para clarificar el jugo filtrado.
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Clarificación De Meladura.
La meladura sufre un nuevo proceso de purificación en un clarificador por flotación con el objeto de remover impurezas, para asegurar que en el producto final no haya presencia de sólidos extraños. La meladura que sale de los evaporadores se clarifica para obtener un material más claro y brillante. Cristalización
La cristalización tiene como objetivo 4“almacenar las masas cocidas y pasar con la consistencia debida a centrifugación y controlar agotamiento de masas”. La cristalización se
realiza en los tachos, que son recipientes al vacío de un solo efecto. El material resultante que contiene líquido (miel) y cristales (azúcar) se denomina masa cocida. El trabajo de cristalización se lleva a cabo empleando el sistema de tres cocimientos o templas para lograr la mayor concentración de sacarosa. Centrifugación.
La centrífuga permite “separar la sacarosa cristalizada de la miel”
La masa pasa por las centrífugas, máquinas giratorias en las cuales los cristales se separan del licor madre por medio de una masa centrífuga aplicada a tambores rotatorios que contienen mallas interiores, durante el proceso de centrifugado, el azúcar se lava con agua caliente para eliminar la película de miel que recubre los cristales residuos de miel. La miel que sale de las centrífugas se bombea a tanques de almacenamiento para luego someterla a superiores evaporaciones y cristalizaciones en los tachos. Al cabo de tres cristalizaciones sucesivas en los tachos se obtiene una miel final que se retira del proceso y se comercializa para la alimentación de ganado o como materia prima para la elaboración de alcoholes. Cuando se está produciendo azúcar doblemente cristalizado, el azúcar obtenido en las centrífugas se disuelve con agua caliente en un disolutor de azúcar, para luego ser enviado al proceso de evapo-cristalización en los tachos con el objeto de remover color y obtener un producto con valores adecuados para par a producir azúcar.
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Secado, Enfriamiento Y Envase.
La azúcar húmeda se transporta por elevadores y bandas para alimentar las secadoras que son elevadores rotatorios en los cuales el azúcar se coloca en contacto con el aire caliente que entra en contracorriente. El azúcar debe tener baja humedad, aproximadamente 0,05%, para evitar la formación de terrones. El azúcar se seca con temperatura cercana a 60ºC, se pasa por los enfriadores rotatorios inclinados que llevan el aire frío en contracorriente, en donde se disminuye su temperatura hasta aproximadamente 40-45ºC para conducir al envasado. El azúcar seca y fría se empaca en sacos de diferentes pesos y presentaciones dependiendo del mercado y se despacha a la bodega de producto terminado para su posterior poste rior venta y comercio.
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DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE ELABORACION DE AZUCAR
16
MAQUINARIA Y EQUIPO
CENTRIFUGADORA
3
4
5
2
6 1 8
7
1.
Descarga de azúcar
2.
Tambor rotatorio
3.
Entrada de masa cocida
4.
Motor
5.
Transmisión
6.
Descarga de miel a reproceso
7.
Canastilla de malla
8.
Polea
17
COSEDORA FIJA
3
4
5 2
6
1
8
7
1.
Platillos de tensión tensión
2.
Guía de entrada de enhebrado
3.
Tapa del depósito del lubricante
4.
Polea de tracción
5.
Medidor del nivel del lubricante
6.
Guía de alimentación
7.
Aguja
8.
Barra de guía de enhebrado
18
DESFIBRADORA
3
4
5
2
6
1
8
7
1.
Yunque
2.
Tapa
3.
Martillos
4.
Tolva Tolva de d e recepción
5.
Tambor
6.
Motor
7.
Transmisión
8.
Tolva Tolva de salida
19
EVAPORADOR 3
4 5
2 6
1 7
9
8
1.
Entrada de d e jugo
2.
Cámara
3.
Salida de vapor
4.
Válvula de romper vacío
5.
Válvula de seguridad
6.
Entrada de vapor
7.
Tubería de vapor
8.
Salida de la meladura
9.
Salida de condensados
20
FILTRO DE CACHAZA
4
5
6
3
7
2 8 1 12
11
10
1.
Plataforma elevada
2.
Tambor rotatorio
3.
Aspersores de agua caliente
4.
Cámara de vacío
5.
Volante de movimiento
6.
Polea
7.
Banda
8.
Transmisión
9.
Motor
10.
Depósito de cachaza
11.
Regleta limpiadora
12.
Receptor de lodos residuales
21
9
MOLINO
3
4
5
2 6
7
1 10
9
8
1.
Polea
2.
Banda
3.
Motor
4.
Eje rotatorio
5.
Maza
6.
Bastidor
7.
Tornillo de tensión
8.
Salida de jugo
9.
Engrane
10.
Transmisión
22
SECADORA ROTARORIA
3
4
5 6
2
7 1
8 11
10
9
1.
Entrada de azúcar húmeda
2.
Salida de aire caliente
3.
Aspas
4.
Soporte auxiliar
5.
Tambor rotatorio
6.
Entrada de aire caliente
7.
Ventilador
8.
Salida de azúcar seca
9.
Motor
10.
Transmisión
11.
Depósito de aceite
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TACHO
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.
Entrada de meladura Válvula de d e siembra Aspas Cámara de cristalización Válvula de d e seguridad Válvula de rompe vacío Salida de vapor Motor Eje rotatorio Medidor de nivel Calandria de panal Entrada de vapor Salida de condensados Salida de masa cocida
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NORMAS Y CERTIFICACIONES ISO 9001:2008
La norma ISO 9001, es un conjunto de directrices internacionales para la gestión de calidad que, desde su publicación p ublicación inicia en 1987, 19 87, ha obtenido una reputación global como base para el establecimiento de sistemas de gestión de calidad. La internacional Organization for Standaridization es una entidad compuesta por más de 91 países. Todas las normas que genera la ISO son desarrolladas por delegaciones de expertos donde los gobiernos de los países participantes escogen a sus representantes y de esa forma se logra alcanzar un consenso internacional. La ISO 9001:2008, es la norma más conocida para elaborar un sistema de gestión de calidad. Es una norma flexible que promueve la adopción de un enfoque basado en procesos. ISO 22000:2005 LA NORMA ISO 22000: 2005. HACCP (HAZARDS ANALYSIS AND CRITICAL CONTROL POINTS) En español "ANALISIS DE PELIGROS E IDENTIFICACION DE PUNTOS CRITICOS DE CONTROL", es un sistema que analiza, identifica y evalúa los peligros potenciales en las etapas de elaboración de un producto de consumo humano como el azúcar refinado para establecer las medidas necesarias para que dichos peligros sean prevenidos, eliminados o reducidos hasta niveles aceptables.
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RELACIÒN ENTRE LA VISITA INDUSTRIAL Y LA CLASE La transferencia de calor por convección en cualquier tipo de industria, implica inicialmente el intercambio de energía entre la superficie sólida del envase y el fluido, en adición dentro del producto se puede generar intercambio de calor principalmente por dos mecanismos diferentes, la convección libre o natural en la cual el fluido que está más caliente y que está en contacto con la superficie sólida promueve una circulación o flujo natural debido a la diferencia de densidades que resulta del gradiente de temperaturas, y la convección forzada en la que se promueve la circulación del fluido dentro del envase por medio de dispositivos mecánicos o equipos de agitación. Literalmente, en las clases de Fenómenos de Transporte II y Flujo de fluidos, es importante conocer el punto de vista del ingeniero hacia el diseño y operación de plantas, y tomando en cuenta que la transferencia de calor y los fenómenos de transporte están involucrados en cualquier equipo de ingeniería (intercambiadores de calor, compresores, reactores químicos y nucleares, humidificadores, enfriadores de aire, secadores, etcétera. Hay una amplia gama relacionada entre estas dos clases, ya que es importante que el ingeniero químico comprenda las leyes que gobiernan estos fenómenos de transporte y sus áreas afines, si desea entender qué ocurre en el equipo y tomar las decisiones adecuadas para su mejor y más económica operación. Muchas operaciones en la industria de los procesos químicos implican la transferencia de masa de una fase a otra. Generalmente un componente de la fase se transferirá en mayor medida que otro; consiguientemente, se ocasiona una separación de los componentes de la mezcla. Por ejemplo, el petróleo crudo puede separarse en varios componentes mediante transferencia de masa entre una fase líquida y una fase vapor. El Ingeniero Químico está interesado en la distribución de los componentes entre las dos fases en equilibrio y con la velocidad de transferencia de los componentes de una fase a otra. Además de que esta es la mejor carrera de todas.
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CONCLUSIONES Tomando en cuenta todas las operaciones unitarias expuestas en este documento, es importante tener en cuenta de que las industrias químicas existían mucho antes de que la profesión de Ingeniero Químico fuera reconocida. La tecnología de cada industria se miraba como una rama especial del conocimiento, y las personas que realizaban el trabajo que hoy hace el Ingeniero Químico, eran entrenadas como Químicos, Ingenieros Mecánicos y Técnicos. Cuando se comprendieron mejor las operaciones unitarias, se evidenció que no eran diferentes, así como las logramos identificar a lo largo y ancho del ingenio, se percató de que unas manejaban múltiples reacciones que no se podían percibir a simple vista, pero como estudiantes de esta hermosa carrera, este tipo de visitas solidifica nuestra capacidad para detectar este tipo de situaciones en el mundo industrial que nos espera allá afuera, y como toda visita, nos deja una impresión de que nada es igual que estar en el salón de clases aprendiendo a aprender, que poner en práctica estos puntos comprendidos hasta ahora.
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BIBLIOGRAFÍA 1. http://www.bdigital.unal.edu.co/6542/1/9589532349_Parte1.pdf 2. http://www.stps.gob.mx/bp/secciones/dgsst/publicaciones/prac_seg/prac_chap/PSProduccion-de-azucar.pdf 3. http://www.ingpot.com/CGI-BIN/index.htm 4. © 2014 Secretaría del Trabajo y Previsión Social, SECRETARIA DEL TRABAJO Y PREVISIÓN SOCIAL,” PRÁCTICAS ,” PRÁCTICAS SEGURAS EN EL SECTOR AGROINDUSTRIAL”,2014.
5. http://www.bsm.com.mx/cep.html
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