PLANTA DE PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRISTALIZADO
SADAE ASTRID QUIROGA PARDO CÓD. 2053493 LYDA YALENA ROJAS SANABRIA CÓD. 1953326 JUAN CARLOS AMÉZQUITA CÓD. 2042945 DIEGO ARMANDO FLÓREZ SARMIENTO CÓD. 2043650
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERÍAS FISICOQUÍMICAS ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA BUCARAMANGA 2010
PLANTA DE PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRISTALIZADO
SADAE ASTRID QUIROGA PARDO CÓD. 2053493 LYDA YALENA ROJAS SANABRIA CÓD. 1953326 JUAN CARLOS AMÉZQUITA CÓD. 2042945 DIEGO ARMANDO FLÓREZ SARMIENTO CÓD. 2043650
Profesor: IVÁN DARÍO ORDÓÑEZ SEPÚLVEDA
Materia: ANÁLISIS DE PROCESOS
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERÍAS FISICOQUÍMICAS ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA BUCARAMANGA 2010
PLANTA DE PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRISTALIZADO
SADAE ASTRID QUIROGA PARDO CÓD. 2053493 LYDA YALENA ROJAS SANABRIA CÓD. 1953326 JUAN CARLOS AMÉZQUITA CÓD. 2042945 DIEGO ARMANDO FLÓREZ SARMIENTO CÓD. 2043650
Profesor: IVÁN DARÍO ORDÓÑEZ SEPÚLVEDA
Materia: ANÁLISIS DE PROCESOS
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERÍAS FISICOQUÍMICAS ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA BUCARAMANGA 2010
PRODUCCION DE CAÑA La caña de azúcar (Saccharum officinarum L), es un pasto gigante tropical, rico en azúcar, el cual es sintetizado sintetizado durante la fotosíntesis. fotosíntesis. De manera general, general, la caña contiene [1], una parte sólida llamada fibra (11 - 16 %) y una parte líquida formada por por agua agua (73 (73 – 76 %) y azúc azúcar ar (8 – 15 %) prin princi cipa palm lmen ente te,, así así como como otro otross componentes. La sacarosa se forma en la planta de caña, a partir del proceso de fotosíntesis [1]: 12CO2 + 11H2O
C12H22O11 + 12O2
El azúcar ya procesado industrialmente requiere cumplir ciertos estándares [2] para ser apto para el consumo humano:
Tabla Nº1. Grados máximos y mínimos de exigencias de calidad del azúcar [2].
PROCESO DE PRODUCCIÓN PRODUCCIÓN DE AZÚCAR A PARTIR DE CAÑA
La producción de azúcar a partir de caña se esquematiza esquematiza en forma general, general, en la Figura Nº1.
Figura Nº 1. Esquema global de la producción de caña de azúcar. ETAPAS DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE AZÚCAR A PARTIR DE CAÑA
Cultivo y Llegada de la Materia Prima (caña de azúcar) a la Planta: el proceso productivo se inicia con la preparación del terreno, etapa previa de siembra de la caña. La cosecha se da de 15 a 12 meses después de la siembra. Una vez madura la planta, las cañas son cortadas y se apilan a lo largo del campo, de donde se recogen para ser transportadas al ingenio. Se revisa la caña para determinar su calidad y contenido de sacarosa, luego se pesa en básculas y se almacena temporalmente en los patios de caña llamados batey para finalmente ser llevada a la picadora. Picado de la Caña: la caña es desmenuzada con el fin de facilitar la extracción en los molinos.
Molienda: mediante un sistema de molinos se extraen los jugos de la caña. El jugo que sale de la molienda contiene impurezas como tierra, arena, residuos de caña. De esta etapa sale el bagazo hacia las calderas para ser usado como combustible o para la elaboración de papel, y el jugo sucio o guarapo. El bagazo contiene 45 - 46% de fibra, 2 - 3% de sólidos insolubles como tierra, piedra, 2 - 3% de sólidos solubles (azúcar) y 50% de agua [3]. En esta etapa se agre agrega ga agua agua cali calien ente te (ent (entre re 80 - 85º 85º C [4]) [4]) de imbi imbibi bici ción ón para para faci facililita tarr la extracción de la sacarosa contenida en la materia fibrosa. La cantidad de
bagazo obtenido varía de 240 a 280 kg de bagazo por tonelada de caña, y el azúcar en el contenido representa una de las pérdidas del proceso.
Figura Nº 2. Aspecto del Bagazo de Caña de Azúcar.
Filt Filtro: ro: el jugo que sale sale de la clarif clarific icaci ación ón pasa por filt filtros ros estát estátic icos os en movimiento movimiento tipo tropel para retirar las partículas finas de la fibra de caña, a las que se llama bagacillo.
Figura Nº 3. Aspecto del Bagacillo de Caña de Azúcar.
Pesada Pesada del Jugo: Jugo: el jugo extraído se pesa para saber el rendimiento de la caña.
Clarificación: se agrega cal para reducir la acidez (sale de la molienda a 5.2 y el pH ideal es de 8 a 8.5) y para para ayudar a la precipi precipitac tación ión de impureza impurezass del jugo, en los clarificadores continuos se sedimentan y decantan los sólidos y el jugo jugo claro claro se extrae extrae por la parte superior. superior. Se adicio adicionan nan 0.5Kg de CaO por tonelada tonelada de caña en esta etapa [5]. [5]. De esta etapa sale sale el jugo clarificado clarificado con un porcent porcentaje aje de sólidos sólidos solubl soluble e ente 10 y 12% [6] y cachaza, cachaza, un product producto o sólido y oscuro con una humedad de 54% [3], la cual puede ser usada como
abono. Para acelerar este proceso coagulante se eleva la temperatura del jugo encalado a 94 - 99º C [6]. Se produce de 30 a 50 Kg por tonelada de materia prima procesada, lo cual representa entre 3 y 5 % de la caña molida.
Figura Nº 4. Aspecto de la Cachaza o Torta de Filtro.
Evaporación: en esta etapa se elimina la mayor cantidad de agua, de esta etapa se obtiene un jugo denominado meladura o jarabe con una concentración de 55 a 67% [5, 13] de sólidos solubles retirando un 75 - 87% del agua del jugo alimentado. Cristalización: es un proceso de evaporación de simple efecto a 61ºC, a un presión de 550mmHg [7], para eliminar el agua de la meladura y cristalizar el azúcar, la salida de los tachos se llama masa cocida y es una mezcla de miel y cristales de azúcar, con una concentración de 96º Brix [8]. Para llevarlos a los cristalizadores y terminar el agotamiento de las mieles. La miel y los cristales se separan en una centrifuga. A los cristales separados se les adiciona agua en agitación continua para obtener una masa de 93º Brix a la que se llama magma y se emplea como semilla. De esta etapa salen los cristales de azúcar y miel, la cual se lleva al siguiente tacho para recristalizar. La masa cosida se separa de la miel por medio de centrifugas. Secado: se hace circular aire caliente en un secador rotatorio a 60º C para obtener azúcar con una humedad inferior al 2.5% y 0.05% [2, 5]. El azúcar seco se enfría a 40 - 45º C para llevarlos a la etapa de empaque, por encima de estas temperaturas el azúcar se endurece Empaque: el azúcar refinado se empaca en presentación 5, 500, 1000 y 2500 gramos; 50 y 100 kilogramos e incluso por toneladas.
ESTUDIO DE MERCADOS
Tomando como referencia el Balance de ASOCAÑA 2000 – 2010 [9], se presentan en las Tablas Nº 2 y 3, las cantidades demandadas y ofrecidas de azúcar en el mercado Colombiano en el período comprendido entre los años 2000 y 2010.
Porcentaje de Año Crecimiento (toneladas métricas/año) (%/año) 2000 1365512 2001 1370297 0,35 2002 1448306 5,39 2003 1468367 1,37 2004 1561281 5,95 2005 1575063 0,88 2006 1585881 0,68 2007 1718810 7,73 2008 1715236 -0,21 2009 1651034 -3,89 Tabla Nº 2. Cantidad Demandada de Producto y Porcentaje de Aumento de la Demanda del Producto. Demanda de Producto
El porcentaje de crecimiento anual de la demanda y la oferta del producto, se obtiene mediante la siguiente ecuación: Demanda/Oferta año actual – Demanda/Oferta año anterior % Crecimiento =
* 100% Demanda/Oferta año actual
Para el año 2001 será: % Crecimiento de la Demanda = % Crecimiento de la Oferta =
1370297 – 1365512 1370297 1312222 – 1348822 1312222
* 100% = 0.35% * 100% = - 2.79%
El signo negativo refleja una disminución de la oferta en el año 2001, con respecto al año 2000.
Oferta de Producto
Porcentaje de Crecimiento (% /año) 2000 1348822 2001 1312222 -2,79 2002 1361914 3,65 2003 1351759 -0,75 2004 1523427 11,27 2005 1515380 -0,53 2006 1459872 -3,80 2007 1558170 6,31 2008 1549845 -0,54 2009 1512739 -2,45 Tabla Nº 3. Cantidad de Producto Ofrecida en el Mercado y Porcentaje de Aumento de la Cantidad de Producto Ofrecido en el Mercado. Año
(toneladas métricas/año)
Figura Nº 5. Cantidad Demandada de Producto. Figura Nº 6. Cantidad de Producto Ofrecida Actualmente en el Mercado Al realizar la diferencia entre la cantidad demandada de azúcar y la cantidad ofrecida del mismo, se obtiene un valor positivo, que refleja hay una demanda insatisfecha, como consecuencia de que la demanda es mayor que la oferta de producto.
Demanda de Producto (tm/año) 1365512 1370297 1448306 1468367 1561281 1575063 1585881
Oferta de Producto Demanda (tm/año) Insatisfecha (tm/año) 1348822 1312222 1361914 1351759 1523427 1515380 1459872
16690 58075 86392 116608 37854 59683 126009
1558170 1718810 160640 1549845 1715236 165391 1651034 1512739 138295 Tabla Nº 4. Demanda Insatisfecha de Azúcar en el Mercado Colombiano. Teniendo en cuenta que existe una demanda insatisfecha, y que el azúcar cristalizado es un producto de uso diario, apto para el consumo humano, se decidió que se va a suplir totalidad del mercado colombiano, vendiendo el azúcar a los principales distribuidores del país.
ÍNDICES DE SENSIBILIDAD ANTE LA INCERTIDUMBRE DEL MERCADO
PROYECCIONES DE PRECIOS DE VENTA DEL PRODUCTO
ESTUDIO TÉCNICO DISEÑO CONCEPTUAL BALANCE DE MASA EN MOLINO (5 ETAPAS)
Características del Alimento A la molienda entra la caña picada, se usa un Tandem de cinco molinos, donde no entran hojas, solo material con contenido de azúcar según la tabla:
Tallo Molible Hojas Caña 68 - 70% 13 - 14% Agua 68 - 70% 40 - 70% 15 - 16% 0% Sacarosa Fibra 13 - 11.5% 20 - 50% No Azúcares 2.5 - 3% 6 - 10% Tabla Nº… Composición de la Caña que entra la Molienda.
Despunte 17 - 18% 68 - 75% 2 - 6% 13 - 20% 2 - 6%
En el alimento se asumen los siguientes porcentajes [..]:
Caña (Kg) Cantidad de Azúcar
Tallo Molible 70% 16%
ENTRADAS Despunte Caña 18% 6%
15773
Tallo
Despunte
11041
2839
Total (Kg/h) 13880
1766.6
170.3
1936.9
Agua Fibra No Azúcares Tabla Nº…
70% 11.50% 2.50%
75% 17% 2%
7728.77 1269.7 276
2129.3 482.7 56.8
9858.1 1752.4 332.8
Del molino salen dos corrientes, jugo y bagazo. Para los cálculos del balance de masa en el molino se asumió que la humedad del bagazo es del 50% [3], la fibra es el 46% y los sólidos solubles retenidos son el restante 4%. La cantidad de agua de imbibición alimentada al molino es del 32% [4], de la masa de caña alimentada. Para las 38 toneladas/hora, el balance calculado con los porcentajes mencionados es:
Azúcar Agua Fibra No azúcares Balance Balance Total del Molino Tabla Nº…
MOLIENDA Entrada Salida caña Guarapo 1936.9 1840.1 9858.1 12701.9 1752.3 17.5 332.8 66.5 13880.2 14626.1 18910.9 18910.9
Agua Imbibición -5030.7 --5030.7
Salida Bagazo 96.8 2186.9 1734.8 266.2 4284.8
Clarificación La corriente de jugo que sale del molino pasa a través de un tamiz en el cual se logra retirar el 75% […] de la fibra remanente en el jugo llamada bagacillo. Posteriormente esta corriente alimenta el clarificador donde además ingresa una corriente de cal que corresponde a 0.005 kg/ (kg de caña alimentada al proceso) [5]. En el clarificador y tras la depositación de las impurezas sólidas salen dos corrientes, el jugo clarificado y la cachaza, considerando que la masa de cachaza retirado en este proceso constituye aproximadamente el 5%W de la caña alimentada […]. Con una composición aproximada de 75% agua y 25% sólidos, sustancias no solubles y 10% de azúcar.
CAL Azúcar Agua Bagasillo No azucares Balance Balance clarificación Tabla Nº…
CLARIFICACIÓN Entra Sale Entrada Guarapo Jugo Cal --78.8 1840.1 1761.3 -12701.9 12141.9 -4.3 -66.5 -14612.9 13903.2 78.8 14691.8
Salida Cachaza 78.8 78.8 559.9 4.3 66.5 788.6
14691.8
Evaporación El proceso de evaporación se realiza en un tren de evaporación al vacío en efecto múltiple. De la demanda insatisfecha de azúcar para el año 2010 se plantea una capacidad de producción que pueda cubrir el 79% de la actual demanda insatisfecha: 120000 ton/año. Lo que implica moler 15773 kg/h de caña.
ESTO NO VA EN EL ESTUDIO DE MERCADOS????? A partir de los datos obtenidos del Balance de ASOCAÑA 2000 – 2010 [9], se realizó la proyección de la oferta y la demanda hasta el año 2020
Año 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
Demanda Período Proyectada (ton/año) 1 1446875 2 1487500 3 1528125 4 1568750 5 1609375 6 1650000 7 1690625 8 1731250
Oferta Demanda Cuota del Proyectada Insatisfecha Mercado (ton/año) (ton/año) 1295746 151129 130000 1322632 164868 135000 1349518 178607 140000 1376404 192346 145000 1403290 206085 150000 1430176 219824 155000 1457062 233563 160000 1483948 247302 165000
2018 9 1771875 1510834 261041 170000 2019 10 1812500 1537720 274780 175000 2020 11 1853125 1564606 288519 180000 Tabla Nº… Demanda y Oferta de Azúcar Proyectadas para el Período 2010 – 2020.
ESTO PARA QUÉ ES???? 9.09 toneladas de caña producen una tonelada de azúcar blanca [20] Bibliografía [18] Ramírez Claudia. Simulación del Proceso de Producción Dual Bioetanol Combustible - Azúcar. UIS. 2009.
DIAGRAMA BFD En el diseño BFD se esquematizan las corrientes de materias primas y productos finales, cuando son procesadas en los bloques de operación.
ME PARECE QUE ESTO NO VA????
Subproductos: Materia Servicios Azúcar Prima: Industriales: Cristalizada Cachaza, Caña de Agua, Bagazo, Azúcar Vapor, Miel PROCES Electricidad
O
Diagrama de Bloques del Proceso de Obtención de Azúcar Cristalizada FALTA COLOCARLE LOS FLUJOS MOLIENDA
PICADO
Caña de Azúcar
Bagazo
Jugo o Guarapo
PESADO DE JUGOS
EVAPORIZACIÓN Meladura o Jarabe
Jugo clarificado
CLARIFICACIÓN JUGO (cal)
Cachaza (abono
CRISTALIZACIÓN Masa Cocida CENTRIFUGACIÓN (miel +
Azúcar Cruda
Destilado
Miel
SECADO Y ENFRIAMIENTO
REFINACIÓN Azúcar Refinada
Azúcar
ENVASE
DIAGRAMA PFD: este diagrama muestra un diseño del proceso más específico, con respecto a los equipos que se necesitan para la operación completa, incluyendo las condiciones de operación (flujos másicos, temperaturas, presiones). Se utilizó como herramienta para el modelado de los sistemas de evaporadores, de tachos y de cogeneración de vapor, la herramienta HYSYS - ASPEN PLUS Versión7.1. Los cálculos necesarios para las corrientes de flujo másico requeridas en el sistema de evaporadores se realizaron mediante balances de masa teniendo en cuenta las pérdidas de materia en el proceso, mediante la herramienta de macros, Excel office 2010.
AQUÍ VAN LAS TABLAS QUE DIEGO DEBÍA ARREGLAR HAY QUE REVISAR CUÁLES SON LOS DATOS CORRECTOS ¿?????
Tabla Nº…
Tabla Nº … Datos Adicionales para la Molienda Tabla Nº … Tabla Nº … Datos Adicionales para la Clarificación Tabla Nº …
Tabla Nº … Datos Adicionales para el Sistema de Evaporación Tabla Nº …
Sistema de Cogeneración de Vapor
Sistema de Evaporadores Se alimento el sistema de evaporadores con el flujo másico a las condiciones de salida del clarificador y se llevó hasta la temperatura requerida para la evaporación (meladura 0). El sistema consta de evaporadores de efecto múltiple al vacio alimentados con una corriente de vapor. Las condiciones a la entrada del evaporador y las corrientes de las meladuras se resumen en: Meladura 0
Evaporador Evaporador Evaporador Evaporador Meladura 5 1 2 3 4
Presión atm
1.4
1.18
1.046
0.72
0.42
0.14
Temperatura
115
105
102
92
79
55
Frac. Másica sacarosa
0.13
0.23
0.33
0.41
0.524
0.62
Sistema de Cogeneración de Vapor
Sistema de Evaporadores Se alimento el sistema de evaporadores con el flujo másico a las condiciones de salida del clarificador y se llevó hasta la temperatura requerida para la evaporación (meladura 0). El sistema consta de evaporadores de efecto múltiple al vacio alimentados con una corriente de vapor. Las condiciones a la entrada del evaporador y las corrientes de las meladuras se resumen en: Meladura 0
Evaporador Evaporador Evaporador Evaporador Meladura 5 1 2 3 4
Presión atm
1.4
1.18
1.046
0.72
0.42
0.14
Temperatura
115
105
102
92
79
55
Frac. Másica sacarosa
0.13
0.23
0.33
0.41
0.524
0.62
Cristalización
La etapa de cristalización se lleva a cabo en un tacho en batch, alcanzando un rendimiento por cristalización de 0.7. las corrientes de alimentación y salida del cristalizador son: Temperatura (C) Presion (atm) Flujo masico (kg/h)
Especificaciones de los cristalizadores
Entrada 75 0.2467 26910
Vinaza 62 1 5438
Azúcar cristalizado 62 1 12690
La etapa de cristalización se lleva a cabo en un tacho en batch, alcanzando un rendimiento por cristalización de 0.7. las corrientes de alimentación y salida del cristalizador son: Temperatura (C) Presion (atm) Flujo masico (kg/h)
Entrada 75 0.2467 26910
Vinaza 62 1 5438
Azúcar cristalizado 62 1 12690
Especificaciones de los cristalizadores
Análisis de sensibilidad Variables a analizar: agua de imbibición
Tarifas acueducto de Palmira valle DESCRIPCION DEL PRODUCTO El producto elaborado por la planta la morena consiste en azúcar morena cristalizado sin refinación con bajo
Tarifas acueducto de Palmira valle DESCRIPCION DEL PRODUCTO El producto elaborado por la planta la morena consiste en azúcar morena cristalizado sin refinación con bajo contenido de azúcar invertido y sin ser sometido a la etapa de sulfitación durante el proceso de fabricación
Tarifas empresa de energía en el caso de empresas como ingenio providencia pertenecientes al mercado de energía no regulado
Tarifas empresa de energía en el caso de empresas como ingenio providencia pertenecientes al mercado de energía no regulado
EN DÓNDE VA ESTO??? FACTORES QUE INFLUENCIAN LA LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA Para la localización de la planta se eligieron Yumbo y Palmira, lugares situados en el departamento del Valle del Cauca, debido a sus condiciones geográficas y ambientales, que permiten una cosecha continua durante todo el año y no, en forma estacional, como en el resto del mundo [1].
Cantidad de Terreno Disponible: Palmira cuenta con un área cultivada de 45731 hectáreas [10], mientras que, Yumbo cuenta con 6054 hectáreas de terreno cultivable [11].
EN DÓNDE VA ESTO??? FACTORES QUE INFLUENCIAN LA LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA Para la localización de la planta se eligieron Yumbo y Palmira, lugares situados en el departamento del Valle del Cauca, debido a sus condiciones geográficas y ambientales, que permiten una cosecha continua durante todo el año y no, en forma estacional, como en el resto del mundo [1].
Cantidad de Terreno Disponible: Palmira cuenta con un área cultivada de 45731 hectáreas [10], mientras que, Yumbo cuenta con 6054 hectáreas de terreno cultivable [11]. Facilidad de Transporte: el Valle del Cauca cuenta con una excelente infraestructura vial, especialmente en las áreas cultivadas con caña, para facilitar el transporte de ésta en tractomulas [12] hacia las plantas de procesamiento, para así evitar que transcurra mucho tiempo desde su corte, para prevenir las pérdidas por inversión de glucosa y fructuosa, que se producen si la caña no se procesa dentro de las 24 horas después de su corte [13]. Mercados de los Productos y Materias Primas: en el valle del río Cauca se encuentran la mayoría de los ingenios azucareros más importantes del país, por lo que allí se encuentra concentrado el mercado del producto y de las materias primas, así como la tecnificación necesaria para la producción. Disponibilidad de Servicios: el agua es vital para el cultivo de caña, por ello el sector azucarero ha implementado estrategias para el sostenimiento del agua. Los requerimientos de energía se cubrirán en gran parte por el vapor generado de la combustión del bagazo producido. Clima: el Valle del Cauca ofrece las condiciones adecuadas para la producción de caña a lo largo del año, como lluvias y sol adecuados para el cultivo y buenas temperaturas de día y de noche.
Disponibilidad de Mano de Obra: el sector azucarero es una fuente de empleo importante en el Valle del Cauca por lo que hay disponibilidad de mano de obra familiarizada con esta actividad económica.
Ítems
Yumbo
Palmira
Alternativa 1:Yumbo Factor Valor Ponderad Peso * o**
Mercado de los Productos y Materias Primas
Alternativa 2: Palmira Valor Ponderad * o**
7
8
56
10
70
Disponibilida Ríos Cauca y Ríos Cauca, d de Yumbo. Agua Clara, Servicios Amaime, Bolo, Frayle, Nima, Palmira y Toche.
6
6
36
9
54
Cantidad de Terreno Requerido
5
6
30
10
50
Posee 229834 Km2 [11].
Su extensión es de 1162 Km2 [16], por
lo que es el tercer municipio en extensión del Valle del Cauca. Facilidades En la cercanía de de su casco Transporte urbano está el Aeropuerto Internacional Alfonso Bonilla Aragón y se comunica por vía terrestre con el Puerto de Buenaventura [17]. Disponibilida Tiene 95.509 Tiene 283.431 d de Mano de habitantes habitantes Obra [18]. [16].
Observaciones
4
10
40
9
36
3
7
21
10
30
Palmira ofrece un mejor mercado para los Productos, ya que se conoce como la “capital agroindustrial de Colombia” por su desarrollo científico y tecnológico [14]. La caña necesita abundante agua para crecer bien [15], por eso, Palmira es una zona más favorable para el cultivo, puesto que tiene 8 fuentes de agua mientras que Yumbo sólo tiene 2. Palmira tiene una extensión mayor que
Yumbo, lo que facilita la consecución de terreno de manera fácil y económica. Yumbo por su ubicación estratégica y su excelente infraestructura vial, ofrece mayores facilidades para el transporte del producto hacia el puerto de Buenaventura. Debido a que Palmira tiene más habitantes que Yumbo, permite contar con mayor tid d d
lo que es el tercer municipio en extensión del Valle del Cauca. Facilidades En la cercanía de de su casco Transporte urbano está el Aeropuerto Internacional Alfonso Bonilla Aragón y se comunica por vía terrestre con el Puerto de Buenaventura [17]. Disponibilida Tiene 95.509 Tiene 283.431 d de Mano de habitantes habitantes Obra [18]. [16].
Clima
Escenario Tributario
23º C
23º C
4
10
40
9
36
3
7
21
10
30
2
10
20
10
20
1
10
10
10
10
Yumbo, lo que facilita la consecución de terreno de manera fácil y económica. Yumbo por su ubicación estratégica y su excelente infraestructura vial, ofrece mayores facilidades para el transporte del producto hacia el puerto de Buenaventura. Debido a que Palmira tiene más habitantes que Yumbo, permite contar con mayor cantidad de mano de obra. La caña requiere para su crecimiento una temperatura mínima entre 14
y 16º C [15], y óptima cercana a los 30ºC [15], por eso la temperatura de Yumbo y Palmira, es propicia para el cultivo de la caña. En Yumbo y Palmira hay incentivos tributarios para el sector azucarero.
El número que representa el valor * en la tabla anterior, se coloca teniendo en cuenta las siguientes calificaciones:
No hay información disponible o esta variable no beneficia el proceso. Hay información disponible. Esta variable beneficia parcialmente el proceso. Hay información del proceso. Esta variable beneficia favorablemente el proceso.
Calificación 1-3 4-7 8 10
Escenario Tributario
1
10
10
10
10
y 16º C [15], y óptima cercana a los 30ºC [15], por eso la temperatura de Yumbo y Palmira, es propicia para el cultivo de la caña. En Yumbo y Palmira hay incentivos tributarios para el sector azucarero.
El número que representa el valor * en la tabla anterior, se coloca teniendo en cuenta las siguientes calificaciones:
No hay información disponible o esta variable no beneficia el proceso. Hay información disponible. Esta variable beneficia parcialmente el proceso. Hay información del proceso. Esta variable beneficia favorablemente el proceso.
Calificación 1-3 4-7 8 - 10
El número que representa el ponderado ** en la tabla anterior, se obtiene de mul tiplicar la columna de factor de peso por la columna de valor.
Del análisis anterior, se concluye que la mejor opción para la localización de la Planta de Producción de Azúcar es el municipio de Palmira (Valle del Cauca).
EN DÓNDE VA ESTO??? ANÁLISIS DE EQUIPOS
Equipo: lateral
Etapa 1: Llegada de Caña Volteador Carga la línea de producción, lleva la caña de los camiones a las mesas alimentadoras de las cuchillas para la etapa de picado, mediante un mecanismo neumático de agarre (pinzas) que coge la caña, manejado por dos operadores.
Del análisis anterior, se concluye que la mejor opción para la localización de la Planta de Producción de Azúcar es el municipio de Palmira (Valle del Cauca).
EN DÓNDE VA ESTO??? ANÁLISIS DE EQUIPOS
Etapa 1: Llegada de Caña Equipo: Volteador Carga la línea de producción, lleva la caña de los lateral camiones a las mesas alimentadoras de las cuchillas para la etapa de picado, mediante un mecanismo neumático de agarre (pinzas) que coge la caña, manejado por dos operadores. Etapa 2: Picado de Caña Equipo: Cuchillas Corta la caña para facilitar la molida mediante tres picadoras de caña picadoras tipo brazos que rompen la corteza de la caña convirtiéndola en un material de mayor densidad, manejada por un operario. Etapa 3: Molienda Equipo: Molinos Los molinos extraen el jugo de la caña. Los molinos están provistos de cilindros por los que circula la caña, el jugo se extrae con agua en contracorriente, el bagazo resultante se lleva a otro molino para sacarle más azúcar. Esta etapa consta de cuatro molinos donde se agota el azúcar del bagazo. El proceso es automático y requiere de un supervisor. Se usarán cuatro molinos marca Diebert, Bancroft & Ross, cada uno con una turbina la cual es alimentada con el vapor producto de la quema del bagazo. Etapa 4: Filtración Equipo: Filtro Mediante filtros rotatorios al vacío de operación automática, por lo que se requiere de un supervisor. Consta de un tambor rotativo de láminas perforadas de cobre. Etapa 5: Pesada del Jugo Equipo: Básculas El jugo se pesa en básculas con celdas de carga para saber la cantidad de jugo sacaroso que entra en la fábrica. Etapa 6: Clarificación Equipo: Calentador Después de echarle la cal al guarapo, se eleva la temperatura mediante un intercambiador de calor de
varios pasos de carcaza y tubos (el azúcar va por los tubos) y bafles. El jugo circula con una velocidad de 2 -4 m/s. El jugo se calienta entre 90 - 114.4º C [6]. Equipo: Clarificador Es un tanque donde se decantan los sólidos presentes en el jugo, el cual circula de manera continua. El tamaño del tanque permite que la velocidad de escurrimiento continua no afecte la decantación, el jugo claro sale por la parte superior del clarificador y el sedimento llamado cachaza sale por la parte inferior. Etapa 7: Evaporación Equipo: La evaporación del agua del jugo se lleva a cabo en Evaporadores cinco evaporadores multiefecto al vacío. El vapor que Multiefecto se produjo en el primer evaporador con el agua del jugo, sirve para la evaporación en el segundo evaporador con un vacío menor debido a su temperatura, así hasta llegar al quinto evaporador donde tanto la temperatura como la presión van disminuyendo sucesivamente. Etapa: 8 Cristalización Equipo: Tachos Son evaporadores de un solo efecto en los que se extrae el agua remanente de la meladura, donde se aumenta la viscosidad o se producen cristales. Equipo: Diseñado de manera que sirva para el intercambio de Cristalizador calor, para enfriar la masa cocida sin el uso de agua y así mantener su pureza. Es una canasta cilíndrica diseñada para recibir la masa cocida por tratar, tiene en su perímetro dos a tres mallas con orificios perforados y colocada en eje vertical en cuyo extremo superior se encuentra el motor . El azúcar atrapada en las mallas, se lava, con vapor y agua caliente, creando así el cristal o cristales de azúcar limpios. Equipo: Centrífuga Consta de un tambor cilíndrico suspendido de un eje con paredes laterales perforadas, forradas en el interior con tela metálica; entre éstas y las paredes hay láminas metálicas que contienen de 400 a 600 perforaciones por pulgada cuadrada. Dicho tambor gira a velocidades entre 1000 y 1800 rpm. Las perforaciones retienen los cristales de azúcar mientras la miel, pasa a través de ellas debido a la fuerza centrífuga ejercida (de 500 hasta 1800 veces la fuerza de la gravedad). Estos equipos son automáticos y requieren de un supervisor. Etapa 9: secado Equipo: Secadora Consta de un tambor rotatorio a través del cual circula de Azúcar aire caliente para deshumedecer los cristales, luego
se circula aire con un abanico auxiliar para mantener la temperatura por debajo de 45º C para el posterior empaque.
BIBLIOGRAFÍA
[1] PERAFÁN, Felipe. Azúcar de Caña. http://www.perafan.com/azucar/ea02cana.html
Cali,
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[2] AGRICULTURA ORGÁNICA EN EL TRÓPICO Y SUBTRÓPICO. Guías de 18 cultivos, © Asociación Naturland - 1ª edición 2000. ES NOMBRADA VARIAS VECES [3] LOAIZA DE LA PAVA J. Usos de los Subproductos de la Agroindustria de la Caña en la Elaboración de dos Suplementos Nutricionales para Rumiantes en el Valle del Cauca. Ingeniería de Alimentos. Universidad de Caldas, Colombia, Enero, 2008. ES NOMBRADA VARIAS VECES SE REQUIERE EL RECORTE DEL LIBRO. El bagazo presenta una alta heterogeneidad de tamaño de partículas que oscilan entre 258- 50 mm y esta compuesto por fibra (45%), sólidos insoluble (2-3%), sólidos solubles (2 - 3%) y agua (50%). La fibra es la fracción solida orgánica insoluble en agua que contiene los elementos estructurales. Los componentes insolubles básicamente están compuestos por tierra, piedra y otros materiales incorporados durante el corte de la caña. [4] HUGOT, E. Manual para Ingenieros Azucareros. Editora Revolucionaria. La Habana. 1967. ES NOMBRADA VARIAS VECES SE REQUIERE EL RECORTE DEL LIBRO. La temperatura conveniente del agua de imbibición es entre 80 – 85º C. [5] CHEN C.P. James. Manual de Caña. Editorial Limusa. 1991. SE REQUIERE EL RECORTE DEL LIBRO. ES NOMBRADA VARIAS VECES La lechada de cal, alrededor de 16 (0,5 kg) (CaO) por tonelada de caña, neutraliza la acidez natural del guarapo, formando sales insolubles de calcio. [6] http://www.monografias.com/trabajos29/region-noroeste/region-noroeste.shtml
[7] LÓPEZ, L., CADEZA, J. MARTÍNEZ, M. Estudio Preliminar del Efecto de la Presión de Vacío y del Vapor en un Cristalizador por Lotes a Nivel de Planta Piloto. Revista Mexicana de Ingeniería Química. Vol. 7, Nº 001. [8] http://www.sancarlos.com.ec/pdf/proceso_azucar.pdf
[9] Balance de ASOCAÑA 2000 – 2010. http://www.asocana.org/default.aspx [10]http://www.palmira.gov.co/palmira/documentos/rendicion_cuentas_agosto_08/r en_agricultura_umma_umata.pdf [11]http://perfilambientalyumbo.blogspot.com/2008/04/perfil-ambiental-deyumbo.html [12]http://www.manuelita.com/html/sitio/index.php? view=vistas/es_ES/pagina_53.php [13]http://www.monografias.com/trabajos29/region-noroeste/regionnoroeste.shtml#circuito [14] http://www.palmiguia.com/conozca-palmira.html [15]http://fichas.infojardin.com/hortalizas-verduras/cana-azucar-dulce-canaduzcanamiel.htm [16] http://www.palmiguia.com/aspectos.html [17]http://www.palmira.gov.co/palmira/documentos/documento_terminal_palmira.p df [18] http://es.wikipedia.org/wiki/Yumbo
[19] ANALISIS ECONOMICO costos Caña cal
agua Producto o subproducto Azúcar melaza Cachaza
Valos comercial
Balance energía costo
Cantidad requerida
Energía turbinas de molinos Vapor evaporadores Vapor calentadores secadores cristalizadores Energía generada con e bagazo (se supone que puede suplir la demanda energética de la palanta) Subproductos: Bagazo: es un residuo fibroso rico en material celulósico y de valor utricional vegetal o animal Producción de energía con el bagazo: el bagazo es utilizado con combustible para producir vapor, la incineración el 70% del bagazo produce la enrgia suficiente para mover la planta. La energía producida por los ingenios se denomina energía renovable porque se obtiene de una fuente capaz de regenerarse por medios naturales y es limpia, porque durante la combustión del bagazo no se presentan emisiones netas directas de CO2, porque la caña usa para su crecimiento la misma cantidad de CO2 que la planta emite [11]. Producción de vapor. El agua a utilizar como alimento a la caldera, debe estar libre de impurezas que afecten la operación, eficiencia y vida útil de la caldera. Para obtener la calidad deseada, el agua debe someterse a un tratamiento cuyos objetivos básicos son: Disminuir el costo del vapor producido. Evitar daños en los equipos. Reducir el trabajo de mantenimiento. SIMULACION DEL PROCESO DE EVAPORACION Se utilizo un sistema de cinco evaporadores de multiple efectoal vacio, las condiciones de temperatura y presión se muestran en la figura jj.
Fig. jj La meladura sale de la etapa de evaporación con una concetracion de 62% de sacarosa [5, 13] Los datos de presión y temperatura del sistema de evaporadores multiefecto esta de acuerdo con los datos de M. Lozano para integración térmica aplicada en ingenios azucareros [17] Valor calorífico del bagazo:
[1] ©2009 Felipe Perafán G Cali - COLOMBIA.azucar de caña. Especificaciones de la caña de azúcar: http://www.perafan.com/azucar/ea02cana.html [2] estudio preliminar del efecto de la presión de vacio y del vapor en un cristalizados por lotes a nivel de planta piloto. L. Lopez, J. Cadeza, M. Martinez. Revista mexicana de ingeniería química . Vol 7, numero 001
[3] Sociedad Agrícola E Industrial San Carlos S.A. Descripción del proceso y diagrama de flujo: http://www.sancarlos.com.ec/elaboracion.php [4] BALOH, T.et al. Manual de energía para fábricas de azúcar. Druckhaus am Treptower Park. 1995. ISBN 3-87040-055-2 [5][http://es.wikipedia.org/wiki/Az %C3%BAcar#Etapas_de_producci.C3.B3n_a_partir_de_la_ca.C3.B1a_de_az.C3. BAcar]: Evaporación. El jugo procedente del sistema de clarificación se recibe en los evaporadores con un porcentaje de sólidos solubles entre 10 y 12 % y se obtiene una meladura o jarabe con una concentración aproximada de sólidos solubles del 55 al 60 %.La meladura es purificada en un clarificador. La operación es similar a la anterior para clarificar el jugo filtrado. El azúcar debe tener baja humedad, aproximadamente 0.05 %, para evitar los terrones. [6] [PROCESO DE ELABORACIÓN DEL AZÚCAR, Sociedad Agrícola E Industrial San Carlos S.A. http://www.sancarlos.com.ec]: Para cristalizar el azúcar se requiere eliminar el agua de la meladura para lo cual se realiza una cocción en equipos conocidos como tachos, de los cuales sale una masa cocida (mezcla de miel y cristales de azucar) al 96ªBrix para llevarlos alos cristalizadores y terminar el agotamiento de las mieles. La miel y los cristales se separan en una centrifuga. A los cristales separados se les adicuona agua en agitación continua para obtener una masa de 93ªBrix a la que se llama magma y se emplean como semila. La temperatura de conccion es de 61ªC[EL PROCESO DE LA COCCION DE AZUCAR] [7] [Agricultura Orgánica en el Trópico y Subtrópico Guías de 18 cultivos, © Asociación Naturland - 1ª edición 2000: A continuación se presentan algunas características de calidad de caña de azúcar, sus grados de exigencia, mínimos y máximos. Principalmente las normas legales o también los importadores son quienes imponen dichas exigencias. Importadores y exportadores, sin embargo, pueden acordar grados mínimos y máximos diferentes de los presentes, siempre y cuando éstos se encuentren dentro el marco que imponen las normas legales,
[9] F. Perafan. Azucar de caña. La caña de azúcar [en linea]. Disponible en: http://www. Perafan.com/ea02cana.html·riocauca. [10] SAP (secretaria de agricultura y pesca del vallle del cauca). 2008. Estimaciones agropecuarias por métodos indirectos EAMI 2002-2007. Cali CO. [11] www.asociacionazucarera.com. Asocioacion azucarea de el salvador. 2009. http://www.asociacionazucarera.com/nav10_produccion.html [12] usos de los subproductos de la agroindustria de la caña en l aelaboracion de dos suplementos nutricionales para rumiantes en el valle del cauca. J. Loaiza de la Pava. Ingenieria de alimentos, Universidad de Caldas, Colombia, Enero, 2008. : El bagazo presnta una alta heterogeneidad de tamaño de partículas que oscilan entere 258- 50 mm y esta compuesto por fibra (45%), solidos insoluble (2-3%), sólidos solubles (2-3%) y agua (50%). La fibra es la fracción solida orgánica insoluble en agua que contiene los elementos estructurales. Los componenetes insolubles básicamente están compuestos por tierra, piedra y otros materiales incorporados durante el corte de la caña. [13] PROCESO DE ELABORACIÓN DEL AZÚCAR Sociedad Agrícola E Industrial San Carlos S.A.http://www.sancarlos.com.ec/pdf/proceso_azucar.pdf : El jugo clarificado pasa luego a la sección evaporación para eliminar gran parte del agua presente en el jugo. El jugo clarificado posee aproximadamente un 82-87 % de agua, por efecto del trabajo de los evaporadores de múltiple efecto se logra reducir el contenido de agua al 33-40 % (60-67 °Brix), denominándose "meladura" al jugo concentrado que sale de los evaporadores. [14] CHEN C.P. James. Manual de Caña, Editorial Limusa. 1991. La lechada de cal, alrededor de 16 (0,5 kg) (CaO) por tonelada de caña, neutraliza la acidez natural del guarapo, formando sales insolubles de calcio.
[15] La temperatura de calentamiento varía entre 90 y 114.4 ºC, por lo general se calienta a la temperatura de ebullición o ligeramente más, la temperatura ideal está entre 94 y 99 º C. En la clarificación del jugo por sedimentación, los sólidos no azúcares se precipitan en forma de lodo llamado cachaza, el jugo claro queda en la parte superior del tanque; el jugo sobrante se envía antes de ser desechada al campo para el mejoramiento de los suelos pobres en materia orgánica. [16] proceso de produccio de azúcar morena. C. Celis, I. Diaz. Universidad industrial de Santander, marzo 2010. : la siguiente parate del proceso es separar la tierra, arena y demás impurezas solidas presentes en el jugo. Esto se realiza mediante sedimentación. La presipitacion de las impurezas solidas es mas eficiente si es realizada en caliente por ello se calienta el jugo hasta una temperatura entre 90 y 114.4C ºC en un intercambiador de calor. [17] M. A. Lozano Serrano. Integracion térmica de procesos, aplicación en ingenios azucaresos. Universidad de Zaragoza, GITSE-13A. 2008
[18] HUGOT, E. Manual para Ingenieros Azucareros. La Habana: Editora Revolucionaria, 1967: La temperatura conveniente del agua de imbibición es entre 80 – 85 o C.
ESTE DATO SE ELIMINÓ [20] O. Rivera, A. Moreno. Mezcla optima de azucares. Universidad ICESI. Cali. 2004: antesde lamolienda, la caña es limpiada en seco y en su camino hacia elmolino es preparada por tres picadoras tipo brazos oscilantes de 1200HP cada una. La molienda es hecha en un tándem con seis molinos de 44”X84” equipados con cuatros masas y moviods por turbinas de vapor de 1200HP.
[21] http://es.wikip edia.org/wiki/Valle_del_Cauca
ANEXOS
ANEXO A. [1] PERAFÁN, Felipe. Azúcar de Caña. Cali, Colombia. ©2009. http://www.perafan.com/azucar/ea02cana.html
ANEXO B. [6] http://www.monografias.com/trabajos29/region-noroeste/regionnoroeste.shtml
ANEXO C. [7] LÓPEZ, L., CADEZA, J. MARTÍNEZ, M. Estudio Preliminar del Efecto de la Presión de Vacío y del Vapor en un Cristalizador por Lotes a Nivel de Planta Piloto. Revista Mexicana de Ingeniería Química. Vol. 7, Nº 001.
ANEXO D. [8] http://www.sancarlos.com.ec/pdf/proceso_azucar.pdf
ANEXO E.
[10]http://www.palmira.gov.co/palmira/documentos/rendicion_cuentas_agosto_08/r en_agricultura_umma_umata.pdf
ANEXO F. [11]http://perfilambientalyumbo.blogspot.com/2008/04/perfil-ambientalde-yumbo.html
ANEXO G.
[12]http://www.manuelita.com/html/sitio/index.php? view=vistas/es_ES/pagina_53.php
ANEXO H. [13]http://www.monografias.com/trabajos29/region-noroeste/regionnoroeste.shtml#circuito
ANEXO I. [14] http://www.palmiguia.com/conozca-palmira.html
ANEXO J. [15]http://fichas.infojardin.com/hortalizas-verduras/cana-azucar-dulcecanaduz-canamiel.htm
ANEXO K. [16] http://www.palmiguia.com/aspectos.html
ANEXO L. [17]http://www.palmira.gov.co/palmira/documentos/documento_terminal_palmira.p df
ANEXO M. [18] http://es.wikipedia.org/wiki/Yumbo
