Topicos Del Curso de Tecnologia de Procesos i

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Topic os De l Curso de Te c nologia de Proc e sos i - slide pdf.c om

TOPICOS DEL CURSO DE TECNOLOGIA DE PROCESOS I I. OPERACIONES: 1. CIRCULACION DE FLUIDOS.- Un fluido es una sustancia que contiene baja cohesión intermolecular y tiende a adoptar la forma del recipiente que lo contiene, los fluidos pueden ser líquidos o gases. Estos fluidos son transportados por medio de tuberías dentro de la planta industrial, a lo largo de todo el proceso productivo. Estas tuberías se señalan con colores normalizados. Las tuberías se montan con empalmes, para regular el flujo es preciso que estén provistas válvulas y para de serlos impulsadas usan bombas diferentes de acuerdo a de las llaves, propiedades y cantidad materialessea transportar.

Bomba centrifuga

Válvula de compuerta

Bomba rotatoria

Válvula de asiento

Bomba reciprocante

Válvula de paso

Bomba flujo axial

Válvula de membran a

Figura 9: Bombas Y Válvulas

2. TRANSFERENCIA DE CALOR.- El calor se puede transportar de un cuerpo caliente a otro frió por conducción, convección o radiación, o por combinación de algunos de estos métodos, cuando los fluidos se han de calentar o enfriarse vía siempre alguna forma de calentador tubular, llamados también intercambiadores de calor, existiendo varios tipos de intercambiadores de calor cuyos símbolos de equipos se presentan a continuación:

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Fluido del proceso

Fluido del proceso

Fluido del proceso

Fluido del proceso

por los tubos

por el envolvente

por los tubos

por el envolvente

Contracorriente

Paralelo vapor

Alimentación del liquido

Mezcla Liquido-vapor Alimentación del liquido

Medio de calentamiento


Termosifon

Kettle

Figura 10: Intercambiadores De Calor

3. EVAPORACION.- Paso de un líquido a vapor, bien por medio del calor o por disminución de la presión. Los equipos donde se lleva a cabo la evaporación se llaman evaporadores, que son de diversos tipos y que se presentan a continuación:


Medio de calentamiento Medio de calentamiento

De pelicula descendente

De tubo corto (canasta, calandria)

Circulacion

Figura 11: Evaporadores

4. HUMECTACION.- Acción por la que se favorece la penetración y retención del agua por un material; puede referirse también a líquidos diferentes del agua. 5. ABSORCION.- Es una operación unitaria de transferencia de materia, que consiste en poner un gas en contacto con un liquido para que este disuelva determinados componentes del gas, que queda libre de los mismos.


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La absorción puede ser física o química, según el gas que se disuelva en el liquido absorbente o reaccione con el dando un nuevo compuesto químico. La absorción se efectúa en altas torres cilíndricas o columnas de absorción, de mayor o menor anchura, según la producción. El gas a absorber circula de abajo a arriba, mientras que el liquido absorbente lo hace de arriba a bajo, es decir circula en contracorriente.

Platos

Empacadas

Burbujas (rocio)

Figura 12: Torres Y Columnas

Aspercion

6. EXTRACCION CON DISOLVENTE.- Es la separación de una mezcla de diferentes sustancias mediante el uso de un disolvente liquido. Para efectuar una separación de este modo, al menos uno de los componentes de la mezcla debe ser insoluble o solo parcialmente soluble en el disolvente. Como ejemplos de extracción con disolvente tenemos: 1) Eliminación de sulfuro de hidrogeno en los gases de refinería o en gas natural por tratamiento con mono o dietanolamina. Este seria un caso de absorción de gases. 2) La separación de penicilina del caldo de fermentación mediante acetato de n-butilo. Este caso es una extracción liquido-liquido. 3) La extracción de sulfato de cobre de ciertos minerales por percloracion de ácido sulfúrico a través de una cama del mineral. Este es un caso de lixiviación.


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Gas tratado

Soluto recuperado Gas alimentado rico en soluto Disolvente rico en soluto

Disolvente limpio

Figura 13: Extracción Con Solvente

7. ADSORCION.- propiedad que tienen algunas sustancias de aumentar la concentración sobre su superficie, de otras sustancias, por lo general gases o cuerpos disueltos. Un ejemplo común es la absorción de gases por el carbón activado. El carbón será el adsorbente y el gas será el adsorbato, entonces si las moléculas de los absorbatos se mantienen exclusivamente en la interfase con el absorbente, el proceso se denomina absorción. Los casos mas conocidos de absorción son los sistemas gas-liquido y sólidoliquido.


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Disolvente

Disolvente rico en soluto Disolvente limpio

Soluto recuperado

Solido alimentado rico en soluto

Sólido

Figura 14: Proceso De Adsorción

8. DESTILACION.- Proceso mediante el cual el cual un líquido se convierte en vapor y este vapor se vuelve a condensar en líquido. Este último se conoce como destilado. Se efectúa la destilación para la purificación o la separación de los componentes de una mezcla. Como ejemplo de destilación, es la purificación del alcohol, separándolo del agua, aceite de fuel, aldehídos y otras impurezas indeseables que aparecen en los procesos de fermentación. Otro ejemplo es la destilación del petróleo, donde se obtienen en gasolina, kerosene, aceites pesados y lubricantes.


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Venteo

Etanol

Purga

Etanol seco

Figura 15: Destilador De Alcohol

9. SUBLIMACION.- Paso de sólido a gas sin pasar por el estado líquido. La sublimación es el método usado para purificar sustancias. El hielo, nieve, alcanfor, naftaleno, paradiclorobenceno, dióxido de carbono sólido, trióxido de arsénico, son las sustancias más conocidas que se subliman fácilmente. 10. SECADO.- Es la separación completa de los restos líquidos como agua u otro disolvente, esto se hace por evaporación por debajo del punto de ebullición y con fines de preservar el material sólido se seca a temperaturas mas bajas posibles. El secado se efectúa en aparatos llamados secadores que pueden ser de bandejas, de tambor, de moldes, etc. Venteo



Figura 16: Equipos De Secado

Venteo

11. MEZCLA.- Es la agregación de varias sustancias que no tienen acción química entre si, también se puede decir que son asociaciones formadas por la reunión de dos o mas sustancias que conservan sus propiedades características.


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En las mezclas existen tantas especies de moléculas como sustancias integren estas mezclas. Siempre es posible separar los componentes de las mezclas por medios mecánicos o físicos como la filtración, la decantación, centrifugación, levigación, extracción, imantación, disolución, cristalización, congelación, congelación, destilación, etc. Se pueden dar las posibilidades de mezcla siguientes: Sólido-sólido, sólido-liquido, sólido-gaseoso, liquido-liquido, liquido-gaseoso, gaseoso-gaseoso. Existen diversas denominaciones para estas mezclas, tales como, mezcla, amasado, suspensión, disolución, emulsión, etc. Los equipos para efectuar la mezcla, se llaman mezcladores y son muy diversos y construidos, según el efecto que se desea obtener. A continuación se presentan algunos mezcladores:

De chorro de fluido (jet)

Placa con orificio (línea de tubería)

Bomba Rociador de gas (linea con agitacion)

Sin movimiento

Propela

Axial

Radial

Tanques con agitados

Amasador

Extructor

De rodillos

Maso triturador

Rotor

Figura 17: Mezcladores

12. CLASIFICACION.- Es la separación en fracciones de los sólidos en suspensión en un medio fluido, generalmente agua, en este caso se llama clasificación húmeda. Existen también la clasificación seca o clarificación con aire, el equipo mas utilizado en este método es el clasificador neumático. La clasificación se emplea mas en la preparación para su beneficio de los minerales metálicos y no metálicos mediante el escurrimiento, el lavado, lixiviación y


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molienda; los equipos usados en estos métodos se llaman clasificadores, cuya construcción es de acuerdo a los requerimientos del proceso productivo; aquí se presenta el clasificador de Dorr y el de Akins.

Figura 18: El Clarificador Dorr

Figura 19: El Clarificador Akins Gráficos tomados del Manual del Ingeniero Químico de Jhon Perry

13. CRIBADO.- Es la separación por medio de tamices una mezcla de granos de diversos tamaños en dos o más porciones, se hace con el fin de obtener el tamaño adecuado de partículas para continuar la operación siguiente. Las partículas que queden en el tamiz dado son de mayor tamaño y se indica con mas (+) y los que pasan el mismo tamiz son de menor tamaño y se indica con menor (-).


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Las cribas o tamices se dividen en cuatro clases: parrillas, cribas de sacudidas, cribas vibratorias y cribas pulsatorias u oscilante.

Figura 20: Criba

14. SEDIMENTACION.- Depósito en el fondo, de los materiales insolubles, suspendidos o formados en medios líquidos o gaseosos, la sedimentación se refiere al asentamiento por gravedad de las partículas sólidas suspendidas en un líquido, implica la eliminación de la mayor parte del líquido o del agua del limo después del asentamiento de este. Se efectúa la sedimentación de materiales arenosos y de limos. Generalmente se llevan a sedimentación las aguas turbias, aguas fecales, y desperdicios de la industria, pulpas químicas y metalúrgicas. Estos sedimentos se llaman clarificadores y espesadores.

Clarificador, espesador

Decantador, sedimentador

Figura 21: Sedimentadores

15. FILTRACION.- Es la separación de partículas sólidas del liquido o gases mediante un medio poroso que deja pasar a través de el líquidos o gases, pero que retienen las partículas sólidas. La filtración se efectúa por la diferencia de presión entre los dos lados del medio poroso. Esta diferencia de presión entre los dos lados del medio poroso, esta diferencia de presiones se consigue por gravedad, mediante una presión positiva aplicada sobre el medio de filtración o con un vació aplicado por debajo del mismo. Los filtros sólidos-gas se usan para limpiar aire antes de su empleo en turbinas, ventiladores, desecadores, acondicionamiento de aire y procesos industriales, para estos casos actualmente los mas usados son los electro filtros.


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Para la separación de sólidos, en los líquidos se emplean las nuchas o filtros por gravedad, filtros prensa, filtros rotatorios, filtros de burbuja, etc.

(Servicio)

Ciclon

Precipitador electrostatico o filtro de bolsa

Figura 22: Simbología de equipos para separación liquido-gas

Lavado Lavado Torta

Alimentación

Filtrado

Alimentacion

Torta

Lavado

Filtrado

Filtro de arena

Filtro de proceso continuo

Placa y marco, filtro prensa

Figura 23: Simbología de equipos para separación liquido-sólido

16. CRISTALIZACION.- Es el fenómeno de la formación de cristales, siendo un cristal un sólido con formas características, producido por una disposición de sus elementos como átomos iones o moléculas, según un orden determinado formando la red cristalina. Todos los cristales conocidos se agrupan en seis redes cristalográficos. En la industria la cristalización se efectúa por dos métodos: 1. Cristalización por vía húmeda, donde se parte de una disolución, de la cual se separa la sustancia cristalina disuelta por evaporación del disolvente. 2. Cristalización por vía seca. Se parte de sustancias sólidas puede operarse por fusión, es decir licuando un sólido por acción del calor, con lo cual al enfriarse la masa fundida, se forman los cristales. Los equipos donde se efectúa la cristalización, se conocen como cristalizadores, existiendo diversos tipos desde los pozos de cristalización para la obtención de sal común, hasta equipos sofisticados que se emplean en las diversas industrias.


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Figura 24: Cristalizador continúo de vacío

17. CENTRIFUGACION.- Consiste en colocar las mezclas en recipientes llamadas centrifugas que giran a gran velocidad, los componentes mas densos se agrupan en el fondo de los recipientes, quedando en la superficie el mas liviano, esto es cuando es una mezcla de líquidos. Cuando la mezcla es sólido-liquido, la separación de sólidos no disueltos de líquidos cuando las partículas no son del tamaño suficiente, en las centrifugas se denomina centrifugación.

Figura 25: Centrifugo

18. TRITURACION.- Operación por la cual una masa sólida se reduce a partículas de menor tamaño que el de aquellas que se ha partido, esta reducción se efectúan en las trituradoras o quebradoras, hay hasta tres clases de trituración: 1. Trituración Primaria, donde el material se reduce de 60 pulgadas a 8 ó 6 pulgadas. 2. Trituración Secundaria, aquí se reduce el material de 8 o 6 pulgadas a 3 ó 2 pulgadas.


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3. Trituración Terciaria, el material de 3 a 2 pulgadas se reduce a 1 2 a 3 8 pulgadas. También estos materiales se pueden reducir a polvo, en los diversos tipos de molinos, el material de 1 2 a 3 8 de pulgadas se reduce a 35-200 mallas (420-70 micrones). Qebradores

De quijada

De impacto (martillo, rotor, jaula)

Giratoria

De rodillos

Martillos

Molinos

De comprension de rodillos (tazon, bandeja, rodillos- caja)

De disco (atraccion)

Fricción o vibración (rodillos, bolas)

Figura 26: Quebradores

19. AUMENTO DE TAMAÑO.- Es lo contrario a la trituración o reducción del mismo, en este caso consiste en producir porciones de materia de volúmenes mayores que el original de las partículas componentes. Se parte de un estado finamente dividido y se convierten por procedimientos de compactación o consolidación, por extrusión, aglomeración, etc. Existen diversos equipos industriales para efectuar el aumento del tamaño de los materiales, aquí se presentan algunos:


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Tableadora

Prensa de rodillo Molino de bolsa

Extructor

Aglomerador de disco

Aglomerador de tambor

Figura 27: Equipos Para Aumento De Tamaño

Torre de rocio

20. FLOTACION.- Es un método industrial para la concentración de minerales pobres, en el que estos son molidos hasta una finura determinada y mezclados con adecuados productos químicos los cuales recubren el mineral pero no la ganga, y al agitar con agua esta se va al fondo, mientras que en la superficie flotan o se concentra el mineral. Los reactivos químicos llamados colectores le hacen al mineral que se desea flotar repelente al agua, entre estos tenemos a los xantatos (C 2H5.O.CS.SM). Los espumantes ayudan a mantener las burbujas del aire, evitan su coalescencia o unión, entre los principales espumantes tenemos al aceite de pino, acido cresilico, carbinol, propilenglicolamilester. También se usan los modificadores como la cal, ceniza, sosa cáustica, acido sulfúrico para el control del pH y los recubridores en forma de: Cationes: Ba , Ca , Cu , Zn , Ag  . Aniones: SiO3 , PO4 , CN , CO3 , S  . y coloides orgánicos como la dextrina, almidón, cola orgánica, etc. 










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Figura 28: Celda De Flotación

21. MANEJO DE MATERIALES.- Las materias primas, los productos, etc., se tienen que almacenar o cuando transportar de un lugar a otro,líquido para esto existen técnicas propias de almacenamiento el material es sólido, o gas. Los sólidos se almacenan a campo abierto, o bajo techo fijo y en depósitos altos llamados silos. Los líquidos se almacenan en tanques o tinas o en otro tipo de depósitos cilíndricos o prismáticos. Los combustibles líquidos se suelen almacenar bajo tierra. A veces existen depósitos esféricos para almacenaje de líquidos. Los gases se almacenan en gasómetros de diversos tipos y las cantidades pequeñas de gas se almacenan y transportan en botellas de acero. RECIPIENTES DE ALMACENAMIENTO

Techo fijo (cónico)

Retenedor de gas

Techo flotante

Embudo

Almacenamiento a presión

A campo abierto

Vertical

Horizontal Cilindrico

Figura 29: Recipientes De Almacenamiento


Esferico

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Dentro de la planta industrial los materiales en proceso se deben llevar de una sección a otra, así mismo los productos de la planta de producción al almacén de productos, estos materiales se llevan en los transportadores que son de diversos tipos.

Tornillo elicoidal

De banda o correa

Cangilones

Flujo continuo (cadena)

Vibratorio Neumatico

Figura 30: Transportadores

II. PROCESOS: 2. COMBUSTION.- Proceso químico en el que se produce desprendimiento de calor y en algún caso va acompañado de luz y ruido. El proceso químico mas importante es la oxidación del carbón o de los hidrocarburos. Se emplea en la producción de aceros y refractarios. Las reacciones más importantes: C  O2

 CO2

C3 H8  5O2  3CO2  4 H 2O

3. OXIDACION.- Fenómeno químico en virtud del cual resulta aumentada la cantidad de oxigeno de un cuerpo químico, disminuye la cantidad de hidrogeno, en sentido general disminuye el numero de electrones de algún átomo. Se emplea en el tratamiento de agua, en los tanques de hormigón y en la producción de gas de agua en los generadores que son de acero y ladrillo; en la producción de acido fosforico a partir del fósforo, en la producción del acido sulfúrico en los quemadores de azufre, en la producción del acido nítrico en los oxidadotes. Presentamos algunas reacciones:


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CO  1 O2 2 Fe

2



Fe

 CO2

3

 1e



4. NEUTRALIZACION.- Acción para disminuir la acides de un cuerpo o una solución, por efecto de una base o por otra parte, reducir la alcalinidad (basicidad) empleando un acido. Según la teoría de Brönsted, la neutralización se describe mediante la siguiente reacción: H 

 OH





H2 O

Se emplea este proceso en el tratamiento de agua en los tanques de acero, en los decantadores de acero u hormigón, en la producción de superfosfato amoniacal en los reactores y silos, en la producción de sales de sodio en las pailas y en los cristalizadores, producción de sulfatoendelosaluminio los tanques de plomo, o en la producciónendelaarsenitos y arseniatos tanques en de madera.

5. FORMACION DE SILICATOS.- Es la formación natural de muchos de los compuestos, que contienen en sus moléculas silicio, oxigeno y uno o varios metales (pudiendo estar presente también el hidrogeno), se presenta en la fabricación de cerámica, en los moldes, en los hornos, en el silicato de aluminio que se emplea en los cementos dentales y en la preparación de piedras preciosas artificiales, el silicato de cobre se usa en la fabricación de morteros y cementos resistentes a los ácidos y agentes atmosféricos. 6. CAUSTIFICACION.-Se llama así al proceso de obtención de la sosa cáustica a partir del carbonato de calcio. Na2C 03



Ca  OH 2

 2 NaOH 

CaCO3

Esta misma reacción se produce por ejemplo durante el procesamiento de la madera en la etapa de caustificación, donde se toman las sales fundidas del tanque de disolución en la forma de licor verde sucio con alto contenido de carbonato de sodio, al cual se le añade cal viva para convertirlo en licor blanco y llevar este a la cocción y de paso se recupera la sosa cáustica.

7. DOBLE DESCOMPOSICION.- Reacción en la que no hay cambio de una valencia, teniendo efecto solamente un cambio en los radicales según la ecuación: AB  CD  AD  BC Este proceso se presenta en el ablandamiento del agua, en la formación de sales potasitas, sódicas, formación de pigmentos, etc.


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8. CALCINACION.- Proceso en el cual el material se calienta a temperatura elevada, pero inferior a su punto de fusión con el fin de que pierda un componente volátil, se oxide o sufra una transformación determinada, cuando se produce cal, yeso en los hornos, al fabricar carbonato sódico en los calcinadores. Una reacción típica de este proceso es:  CaCO3   CaO  CO2

calcina

9. NITRACION.- Introducir el radical – NO2 en un compuesto orgánico; se emplea generalmente la mezcla de HNO3 y H2SO4 concentrado, este ultimo actúa como deshidratante; en la fabricación de explosivos en los nitradores de acero inoxidable, en la fabricación de productos intermedios para colorantes, fabricación del nitrobenceno, fabricación de perfumes, en los reactores. 

 C

H

NO2

 

 C

NO2

10. ESTERIFICACION.- Formación de un ester por la unión de un alcohol y un acido; la reacción es lenta e irreversible, para acelerarla hay que emplear una sustancia que elimine el agua que se va formando. Durante la fabricación del rayón en las prensas de macerado, fabricación de acetatos de etilo o de vinilo en los reactores de cobre o acero inoxidable. Una reacción típica: HNO

3  C  O  H    C O 

NO2

11. REDUCCION.- Fenómeno químico que se produce cuando en una reacción una de las sustancias reaccionantes gana electrones, disminuyendo la valencia positiva de un elemento o aumentando la negativa en la fabricación del fósforo en los hornos de acero, en la fabricación de anilina a partir de nitrobenceno en los reductores de madera. La reducción del Zinc en el cátodo: 

Zn

2 



2e



Zn

12. AMONOLISIS.- Formación de aminas, por la rotura de una unión, por la acción del amoniaco, en la fabricación de anilina a partir del clorobenceno en las autoclaves de acero.


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NH 2

Cl

 cloro benceno

NH 3



amoniaco

HCl

 anilina

ac. clorhidrico

13. HALOGENACION.- Introducción de un elemento halógeno en un compuesto orgánico, en la fabricación de productos para la guerra química en los reactores de acero. Fabricación de clorobenceno en los halogenadores. Se efectúa casi siempre por clorinación.

G benceno

 Cl 2

FeCl 3



Anhidro

Cl 2



cloro benceno

HCl

14. HIDRÓLISIS.- Reacciones químicas que consisten en la adición de agua a una sustancia compleja con la subsiguiente descomposición de esta en otras mas sencillas. En la formación de cal apagada, fabricación de acido fosforico a partir del pentóxido de fósforo, en la fabricación de gelatina y cola, en los hidratadotes y absorbedores. H O



2

2 CaO    Ca OH

cal viva

cal apagada

15. HIDROGENACION.- Proceso que consiste en añadir hidrogeno combinado a una sustancia. La reacción de una grasa en como sigue: Ni

C

17

H COO3 C H  H  C17 H33COO3 C3 H5 H  420KJ / Kg 31

3

5

2

16. ALCOHILACION.- En la que los dos componentes del alcohol se unen a las fracciones de la molécula sobre la que se efectúan:

R  OCO  R  R  OH

 ROH  ROCOR En la industria fotográfica, en las autoclaves, en la producción de plomo tetraetilo, en los reactores de acero.

17. FREDEL-CRAFTS.- Condensaciones o adiciones que implican en uso de cloruro de aluminio anhidro u otro haluro metálico como catalizador. También se puede decir que son reacciones en las que se emplean catalizadores tales que se desprenden haluro de hidrogeno en el curso de la reacción.

RH  RX


 RR  HR

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Ocurre esta reacción en la fabricación del etilbenceno, en los reactores de acero.

18. CONDENSACION.-Reacción de dos o más moléculas idénticas o distintas, que se produce la formación de una molécula más grande, con o sin eliminación de moléculas como agua,este gasproceso, clorhídrico amoniaco. la industria farmacéuticapequeñas se emplea mucho por oejemplo en laEnobtención del diazepan: CH3

COCl

NHCH3

Cl R



p-clorometil anilina

OHNH

R

NHCH

2 

cloruruo de benzoilo

ClCH COCl

N C O 2  Cl RC  NOH NaOH

RC  NOH3

Cl

oxima benzo fenonica

Diazepan

por eldarcual o más moléculas de una 19. sustancia POLIMERIZACION.(monómero) seFenómeno combina para otrodos cuerpo de igual composición centesimal, pero de un peso múltiplo y de propiedades diferentes al que lo origino.

CH 2



CH 2  CH 2

etileno



CH 2  CH 2

etileno



CH 2



etileno

nCH 2



CH 2

polietileno

20. ELECTROLISIS.- Descomposición de un electrolito al paso de la corriente eléctrica; los iones depositan sus cargas sobre los electrodos, transformándose en los correspondientes elementos o radicales, que quedan libres o sufren reacciones secundarias. se industria lleva a cabo en las refinación celdas electrolíticas la obtención de Este H2, proceso O2, en la cloro-álcali, del cobre, para electro obtención del aluminio, etc. Las reacciones en la refinación del cobre son: Anodo:

Cu

Catodo: Cu

 2

Cu



2

2e





2e





Cu

21. SULFONACION.- Proceso por la que se introduce en la molécula orgánica una o más grupos HSO3 . La siguiente reacción ilustra este proceso:


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R

R

alquil benceno

 H 2 SO4 .SO3 

R SO3 H  H 2 SO4

R

cloro benceno

acido sulfurico

Este proceso se efectúa en la fabricación de jabones, en la obtención de papel al sulfito y en la obtención de productos intermedios para colorantes.

22. DIAZOTACION.- Fijación de un segundo átomo de nitrógeno sobre una conformación del grupo diezo  n2 . La reacción en una amina aromática es del siguiente tipo: NH 2



2 HCl



NO2 Na



2 H 2O 

NaCl 

Anilina

N



 NCl



Clorurodiazonio de benceno

La diazotación se presenta principalmente es la fabricación de colorantes.

23. FERMENTACION.- Transformación que sufre un producto orgánico por la acción de los fermentadores o enzimas, siendo estas enzimas sustancias de naturaleza catalítica producida por células vivas. La reacción para la obtención de alcoholes: Zimasa C6 H12O6   2C2 H 5 OH

 2CO2

H  130 KJ

24. PIROLISIS.- Es el proceso de descomposición de las sustancias por el calor, se presenta por ejemplo durante la destilación del carbón, destilación de la madera, refinación del petróleo, etc. Una de las reacciones en la industria del petróleo es:  30 7 15 7 12 14 : CH 2  Cmaterial C7 H15 aceite C15 H  Cgasolina H16  C6 Hgasolina H 28de :reciclado CH 2 pesado C H 

25. AROMATIZACION.- En la industria del petróleo, viene a ser la conversión de naftas para obtener productos con numero mayor de octanaje, se usan catalizadores pueden contener renio, platino o cromo. La reacción en estos procesos es como sigue:


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CH 3 calentado con   7 16  Cr2 O3 sobre Al2 O3 Tolueno n-heptano

C H

R

4 H 2

26. IZOMERIZACION.- Es la alteración del arreglo de los átomos en una molécula sin cambiar el número de átomos.

C

300  C C  C  C  C   C  C  C AlCl cadena lineal

3

cadena alterada

1) REPRESENTACION DE LOS PROCESOS QUÍMICOS.Los procesos químicos se representan por medios gráficos llamados diagramas, que son principalmente de dos tipos: 1. Diagrama de bloques. 2. Diagrama de flujo. 1. Diagrama De Bloques. Cada bloque representa una operación. La dirección del flujo es de izquierda a derecha se representan por líneas flechadas. Las corrientes gaseosas se incluyen en la parte superior del diagrama y los líquidos o sólidos hacia la parte inferior. Cuado se cruzan las líneas, las horizontales se mantienen y las verticales se cortan. Los balances de masa y energía se presentan simplificados en una tabla. Ejemplo: Obtención de Tolueno.


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Hidrogeno Mezcla

2 610 lb/h

GAS

Tolueno 10 000 lb/h

Hidrogeno

R E A C T O R

Benceno Tolueno Hidrogeno

820 lb/h

SEPARADOR (L/G)

Benceno

8 210 lb/h

LIQUIDO

SEPARADOR (L/L)

Tolueno

Figura 5: Diagrama de Proceso de Tolueno

2. Diagrama De Flujo. Se representan todos los equipos con su símbolo característico, que tiene nombre y número. Las corrientes de proceso tienen un número, se incluyen las descripciones de las condiciones de operación como temperatura, presión, flujos y composición química; puede ser en el diagrama o en una tabla adjunta. Las corrientes de servicio como aire, vapor, calefacción deben ser representados. Se deben representar los instrumentos de control básicos que aseguran la estabilidad del proceso. Ejemplo: Obtención del acido nítrico.


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-

COMBUSTIO N D AMO NI N DE A NIACO

ABSORCION ALCALINA

ACIDO N NITR ICO

ABSORCION ACIDA

Gases

I NV LOS NI NVER SIO N D N DE L NITR ITOS

CO NC NCE NT NTR ACIO N N

Gases

Disolución

HNO3

Nitrato + Lechad

H2SO4

Figura 6: Diagrama De Flujo Del Acido Nítrico

INDUSTRIADELPETRÓLEO

15.1 INTRODUCCIÓN El petróleo, producto de los cambios naturales orgánicos a través de miles de años, se ha


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acumulado debajo de la superficie terrestre de la tierra en cantidades increíbles y ha sido descubierto y utilizado para satisfacer nuestras necesidades de combustible. Por ser una mezcla de miles de sustancias orgánicas, ha probado su adaptabilidad a sus diferentes medios. En el Perú las principales empresas exportadoras son la refinería de la Pampilla (RELAPSA), Petróleos del Perú S.A. y Perupetro S.A.

15.1.1 Principales Refinerías en el País. 15.1.1.1 Refinería "La Pampilla" Es la mayor del país, con una capacidad de procesamiento de 107 000 barriles diarios. Instaladas en el año 1967, consta de dos unidades de destilación Primaria, una de 70000 barriles diarios de capacidad y la otra de 37 000; una unidad de destilación al vacío de once mil barriles diarios, la Unidad de Reformación catalítica de 2 000 barriles diarios y una unidad de craqueo catalítico Fluido de 7000 barriles diarios; también cuenta con unidades de tratamiento Mérox para gasolina y turbo- combustible. Produce gasolina de alto octanaje; de 95 octanos y de 84 octanos, así como gas licuado de petróleo (para cocinas) y combustibles para aviones a chorro. Tiene una capacidad de almacenamiento de 3 951 000 barriles, de los cuales 1 845 000 son de crudo. La capacidad inicial de esta refinería fue de 20 000 barriles diarios. 15.1.1.2 Refinería de Talara La Refinería de Talara es la mas antigua del Perú. En la actualidad consta de una Unidad de Destilación Primaria de 67 000 barriles diarios de capacidad y una Unidad de Craqueo Catalítico de 17 000 barriles diarios que opera desde el año 1965. Esta refinería produce la mayor parte de los productos especiales derivados del petróleo: solventes, lubricantes, asfaltos, grasas, ácidos nafténicos; etc. Cuenta además con una planta para la producción de aceites bases lubricantes, cuya capacidad 1 200 diarios. También de muy instalaciones la manufacturaesdede grasas, en barriles las cuales se está usando dispone tecnologías avanzadaspara como, por ejemplo, en la fabricación de grasas múltiples con base de Litio. La capacidad de almacenamiento de esta refinería es de 2 549 000 barriles, de los cuales 250 000 son de crudo, lo cual permite abastecer los buques -tanques cargueros que diariamente distribuyen los combustibles en el país.


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15.1.1.3 Nueva Refinería de la Selva (Pluspetrol Perú Corporation) Fue puesta en operaciones a mediados de 1982, en la ciudad de Iquitos. Tiene una capacidad de procesamiento de 10 500 barriles diarios y cubre los requerimientos de combustibles de los pueblos de nuestra Amazonía. Con su aporte, se ha elevado la capacidad de refinación del país de 178 700 barriles diarios a 188 100 barriles. 15.1.1.4 Refinería "Conchán" Esta refinería inicio sus operaciones en Marzo de 1973. Dispone de una Unidad de Destilación primaria de 9 500 barriles diarios de capacidad y de un alambique para la producción de bases asfálticas con una capacidad de 4 000 barriles diarios. La Refinería Conchán abastece la creciente demanda de asfaltos en la zona de Lima y del Centro del Perú. Su capacidad de almacenamiento es de 800 000 barriles, correspondiéndole 460 000 a crudo. 15.1.1.5 Refinería "Pucallpa" Esta Refinería comenzó sus operaciones en octubre de 1973. Consta de una Unidad de Destilación Primaria de 2 100 barriles diarios de capacidad. Durante el año 1974 incremento el volumen de crudo procesado de 500 barriles a 2600, debido a la inclusión del crudo Loreto y del Oriente, en adición al crudo de agua Caliente, que era el que procesaba usualmente. La Refinería Pucallpa tiene una capacidad de almacenamiento de 95 000 barriles, de los cuales 80 000 son de crudo. Sus características permiten considerarla como fuente de abastecimiento importante para el gran desarrollo potencial estimado en dichas zonas de la Selva.

15.1.2 Producción de Petróleo y Derivados A continuación se muestran los datos de producción en los cuadros 15.1, 15.2 y 15.3. Cuadro 15.1 Principales Refinerías del País Nº 1 2 3 4 5 6

EMPRESA Ref. Iquitos Maple Gas Ref. La Pampilla Ref. Talara Ref. Conchan Ref. El Milagro

UBICACION Loreto Ucayali Lima Piura Lima Amazonas

CAPACIDAD DE PROCESAMIENTO (mbpd) 10,5 3,3 131,9 62,0 6,0 1,7

Fuente: Elaboración propia


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Cuadro 15.2 Producción de Principales Productos Derivados (Periodo 95 - 99) PRODUCTO Petróleo Diesel #2

1995 1996 1997 1998 1999 12 430,1 12 541,1 15 091,8 15 040,1 13 621,7

Residual Gasolina 500 Motor 84 Petróleo Industrial #6 Kerosene Turbo Combustible A-1 Gas propano (GLP) Gasolina Motor 90 Asfalto sólido Nafta Liviana Gasolina motor 97 Gasolina motor 95 Aceites Lubricantes Gas combustible Gasolina craqueada

9 6 719,3 408,7 7 899,2 5 163,0 3 249,6 1 923,5 1 192,0 892,6 202,2 490,6 588,1 51,7 407,6 1 438,8

Asfalto Líquido Gasolina Primaria Solventes Petróleo Industrial #5 Material de corte Gasoil Crudo reducido Aceite clarificado Ácido Nafténico Ronax Gasolina Exportación Petróleo Parc. Refinado Grasas Lubricantes

664,6 207,5 143,5 313,3 369,0 499,0 7,6 2,7 0,4 120,7 12,8

11 226,0 12 927,7 14 458,8 11 367,6 6 338,3 6 136,3 5 985,0 4 994,3 6 826,1 5 886,8 6 136,8 6 033,7 5 036,9 5 200,1 5 103,3 4 910,0 3 390,1 2 862,2 3 415,5 3 082,0 1 973,6 2 328,8 2 292,4 2 357,3 1 947,7 2 169,8 2 636,6 2 843,3 430,1 835,2 736,4 613,5 425,2 708,6 193,6 1 064,2 566,6 707,6 874,1 900,1 621,8 627,1 638,3 711,4 239,7 566,6 445,7 513,6 494,9 489,0 986,7 494,6 -998,3 331,1 474,4 155,9 282,9 244,6 2,0 1,6 0,9 27,4 3,5

370,8 345,7 184,7 144,8 113,6 93,2 14,0 11,9 1,1 0,5 -

293,6 276,6 156,8 43,9 18,6 652,9 2,1 1,1 -

489,0 998,3 289,4 617,5 213,6 36,2 83,8 472,2 -

Fuente: Ministerio de Energía y Minas - Dirección general de Hidrocarburos.

Cuadro 15.3 Producción de Petróleo Crudo Por Zona Geográfica 1998- 2000 (Miles de Barriles). AÑO Y MES

TOTAL

1998 Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio

42 191 3 581 3 308 3 376 3 396 3 532 3 458

Julio Agosto Setiembre Octubre Noviembre Diciembre 1999 Enero Febrero Marzo

3 652 3 697 3 549 3 708 3 438 3 496 38 663 3 441 3 076 3 360

ZONA GEOGRAFICA COSTA ZOCALO 7 726 5 751 643 494 536 498 399 485 669 491 643 498 668 462


701 722 690 697 670 689 7 538 683 604 654

506 474 460 467 445 470 5 147 458 411 450

PROMEDIO ORIENTE DIARIO 28 715 116,0 2 445 115,5 2 274 118,1 2 391 108,9 2 236 113,2 2 391 113,9 2 329 115,3 2 446 2500 2398 2543 2323 2337 25 979 2 299 2 061 2 255

117,8 119,3 118,3 119,6 114,6 112,8 106,0 111,0 109,9 108,4

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Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre 2000 P/ Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio

3 228 3 224 3 258 3 329 3 226 3 117 3 202 3 101 3 101

635 646 621 641 631 593 612 601 317

444 444 410 433 417 402 433 427 417

2 150 2 134 2 227 2 255 2 178 2 121 2 157 2 073 2 067

107,6 104,0 108,6 107,4 104,1 103,9 103,3 103,4 100,0

3 065 2 857 3 066 2 928 3 121 3 069 3 134

609 562 596 573 592 586 604

427 386 418 394 416 399 405

2 028 1 910 2 051 1 961 2 113 2 084 2 125

98,8 98,5 98,9 97,6 94,5 102,3 101,1

Fuente: PERUPETRO- Area de Desarrollo y Producción

15.2 EXPLORACION Antes, la perforación en busca de petróleo era un asunto azaroso y solamente uno de cada 100 pozos se encontraba petróleo. A este tipo de pozo se le llama pozo de exploración. La labor geofísica y sísmica se ha vuelto altamente refinada, y cuando se combina con computadoras de alta velocidad para evaluar la gran cantidad de información que se emplea en la localización de sitios, la oportunidad de tener buen éxito en la perforación ha aumentado enormemente. Los geólogos y geofísicos estudian la localización de petróleo y utilizan instrumentos científicos para orientar sus recomendaciones y así, en 1962, uno de cada 9 pozos perforados producía gas o petróleo, o ambos. Los geólogos reconocieron ya desde hace tiempo que el petróleo se ha acumulado y forma yacimiento que quedan atrapados en la parte alta de los pliegues anticlinales de rocas sedimentarias. Los registros geofísicos sismográficos pueden determinar la presencia de domos y depósitos a una profundidad considerable debajo de la superficie de la tierra. La parte alta del arco de un anticlinal o domo se encuentra comprimida y tiene mayor densidad que las rocas circunvecinas. El petróleo y la sal también tienen menor densidad que las rocas circundantes.

15.2.1 Métodos de Explotación Petrolera.


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Las reservas petrolíferas se encuentran bajo la superficie terrestre a cientos o miles de metros de profundidad y el único método seguro para ubicarlas, son los sondajes exploratorios. Sin embargo, antes se preocupa encontrar el área mas propicia empleando los siguientes métodos: 15.2.1.1 Exploración Geológica Ella tiene por objeto detectar las áreas mas propicias para realizar, posteriormente reconocimientos mas profundos. El geólogo, observa y examina las capas de la corteza terrestre que se ven en la superficie, los tipos de rocas que afloran y sus características de dureza, porosidad, contenido orgánico, edad y condiciones estructurales. 15.2.1.2 Exploración Geofísica. Se basa en las rocas que constituyen la corteza poseen diversas propiedades físicas como la elasticidad, que afecta la propagación de ondas sísmicas; el magnetismo, que se relaciona directamente con la composición de las rocas; y la densidad que origina variaciónes en el valor de la gravedad las cuales permiten calcular la constitución y profundidad de las rocas del subsuelo. 15.2.1.3 Exploración Sísmica Consiste en estudiar la estructura del subsuelo mediante la medición del tiempo de transito de las ondas acústicas generadas por una explosión en la superficie (sismo artificial). Para ello se colocan cargas explosivas en pozos poco profundos perforados especialmente. Luego se insertan n el suelo detectores(geófonos) conectados a un camión registrador con instrumentos.

Con la explosión, ondas interiora de la tierra reflejándose en las capas que se encuentranlas a su pasosey desplazan regresandoal luego la superficie donde son captadas por los geófonos. Calculando de ida y vuelta de las ondas se llega a tener finalmente un perfil preciso del subsuelo con las profundidades de las diversas capas y en base a ello se dibuja, por último un perfil estructural.


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El uso de explosivos ha declinado actualmente, siendo sustituido por el método VIBROSEIS, que consiste en golpear el suelo mediante cañones de aire comprimido siendo un método mas preciso sensible y menos riesgos que las explosiones. En nuestro país se usa también el cordón detonante que se coloca en una zanja abierta con un arado y que a dado buenos resultados en áreas de terrenos difíciles. La sísmica marina es básicamente igual a la terrestre, barcos geofísicos arrastran a poca profundidad el aparato productor de explosiones y los hidrófobos (geofonos) que recibirán las ondas reflejadas. El reconocimiento marino es mas rápido y su calidad de información es mejor que la terrestre. 15.2.1.4 Exploración Gravimétrica En este sistema se mide las variaciones de la fuerza de gravedad en distintos lugares con un gravimetro, aparato similar al dinamómetro. 15.2.1.5 Exploración Magnética Usando un magnetómetro se miden las frustraciones del campo magnético terrestre y se pueden reconocer, indirectamente, la presencia de rocas sedimentarias indicadores, generalmente, de la posible presencia de hidrocarburos.

15.3 DESCRIPCION DEL PROCESO El proceso crudo llega a la refinería y es almacenado en grandes estanques para regular uniformemente la cantidad que ha de ser tratada, según las posibilidades de las instalaciones y las necesidades del mercado. El principio básico que se emplea en la refinación del petróleo crudo es el de la destilación, es decir, calentar el petróleo en una caldera y hacerlo pasar hirviendo por altas torres , donde la temperatura en las partes superiores se mantiene más baja que en el fondo. Las refinerías son muy distintas unas de otras, según las tecnologías y los esquemas de procesos que se utilicen, así como su capacidad. Existen refinerías para procesar petróleos suaves, petróleos pesados o mezclados de ambos. Por consiguiente, los productos que se obtienen varían de una a otra.


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La refinación se cumple en varias etapas. Por esto una refinería tiene numerosas torres, unidades, equipos y tuberías. Es algo así como una ciudad de plantas de proceso. De la mezcla de hidrocarburos que componen el petróleo crudo se deduce lo siguiente mientras más liviano sea, es más volátil y, por lo tanto, mas bajo su punto de ebullición por ésta razón el hidrocarburo de la gasolina hierve a menos temperatura que el gasoil, y así sucesivamente facilitando así la selección de los diferentes grupos o fracciones; el diagrama 11.1 muestra la secuencia de la refinación del petróleo. Diagrama 15.1 Refinación del Petróleo PETROLEO CRUD O

DESALADO

DESTILACION ATMOSFERICA

DESTILACION AL VACIO

CRAQUEO TERMICO

CRAQUEO CATALITICO

HIDROCRAQUEO

REFORMADO ALQUILACION

POLIMERIZACION

REFINACION CON SOLVENTES

En el proceso de destilación los vapores escapan en forma de burbujas a través de las válvulas en los platos o bandejas situadas a distintas alturas de la torre, mientras que el líquido más frío cae continuamente desde la parte superior. Los vapores pasan a través de los platos por medio del orificio guarnecidos de cilindros abiertos, cubiertos por "casquetes de burbujeo", cuya forma es la de una cubeta invertida y cuyos bordes no tocan el piso obligando a los vapores a pasar burbujeando a través del líquido que se acumula sobre cada plato en los distintos pisos. Una condensación y redestilación progresiva ocurren en cada piso o "bandeja", como son llamados.


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La gasolina sale en forma de vapor de la parte superior de la torre, el kerosene es retirado en una bandeja algo más abajo y el petróleo diesel, mucho mas abajo. Estas fracciones son entradas y almacenadas en pequeños estanques especiales. El petróleo que no ha podido elaborarse fluye de la base de la torre en forma de residuo negro. Así, en la forma de fraccionamiento tiene lugar el primer paso de la separación de los hidrocarburos contenidos en el petróleo crudo; luego sigue una cantidad de operaciones de purificación de las sustancias obtenidas y separación de otras nuevas. Existen otras Plantas de procesos, que cumplen funciones complementarias a la destilación primaria y que permiten u mejor aprovechamiento de los residuos e hidrocarburos primarios que se destilan en esta primera etapa. El diagrama 15.2 muestra un refinación completa. Diagrama 15.2 Refinería Completa PROPILENO PIA SOLVENTES GLP

GASOLINAS 35/84 KEROSENE TURBO DIESEL

PETROLEO CRUDO

A CEITE CLARIFICADO A NEGRO DE HUMO

HORNO PETROLEO INDUSTRIAL LUBRICANTE GRASAS ASFA LTOS BREAS


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15.3.1 Planta de “Topping” o Destilación Atmosférica En la torre de topping de la unidad de destilación atmosférica tiene lugar, mediante vaporización flash y fraccionamiento, la separación del petróleo crudo en gasolina, nafta, kerosene, diesel y crudo reducido.

15.3.2 Unidad de Vacío Su función es preparar una carga de alimentación adecuada para la unidad de Craqueo catalítico, mediante el fraccionamiento del crudo reducido en vacío para evitar la coquificación de estos productos.

15.3.3 Planta de Craqueo Catalítico. El proceso de craqueo catalítico fluidizado convierte hidrocarburos pesados en productos mas livianos de mayor valor. En este caso, se efectúa un rompimiento de las moléculas de cadena larga, que constituyen el gasoil de vacío en presencia de un catalizador, a temperaturas, pero a una presión un poco superior a la atmosférica.

15.3.4 Planta de Reformación Catalítica Es un proceso destinado a convertir nafta de bajo octanaje en gasolina o reformato de alto número de octanos.

15.3.5 Planta de Recuperación de Livianos y Tratamiento Está diseñada para recuperar el propano y butano de diferentes secciones de la refinería. Los productos de esta planta son gasolina estabilizada del craqueo catalítico, propano, el butano y el gas de refinería que se quema en los hornos.

15.3.6 Planta de Alquilación En técnica petrolera, alquilación es la combinación química entre una isoparafina (isobutano) y una olefina (butileno) para formar hidrocarburos isómeros (isoctano) que destilan en el rango de la gasolina; por su alto número de octanos, sirven para preparar gasolina de aviación.


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15.3.7 Planta de Visbreaking La función de esta unidad es reducir la viscosidad del "pitch" proveniente de la torre de vacío, con el objeto de agregarle menos diesel para producir petróleos combustibles. La reducción de viscosidad se obtiene mediante un craqueo térmico moderado del "pitch" (brea, alquitran).

15.3.8 Planta de Etileno Partiendo de subproductos gaseosos de la refinería, etano, propano, butano, gas, gasolina natural y petróleo crudo se prepara industrialmente el etileno, constituyendo una materia básica en la fabricación de gran número de substancias orgánicas de interés industrial.

15.4 PRODUCTOS OBTENIDOS DEL PETRÓLEO 

Gasolina motor corriente y extra: Para consumo en los vehículos automotores de combustión interna, entre otros usos.



Turbo combustible o turbosina: Gasolina para aviones jet, también conocida como Jet-A.



Gasolina de aviación: Para uso de aviones con motores de combustión interna.



Disolventes alifaticos: Sirven para la extracción de aceites, pinturas, pedantes y adhesivos, para la producción de thinner", gas para quemadores industriales, elaboración de tintas, formulación y fabricación de productos agrícolas, de caucho, ceras, betunes, y para limpieza en general.



Asfaltos: Se utilizan para la producción de asfalto y como materia prima sellante en la industria de la construcción.



Bases lubricantes: Es la materia prima para la producción de los aceites lubricantes.



Ceras parafínicas: Es la materia prima para la producción de los aceites lubricantes.



Polietileno: Materia prima para la industria del plástico en general.



Alquitrán aromático (Aromar): Materia prima para la elaboración de negro de humo


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que, a su vez, se usa en la industria de llantas. También es un diluyente. 

Acido nafténico: Sirve para preparar sales metálicas tales como de cobalto, etc., que se aplican en la industria de pinturas, resinas, poliester, detergentes, tenso activos y fungicidas.



Benceno: Sirve para fabricar el ciclohexano.



Ciclohexano: Es la materia prima para producir caprolactama y ácido atípico con destino al nylon.



Tolueno: Se usa como disolvente en la fabricación de pinturas, resinas, adhesivos, pegantes, thinner, tintas, y como materia prima del benceno.



Xilenos mezclados: Se utilizan en la industria de pinturas, de insecticidas y de thinner.



Ortoxileno: Es la materia prima para la producción de anhídrido ftálico.



Alquilbenceno: Se usa en la industria de todo tipo de detergentes para elaborar plaguicidas, ácidos sulfónicos y en la industria de la curtientes.



Azufre: Sale de la refinerías; sirve para la vulcanización del caucho, fabricación de algunos tipo de acero y preparación del ácido sulfúrico, en otros usos.

Gas industrial Los gases industriales son un grupo de gases manufacturados que se comercializan con usos en diversas aplicaciones. Principalmente son empleados en procesos industriales, tales como la fabricación de acero, aplicaiones medicas, fertilizantes, semiconductores, etc. Pueden ser a la vez orgánicos e inorgánicos y se obtienen del aire mediante un proceso de separación o producidos por sítesis química. Pueden tomar distintas formas como comprimidos, en estado líquido, o sólido. Clases de gases industriales acetileno (C2H2) dióxido de carbono (CO2)  monóxido de carbono (CO)  


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    

cloro (Cl2) hidrógeno (H2) cloruro de hidrógeno (HCl) metano (CH4) óxido nitroso (N2O)



propano (C3H8) dióxido de azufre (SO2)



Gas natural El gas natural es una mezcla de gases que se encuentra frecuentemente en yacimientos fósiles, solo o acompañando al petróleo o a los depósitos de carbón. Aunque su composición varía en función del yacimiento del que se extrae, está compuesto principalmente por metano en cantidades que comúnmente pueden superar el 90 o 95%, y suele contener otros gases como nitrógeno, etano, CO2, H2S, butano, propano, mercaptanos y trazas de hidrocarburos más pesados. Como fuentes adicionales de este recurso natural, se están investigando los yacimientos de hidratos de metano que, según estimaciones, pueden suponer una reserva energética muy superiores a las actuales de gas natural. Puede obtenerse también con procesos de descomposición de restos orgánicos (basuras, vegetales - gas de pantanos) en las plantas de tratamiento de estos restos (depuradoras de aguas residuales urbanas, plantas de procesado de basuras, de alpechines, etc.). El gas obtenido así se llama biogás. El gas natural que se obtiene debe ser procesado para su uso comercial o domésticoregasificadora. Algunos de los gases de su composición se extraen porque no tienen capacidad energética (nitrógeno o CO 2) o porque pueden depositarse en las tuberías usadas para su distribución debido a su alto punto de ebullición. El propano, butano e hidrocarburos más pesados en comparación con el gas natural son extraídos, puesto que su presencia puede causar accidentes durante la combustión del gas natural. El vapor de agua también se elimina por estos motivos y porque a temperaturas cercanas a la temperatura ambiente y presiones altas forma hidratos de metano que pueden obstruir los gasoductos. Los compuestos de azufre son eliminados hasta niveles muy bajos para evitar corrosión y olores perniciosos. Para uso doméstico, al igual que al butano, se le añade unas trazas de metil-mercaptano, para que sea fácil detectar una fuga de gas y evitar su ignición espontánea. Generación de CO2

La combustión del gas natural, al ser un combustible fósil produce un aporte neto de CO2 a la atmósfera. Esto le diferencia de otros combustibles más sostenibles como la biomasa, donde la tasa de producción de carbono orgánico versus emisión de carbono inorgánico durante su combustión es casi igual a uno. Sin embargo, el gas natural produce mucho


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menos CO2 que otros combustibles como los derivados del petróleo, y sobre todo el carbón. Además es un combustible que se quema más limpia y eficazmente. La razón por la cual produce poco CO 2 es que el principal componente, metano, contiene cuatro átomos de hidrógeno y uno de carbono. Como ventaja añadida es un combustible más versátil, que puede utilizar en sistemas de generación más eficientes como el ciclo combinado o la pila de combustible y su obtención es más sencilla en comparación con otros combustibles. Sin embargo, su contenido energético es bajo. Generación de energía

El gas natural puede ser empleado para producir hidrógeno que se puede utilizar en los vehículos de hidrógeno. 1 Nm3 (metro condiciones presión) de gascúbico naturalenproduce aprox.normales: 10,4 kwh0ºC de tempereatura y 1 atmósfera de Gas natural licuado

Buque gasero para GNL El gas natural licuado (GNL) es gas natural que ha sido procesado para ser transportado en forma líquida. Es la mejor alternativa para monetizar reservas en sitios apartados, donde no es económico llevar el gas al mercado directamente ya sea por gasoducto o por generación de electricidad. El gas natural es transportado como líquido a presión atmosférica y a -161 °C donde la licuefacción reduce en 600 veces el volumen de gas transportado. Impacto ambiental

El GNL tiene el menor impacto ambiental de todos los combustibles por su alto contenido de hidrógeno. Los derrames de GNL se disipan en el aire y no contaminan el suelo ni el agua. Como combustible vehicular, reduce las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx ) en


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un 70%, y no produce compuestos de azufre ni partículas. Para la generación eléctrica las emisiones de dióxido de azufre, SO 2 prácticamente quedan eliminadas, y las emisiones de CO2 se reducen en un 40%. Todos los sistemas de producción y transporte, así como la planta de proceso, están diseñados evitar y prevenir es el (o caso de los sistemas transferencia de GNL depara y hacia losfugas barcos, envío o incendios; revaporización regasificación) de de GNL. Hay algunas diferencias de diseño respecto a las plantas de gas, pero las consideraciones ambientales, de seguridad y de salud son las mismas o más estrictas. Los principales riesgos son su baja temperatura (riesgo criogénico) y su combustibilidad. Razones para licuar el gas natural

El gas natural se transporta generalmente utilizando gasoductos pero, para grandes distancias, resulta más económico usar buques. Para transportarlo así es necesario licuarlo, dado que a la temperatura ambiente y a la presión atmosférica ocupa un volumen considerable. El proceso de licuefacción reduce el volumen dellas gasreservas natural de hidrocarburos 600 veces con respecto a su volumen original. Aproximadamente la mitad de conocidas hoy son yacimientos de gas natural. Con frecuencia se encuentran ubicadas en regiones con poca demanda de gas. Sin embargo, al licuarlo, puede transportarse con total seguridad hasta su mercado de destino utilizando buques, de manera similar al petróleo crudo. Historia del GNL

Los orígenes de la tecnología de licuefacción del GNL aparecen alrededor de 1920 cuando se desarrollaron las primeras técnicas de licuefacción del aire. El primer uso de GNL fue para recuperar que heliocontenían del gas natural. El proceso basaba la gaseosa; licuefacción de losde la hidrocarburos helio, dejando estese último enen fase después extracción del helio, el GNL se vaporizaba y se vendía como combustible. En el pasado, el gas natural se consideraba un subproducto sin valor asociado con la extracción petróleo crudo, hasta que en 1920 se hizo evidente que era una valiosa fuente de combustibles como el propano y el butano. 1941 – Primera planta de licuefacción en Cleveland, Ohio.  1959 – Primer envío de GNL por buque.  1960 – Primera planta de licuefacción con carga de base en Argelia. 

1964 – Comercio a gran escala entre Argelia y Europa. 1969 – Transporte de GNL de Alaska a Japón.

 

El GNL en 2002

Las operaciones de GNL están ampliándose rápidamente en todo el mundo, y cada vez hay más plantas en construcción o en vías de desarrollo. Actualmente, existen las siguientes instalaciones:


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15 plantas de licuefacción de GNL que operan en 12 países. 38 plantas de regasificación de GNL que operan en 10 países.

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Actualmente se consumen 104 millones de toneladas anuales de GNL en el mundo. Las proyecciones varían pero se espera para 2010 que la producción se pueda duplicar. Cadena de Procesamiento

Un proyecto de GNL es altamente complejo tanto desde el punto de vista técnico así como del comercial. El proyecto debe de tener en cuenta todos los aspectos de la cadena de producción desde el yacimiento, el tratamiento preliminar en los pozos, el transporte por tubería a la planta de licuefacción, el llenado de barcos, el transporte a las unidades de revaporización y, finalmente, la venta y distribución del gas ya sea como gas natural o en la forma de electricidad. Los proyectos de GNL son proyectos que representan varios miles de millones de dólares de inversión, por lo que requieren la participación integradas tengan y unidades de exploración, producción y distribucióndedecompañías gas) de alta solvencia(que económica entidades financieras que contribuyan el capital de inversión. Todos estos factores han creado una industria en la cual el riesgo de inversión sea bajo y requiere que tanto los contratos de compra y venta de gas sean a largo plazo, en este caso 20 años con reservas mínimas en el orden de 12 billones de pies cúbicos por proyecto (12 TCF en el argot internacional.) Proceso de licuefacción

Cuando se extrae el gas natural de los yacimientos subterráneos, a menudo contiene otros materiales y componentes que deben ser eliminados antes de que pueda ser licuado para su uso: Azufre, dióxido de carbono y mercurio, que son corrosivos para el equipo; agua, que al enfriar el gas se congelaría formando hielo o bien hidratos de metano y  

provocaría bloqueos en el equipo si no se eliminara; hidrocarburos pesados, especialmente benzeno y dióxido de carbono, que pueden

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congelarse al igual que el agua y producir bloqueos del equipo y problemas en la combustión del gas. El GNL producido debe de ser usado en procesos de combustion y por lo tanto hay que extraer algunos hidrocarburos para controlar su el índice de Wobbe. debe Dependiendo del mercado final, la remoción de poder etano,calorífico propano yyotros hidrocarburos estar controlada mediante una unidad de remocion de líquidos que puede estar integrada en el proceso de licuefacción


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Proceso de enfriamiento

Para convertir el gas natural en líquido, se enfría el gas tratado hasta aproximadamente -161 °C, que es la temperatura a la cual el metano — su componente principal — se convierte a forma líquida. El proceso de licuefacción es similar al de refrigeración común: se reduce la presión de los gases refrigerantes produciendo líquidos tales como propano, etano / etileno, metano, nitrógeno o mezclas de ellos, que luegofríos, se evaporan a medida que intercambian calor con la corriente de gas natural. De este modo, el gas natural se enfría hasta el punto en que se convierte en líquido. Una vez que el gas ha sido licuado se somete a un proceso de Joule Thompson o expansión con extracción de trabajo para poderlo almacenar a presión atmosférica. El GNL producido se almacena en tanques especiales para ser luego transferido a buques tanques especiales de transporte. El diseño de estas plantas está gobernado por normas estrictas, en la industria de GNL hay cuatro diseñadores de plantas que se usan industrialmente: proceso con intercambiados de tubos en espiral de Air Products (APCI y APX), la cascada optimizada de Phillips, el triple ciclo refrigerante Veatch (PRICO). de Linde y el proceso de caja fría con mezcla refrigerante de Black and Todos estos procesos son usados en la industria y competencias de diseño son realizadas para seleccionar el proceso que va a generar el proyecto más rentable a lo largo de toda su vida útil. Almacenamiento del GNL

El GNL se almacena a -161 °C y a presión atmosférica en tanques criogénicos especiales para baja temperatura. El típico tanque de GNL tiene doble pared: una pared externa de hormigón armado, recubierto con acero al carbono, y una pared internaprimarias de aceroalniquelado al 9%. La seguridad y la resistencia son las consideraciones de diseño construir estos tanques, los cuales se diseñan para soportar terremotos y fuertes vientos. Transporte del GNL

El GNL se transporta a presión atmosférica en buques especialmente construidos con casco doble. El sistema de contención de carga se diseña y construye utilizando materiales especiales para el aislamiento y tanque, para asegurar el transporte seguro de esta carga criogénica. El GNL en losde tanques carga del buque sepermite mantiene a su de saturación (-161 °C) a lo largo toda ladenavegación, pero se que unatemperatura pequeña cantidad de vapor se disipe por ebullición, en un proceso que se denomina "autorrefrigeración". El gas evaporado se utiliza para impulsar los motores del buque. Aproximadamente 40% de los buques de GNL actualmente en servicio cuentan con sistemas de contención de carga del tipo de membrana, de modo que tienen un aspecto muy similar al de otros cargueros. El resto de los buques tienen un sistema de contención de


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carga más particular, que incluye cuatro o más tanques esféricos grandes. Ambos tipos de sistema de contención poseen antecedentes de operación extremadamente seguros y confiables. Datos sobre buques     

Actualmente se encuentran en servicio más de 120 buques de GNL. El transporte de GNL por buque tiene antecedentes de seguridad ejemplares. Límites de capacidad de carga: 19.000 m3 a 138.000 m3 Esloras: 130 m (420 ft) a 300 m (975 ft). Calados: 6,5 m (12 ft) a 12 m (39 ft).

La flota de buques está desarrollándose rápidamente, con más de 100 buques pedidos a los astilleros y que entrarán en servicio en los próximos años. También están naciendo proyectos alternativos para el transporte de GNL en pequeñas cantidades, bien sea en camiones o en barcos mucho menores que los actuales. Regasificación del GNL

Una vez que el buque-tanque de GNL llega a la terminal de regasificación en la zona de mercado, el GNL es bombeado desde la nave hasta los tanques de almacenamiento. Los tanques de GNL son similares a los utilizados en la terminal de licuefacción. Generalmente, la descarga de un buque requiere unas 12 horas. Luego, el GNL vuelve a su estado gaseoso original. Para ello, se bombea desde los tanques de almacenamiento y es calentado con vaporizadores hasta las condiciones de entrega especificadas por lasPosteriormente, empresas de gasoductos y los usuarios abajo de la tubería. el gas se distribuye a losfinales, usuariosubicados mediantecorriente un gasoducto convencional. Seguridad del GNL y accidentes relacionados

La cadena de producción y distribución de GNL está diseñada para evitar fugas y prevenir incendios. Los riesgos más altos son su baja temperatura (criogénica) y su combustibilidad. Los derrames de GNL se evaporan rápidamente donde la condensación del vapor de agua en el aire crea una neblina. El GNL no se prende fácilmente, la llama no es muy fuerte, no humea y ésta no se extiende. El combate de un fuego de GNL es muy similar a uno de gasolina o gasóleo, no hay peligro de explosión en lugares abiertos. A continuación se citan varios accidentes relacionados con el GNL: 1944, 20 de octubre. La compañía East Ohio Natural Gas Company tuvo un fallo en

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un tanque de GNL en Cleveland, Ohio. 128 personas murieron en la explosión. El tanque no tenía un muro de retención, había sido construido durante la Segunda Guerra Mundial, en medio de un estricto racionamiento de metal.


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1973, Febrero,Staten Island, New York. Mientras se reparaba el interior de un

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tanque de almacenamiento vacío, se desató un incendio. La presión aumentó dentro del tanque tan rápido que la cúpula cedió, cayendo dentro del tanque y matando a 37 obreros. 

bomba, 1979, Lusby, Maryland, la GNL en de los Cove Point sufrió un falloUn de una que liberó vapor deinstalación gas, que sede inflitró conductos eléctricos.

trabajador cerró un circuito, provocando la ignición de los gases. El resultado fue un trabajador muerto y grandes daños en el edificio. 2004, 19 January, Skikda, Algeria. Se produjo una explisión en la planta de

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licuefacción de GNL de Sonatrach. Hubo 27 muertos, 80 heridos, tres trenes de GNL destruidos, la producción del año 2004 se redujo en un 76%. Riesgos de un proyecto de GNL

Debidolaamayor que losparte proyectos GNLestán estánbasados basados en en lacontratos de compra y venta a largo la plazo, de los de riesgos disponibilidad de gas al proyecto, estabilidad de los países donde se ejecuta el proyecto y donde se vende el gas y la habilidad del Grupo que está ejecutando el proyecto para entender todas las complejidades de la cadena de GNL para lograr una rentabilidad que asegure la viabilidad del proyecto durante toda su vida útil. Las características de un buen proyecto de GNL incluyen:    

Bajos Costos de Infraestructura y Producción del Gas. Bajos Costos de Transporte del Gas y otros productos líquidos. Buena Estructura del Proyecto y de la Compañía establecida para este efecto. Ambiente Fiscal Atractivo

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Confianza de Mercado los Compradores en la estabilidad del Proyecto Seguridad de Índice del Precio del Gas con cambios de Mercado Proyecto que sea fácilmente financiable

Gas natural comprimido Símbolo de uso obligatorio que identifica a los autos propulsados a GNC en Argentina

El Gas Natural Comprimido, másyconocido por la sigla GNC, es un combustible para uso vehicular que por ser económico ambientalmente limpio, es considerado una alternativa sustentable para la sustitución de combustibles líquidos. Carácterísticas

El GNC es esencialmente gas natural, almacenado a altas presiones según la normativa de cada país.


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Gasoducto

Un gasoducto una conducción que sirve transportar gases combustibles a gran escala. Es muyesimportante su función en la para actividad económica actual. Impropiamente, y puede que por analogía con el oleoducto, se le llama con frecuencia gaseoducto.

Construcción

Consiste en una conducción de tuberías de acero, por las que el gas circula a altas presiones, desde el lugar de origen. Donde sea posible, se construyen sobre la superficie. Sin embargo, en áreas que sean más desarrolladas, urbanas o con flora sensible, se entierran a una profundidad típica de 1 metro. Si la distancia es larga, debe haber estaciones de bombeo a intervalos. Éste puede ser un yacimiento o un puerto de mar al que llegan buques (para el gas natural, se llaman metaneros) que transportan el gas licuado (a muy alta presión). Para cruzar un río en el trazado de un gasoducto se utilizan principalmente dos técnicas, la perforación horizontal y la perforación dirigida, con ellas se consigue que tanto la flora como la fauna del río y de la ribera no se vean afectadas. El tendido por mar se hace desde barcos especialmente diseñados, los cuales van depositando en el lecho marino la tubería a partir de una bobina. Para llevar el gas hasta los hogares y comercios, require agregarse pequeñas salidas de alimentación hasta las redes de tuberías dentro de dichas edificaciones. Regulaciones estadales en Estados Unidos y Canadá requieren que los gasoductos enterrados estén protegidos de la corrosión. A menudo, el método más económico es recubrir el gasoducto con protección catódica (por ejemplo aluminio). Circulación del gas

La presión a ladeque circula en gasbar porenellas gasoducto normalmente de 72 bar para los de la redes básicas transporte y 16 redes de es distribución. El cambio de presiones se hace de forma análoga a las redes eléctricas (alta tensión/baja tensión), en este caso se utilizan estaciones de regulación y medida, por medio de unos reguladores de presión de membrana se regula la presión de salida que se necesite.


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APLICACIONES

Entre las fuentes de energía, el gas natural se caracteriza por su eficiencia,limpieza y competitividad. Es también una energía versátil, que se puede emplear tanto en el hogar como en el comercio y la industria. En el hogar, el gas natural calienta con rapidez, no necesita almacenaje previo es el combustible actualmente disponible menos contamina. El comercio y layindustria se benefician con la calidad de laque llama del gas natural, una llama regular y sin impurezas. En el hogar El gas natural puede utilizarse en los hogares para cocinar, obtener agua caliente, calefaccionar y climatizar. Las cocinas, hornos y anafes están equipados con los dispositivos más modernos: encendido electrónico y válvulas de seguridad que cortan el paso del gas si se apaga la llama. Los hornos de de gasagua son programables, autolimpiables y disponen encendido automático. El vapor de la combustión del gas permite, en estosdehornos, que los alimentos no se resequen. Los calefones a gas natural producen agua caliente al instante y sin límite. Funcionan sólo cuando se necesita agua caliente, lo que permite un máximo ahorro de energía. Los termotanques almacenan agua caliente para cuando se necesite en varios puntos a la vez. El gas natural también permite calentar los hogares alcanzando el máximo confort. Las calderas de calefacción mixtas (calefacción más agua caliente sanitaria) pueden ser para una sola vivienda (individuales) o para todo un edificio o urbanización (colectivas). Estas calderas momento.son regulables y programables para tener el confort necesario en cualquier Los radiadores murales autónomos producen un calor instantáneo sólo en la habitación que se desee y no consumen aire interior de la vivienda. El gas natural ofrece la máxima economía en la climatización de los hogares, con equipos modulares que pueden adaptarse a gran parte de las necesidades existentes. La calefacción por tubos radiantes genera un ambiente templado que permite aprovechar terrazas y jardines, incluso en épocas frías. Los climatizadores de piletas optimizan su uso y permiten disfrutarla durante más meses al año. En el comercio y la industria


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En el comercio y en la industria, el gas natural puede utilizarse en cualquier proceso de generación de calor o frío, en la cogeneración de energía térmica y eléctrica, y en la generación de electricidad. La combustión del gas natural permite regular mejor la temperatura de las cámaras de combustión de una extensa gama de equipos y aplicarla directamente al tratamiento de múltiples productos. Como combustible, el gas natural se utiliza en los sectores industriales que necesitan energía térmica limpia, eficaz y económica: hornos, fundiciones, tratamientos térmicos, cubas de galvanizado y calefacción de grandes locales (polideportivos y naves industriales o comerciales). El gas natural también permite climatizar y generar frío para edificios y cámaras industriales o producir hielo para las pistas de patinaje. Otra aplicación de actualidad y con un gran futuro es laycogeneración gas natural que produce conjuntamente energía eléctrica (o mecánica) calor útil paracon fábricas, centros sanitarios y hoteleros, y grandes complejos urbanísticos, reduciendo en gran medida la emisión de contaminantes. El gas natural se utiliza cada vez más en la generación de electricidad en centrales térmicas convencionales o de ciclo combinado. Este proceso permite ahorrar energía, y además disminuir los niveles de contaminación. Por su alto contenido en hidrógeno, el gas natural es la materia prima más utilizada en la producción de amoniaco para fertilizantes, así como en otras aplicaciones petroquímicas.


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Gasoducto Almendralejo Villafranca2


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USO DEL GAS NATURAL El gas natural tiene diversas aplicaciones en la industria, el comercio, la generación eléctrica, el sector residencial y el transporte de pasajeros. Ofrece grandes ventajas en procesos industriales donde se requiere de ambientes limpios, procesos controlados y combustibles de alta confiabilidad y eficiencia.

En el siguiente cuadro se presentan algunas de las aplicaciones más comunes de gas natural: Aplicaciones del Gas Natural

Sector Industrial

Aplicaciones/Procesos Generación de vapor Industria de alimentos Secado Cocción de productos cerámicos Fundición de metales Tratamientos térmicos Temple y recocido de metales


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Generación eléctrica Producción de petroquímicos Sistema de calefacción Hornos de fusión Comercio y Servicios Calefacción central Aire acondicionado Cocción/preparación de alimentos Agua caliente Energía Cogeneración eléctrica Centrales térmicas Residencial Cocina Calefacción Agua caliente Aire acondicionado Transporte de Taxis pasajeros Buses Adicionalmente, el gas natural es utilizado materiapuede prima ser en diversos procesos químicos e industriales. De manera relativamente fácil como y económica convertido a hidrógeno, etileno, o metanol; los materiales básicos para diversos tipos de plásticos y fertilizantes. Debido a que el gas natural puede ser utilizado con grandes beneficios en un amplio número de aplicaciones, puede sustituir a los energéticos alternativos que se señalan a continuación:

Combustibles que el Gas Natural puede sustituir

Sector Industrial

Energía y/o combustible que puede sustituir Carbón Electricidad DHM Diesel Fuel Oil Gas licuado Gasolina Kerosene

Leña

Generación eléctrica

Carbón Fuel Oil


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Comercio

Residencial

Carbón Electricidad Fuel Oil Gas de ciudad Gas licuado Kerosene Electricidad Gas de ciudad Gas licuado Kerosene Leña

Transporte de pasajeros

Gasolina Petróleo Diesel

Uno de los usos del gas natural que ha tomado mayor importancia en el último tiempo en nuestro país, dada la disminución en el recurso hídrico, es la generación eléctrica.

RESERVAS DEL GAS NATURAL Antes de hablar de las reservas actualmente existentes en el mundo, es indispensable aclarar como se efectúa el proceso de búsqueda de gas natural además de algunos conceptos relacionados con este tema. La búsqueda de gas natural se inicia con exploraciones, que consisten básicamente en realizar perforaciones en zonas donde existen indicios de la existencia de gas. Una vez que algún yacimiento de gas natural es encontrado, el próximo paso es analizarlo de manera de determinar tanto la cantidad como la calidad del gas natural contenido en ese yacimiento, calculándose así la duración de ese yacimiento de acuerdo a la cantidad de gas que tenga y a una estimación del consumo. Una vez que estos análisis son efectuados, el gas natural de ese yacimiento pasa a ser una "reserva probada" de gas natural. Pero, dado el alto costo que este proceso implica, no todos los yacimientos son analizados. Lo que si se realiza constantemente son perforaciones para localizar yacimientos, de manera de que en el momento que se necesiten probar las reservas, se tengan ubicadas y lo único necesario por realizar sea un análisis de manera de determinar la calidad y la duración del gas natural. Como norma, las empresas productoras de gas natural deben mantener reservas probadas por lo menos como para cumplir con los contratos de extracción o de suministro que mantenga vigentes. Respecto a las reservas mundiales de gas natural, éstas son aproximadamente 145 trillones de metros estándar, principalmente concentradas en de la ex Unión Soviética el Mediocúbicos Oriente. Y dentrolas deque la exestán Unión Soviética, Rusia tiene el 85% esas reservas. En ely en caso del Medio Oriente, es Irán el país que tiene la mayor cantidad de reservas de esa zona, con un 47%. En el esquema que se presenta a continuación se muestra la distribución por zonas de estas reservas.


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En el siguiente gráfico se esquematiza la distribución mundial de las reservas de gas natural.

CONSUMO DEL GAS NATURAL


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Ventajas para el Medio Ambiente La combustión del gas natural está clasificada mundialmente como la más limpia entre los combustibles industriales tradicionales. De hecho, las emisiones de material particulado cumplen con las normas chilenas e internacionales más exigentes, sin necesidad de invertir en equipos de tratamiento de gases. Una de las grandes ventajas del gas natural respecto a otros combustibles, son las bajas emisiones de su combustión, lo cual se puede ver en el siguiente cuadro. Emisión de distintos Combustibles (en términos del consumo energético)

Combustible Gas Natural Gas de Ciudad Gas Licuado Kerosene Diesel Fuel Oil N° 5 Fuel Oil N° 6 Carbón Leña

MP Material Particulado 1 3 1,4 3,4 3,3 15 39,4 157 140

SOX Oxido de Sulfuro 1 61 23 269 1.209 4.470 4.433, 5.283 13

NOX Oxido de Nitrógeno 1 0,5 2 1,5 1,5 4 4 6 2

Cuadro resumen de efectos de distintos contaminantes sobre la salud de las personas y en el medioambiente


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CONTAMINANTE

MP (Material Particulado)

SO2 (Dióxido de Sulfuro) NOX (Oxido de Nitrógeno)

EFECTOS SOBRE

las personas

el medioambiente

Disminución de la Daño directo a la visibilidad vegetación (dificultad en Aumento de afecciones la fotosíntesis) respiratorias Tos crónica Ronquera Síntomas respiratorios nocturnos Bronquitis Acceso de asma bronquial No se le puede atribuir Lluvia Acida ningún efecto específico, pero si resulta claro que es altamente nocivo en presencia de humedad Irritante Potencialmente cancerígeno

Lluvia Ácida Problemas con el Ozono

"Es posible relacionar la presencia de altos niveles de material particulado respirable en ciudades desarrolladas, hasta con un 5% de las muertes." Al comparar las emisiones producto de la combustión del gas natural con las del carbón y del petróleo, se deduce que las del gas natural son bastante menores, ya que su estructura molecular es bastante más simple que la de los otros dos combustibles, lo que facilita que se queme limpiamente. Entre otros, el carbón y el petróleo tienen una combustión que produce cenizas que no se queman completamente, y se pueden ir a la atmósfera.

VENTAJAS DEL GAS NATURAL Disponibilidad - Llega a la industria, comercio o al hogar a través de tuberías subterráneas. El suministro de gas se disfruta de manera continua. No hay que solicitar su abastecimiento. - No es necesario que ninguna persona ajena se introduzca al centro de consumo.

Confiable - Es 40% más ligero que el aire, no se acumula y se dispersa en forma natural en la atmósfera. Como está odorizado es sencillo detectar su presencia. No se requiere el almacenamiento. - Se distribuye por ductos subterráneos de polietileno y acero, materiales probados en zonas sísmicas: México, Tokio, San Francisco, etc. Todas las instalaciones cumplen las Normas Oficiales Mexicanas. - Las distribuidoras de gas natural supervisan y monitorean constantemente las redes de distribución y cuentan con equipos técnicos disponibles las 24 horas, los 365 días del año.

Ecológico


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-

Comparado con otros hidrocarburos, poseé la menor relación de hidrógeno-carbón en su composición química, por ello su combustión es más limpia y la que menos emisiones contaminantes libera al ambiente. No genera partículas sólidas ni emite residuos tóxicos. - El protocolo de Kyoto reconoce al gas natural como el combustible fósil más amigable el ambiente. -con Son innecesarias instalaciones de almacenamientomedio masivo, ni vehículos transportadores y/o repartidores.

POLÍMEROS I.- CONCEPTO Y ASPECTOS GENERALES 1.1.-Definición.Los polímeros son macromoléculas que están conformadas por moléculas más pequeñas llamados monómeros.

El poliestireno es un polímero formado a partir de la unidad repetitiva estireno Los monómeros son los compuestos de bajo peso molecular, la unidad monomerica es la unidad estructural o conjunto de átomos que se repite a lo largo de la macromolécula Existen polímeros naturales de gran significación comercial como el algodón, formado por fibras de celulosas. La celulosa se encuentra en la madera y en los tallos de muchas plantas, y se emplean para hacer telas y papel. La seda es otro polímero natural muy apreciado y es una poliamida semejante al nylon. La lana, proteína del pelo de las ovejas, es otro ejemplo. El hule de los árboles de hevea y de los arbustos de Guayule, son también polímeros naturales importantes.


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Sin embargo, la mayor parte de los polímeros que usamos en nuestra vida diaria son materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas. 1.2.-Historia de los polímetros Los polímeros naturales, por ejemplo la lana, la seda, la celulosa, etc., se han empleado profusamente y han tenido mucha importancia a lo largo de la historia. Sin embargo, hasta finales del siglo XIX no aparecieron los primeros polímeros sintéticos, como por ejemplo el celuloide. Los primeros polímeros que se sintetizaron se obtenían a través de transformaciones de polímeros naturales. En 1839 Charles Goodyear realiza el vulcanizado del caucho. El nitrato de celulosa se sintetizó accidentalmente en el año 1846 por el químico Christian Friedrich Schönbein y en 1868, John W. Hyatt sintetizó el celuloide a partir de nitrato de celulosa. El primer polímero totalmente sintético se obtuvo en 1909, cuando el químico belga Leo Hendrik Baekeland fabrica la baquelita a partir de formaldehído y fenol. Otros polímeros importantes se sinterizaron en años siguientes, por ejemplo el poliestireno (PS) en 1911 o el poli(cloruro de vinilo) (PVC) en 1912. En 1922, el químico alemán Hermann Staudinger comienza a estudiar los polímeros y en 1926 expone su hipótesis de que se trata de largas cadenas de unidades pequeñas unidas por enlaces covalentes. Propuso las fórmulas estructurales del Poliestireno y del Polioximetileno, tal como las conocemos actualmente, como cadenas moleculares gigantes, formadas por la asociación mediante enlace covalente de ciertos grupos atómicos llamados "Unidades Estructurales". Este concepto se convirtió en "Fundamento" de la Química Macromolecular sólo a partir de 1930, cuando fue ampliamente aceptado.En 1953 recibió el Premio Nobel de Química por su trabajo. Wallace Carothers, trabajando en la empresa DuPont desde 1928, desarrolló un gran número de nuevos polímeros: poliésteres, poliamidas, neopreno, etc. La Segunda Guerra Mundial contribuyó al avance en la investigación de polímeros. Por ejemplo, fue muy importante la obtención del caucho natural por caucho sintético. En los años 1950 el alemán Karl Ziegler y el italiano Giulio Natta desarrollaron los catalizadores de Ziegler-Natta y obtuvieron el Premio Nobel de Química en 1963.


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Otro Premio Nobel de Química fue concedido por sus estudios de polímeros a Paul Flory en 1974. En la segunda mitad del siglo XX se desarrollaron nuevos métodos de obtención, polímeros y aplicaciones. Por ejemplo, catalizadores metalocénicos, fibras de alta resistencia, polímeros conductores (en 2000 Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid y Hideki Shirakawa recibieron el Premio Nobel de Química por el desarrollo de estos polímeros), estructuras complejas de polímeros, polímeros cristales líquidos, etc. 1.3.-CLASIFICACION 1.3.1.-Según sus monómeros 

Homopolímeros.- Se les denomina así a los polímetros que solo tienen un tipo de monómero. Ej.: Cloruro de polivinilo Poli(cloruro de vinilo) (PVC)



Copolimero.- Se les denomina así a los polímetros que lo conforman varios monómeros, también convencionalmente se les llama polímeros sintéticos .Ej:

Poliacrilonitrilo

Polibutadieno

Poliestireno

Es el ABS se deriva de tres monómeros que son acrinonitrilo-butadienoestireno.


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1.3.2.- Según su origen 

Polímeros naturales. Existen en la naturaleza muchos polímeros y las biomoléculas que forman los seres vivos son macromoléculas de polímeros. Por ejemplo, las proteínas, la celulosa, el hule o caucho natural, la quitina, lignina, etc.



Polímeros semisintéticos. Se obtienen por transformación de polímeros naturales. Por ejemplo, la nitrocelulosa, el caucho vulcanizado, etc.



Polímeros sintéticos. Muchos polímeros se obtienen industrialmente a partir de los monómeros. Por ejemplo, el nylon, el poliestireno, el policloruro de vinilo (PVC), el polietileno, etc.

1.3.3.-Según su mecanismo de polimerización La reacción por la cual se sintetiza un polímero a partir de sus monómeros se denomina polimerización. Según el mecanismo por el cual se produce la reacción de polimerización para dar lugar al polímero, ésta se clasifica como polimerización por pasos o como polimerización en cadena. En cualquier caso, el tamaño de la cadena dependerá de parámetros como la temperatura o el tiempo de reacción, teniendo cada cadena un tamaño distinto y, por tanto, un peso molecular distinto, por lo que se habla de peso promedio para el polímero.  Polimerización por adición Comprende la combinación de monómeros insaturados, ya sea de la misma clase o de dos clases diferentes. Ej.: la polimerización sencilla es la iteración de muchas moléculas de etileno para formar un polímero que se le conoce como polietileno o politeno.


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Esto comprende la adición de moléculas pequeñas de un mismo tipo unas a otras por apertura del doble enlace, sin eliminación por ninguna parte de la molécula. Otras: 

Adición de pequeñas moléculas de un mismo tipo unas a otras por apertura de un anillo sin eliminación de ninguna parte de la molécula (polimerización tipo epóxido.). Adición de pequeñas moléculas de un mismo tipo unas a otras por



apertura de un doble enlace con eliminación de una parte de la molécula (polimerización alifática del tipo diazo.). Adición de pequeñas moléculas unas a otras por ruptura del anillo con



eliminación de una parte de la molécula (polimerización del tipo a aminocarboxianhidro.).  Adición de birradicales formados por deshidrogenación (polimerización tipo p-xileno.). 

Polimerización por condensación Formación de poliésteres, poliamidas, poliéteres, polianhidros, etc., por



eliminación de agua o alcoholes, con moléculas bifuncionales, como ácidos o glicoles, diaminas, diésteres entre otros (polimerización del tipo poliésteres y poliamidas.). Formación de polihidrocarburos, por eliminación de halógenos o haluros de hidrógeno, con ayuda de catalizadores metálicos o de haluros



metálicos (policondensación del tipo de Friedel-Craffts y Ullmann.). Formación de polisulfuros o poli-polisulfuros, por eliminación de cloruro



de sodio, con haluros bifuncionales de alquilo o arilo y sulfuros alcalinos o

polisulfuros

alcalinos

o

por

oxidación

de

dimercaptanos

(policondensación del tipo Thiokol.). Unos años más tarde, Flory refinó la clasificación, dándo más énfasis a la cinética de reacción que al hecho de liberar o no moléculas pequeñas:  Polímeros formados por etapas. La cadena de polímero va creciendo gradualmente mientras haya monómeros disponibles, añadiendo un monómero cada vez. Esta categoría incluye todos los polímeros de condensación de Carothers y además algunos otros que no liberan


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moléculas pequeñas pero sí se forman gradualmente, como por ejemplo los poliuretanos. 

Polímeros formados por reacción en cadena. Cada cadena individual de polímero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva, a pesar de estar rodeada de monómero.

1.3.4.- Según su composición química 

Polímeros vinílicos. La cadena principal de sus moléculas está formada exclusivamente por átomos de carbono. Dentro de ellos se pueden distinguir: Poliolefinas, formados mediante la polimerización de olefinas. Ejemplos: polietileno y polipropileno. Polímeros estirénicos, que incluyen al estireno entre sus monómeros. Ejemplos: poliestireno y caucho estireno-butadieno. Polímeros vinílicos halogenados, que incluyen átomos de halógenos (cloro, flúor...) en su composición. Ejemplos: PVC y PTFE. Polímeros acrílicos. Ejemplos: PMMA.



Polímeros orgánicos no vinílicos. Además de carbono, tienen átomos de oxígeno y/o nitrógeno en su cadena principal. Algunas sub-categorías de importancia: Poliésteres Policarbonatos Poliamidas Poliuretanos



Polímeros inorgánicos. Entre otros: Basados en azufre. Ejemplo: polisulfuros. Basados en silicio. Ejemplo: silicona.

1.3.5-Según sus aplicaciones Atendiendo a sus propiedades y usos finales, los polímeros pueden clasificarse en: 

Elastómeros. Son materiales con muy bajo módulo de elasticidad y alta extensibilidad; es decir, se deforman mucho al someterlos a un esfuerzo pero recuperan su forma inicial al eliminar el esfuerzo. En cada ciclo de


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extensión y contracción los elastómeros absorben energía, una propiedad denominada resiliencia. 

Plásticos. Son aquellos polímeros que, ante un esfuerzo suficientemente intenso, se deforman irreversiblemente, no pudiendo volver a su forma original. Hay que resaltar que el término plástico se aplica a veces incorrectamente para referirse a la totalidad de los polímeros.



Fibras. Presentan alto módulo de elasticidad y baja extensibilidad, lo que permite confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables.



Recubrimientos. Son sustancias, normalmente líquidas, que se adhieren a la superficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad, por ejemplo resistencia a la abrasión.



Adhesivos. Son sustancias que combinan una alta adhesión y una alta cohesión, lo que les permite unir dos o más cuerpos por contacto superficial.

1.3.6.-Según su comportamiento alta temperatura Para clasificar polímeros, una de las formas empíricas más sencillas consiste en calentarlos por encima de cierta temperatura. Según si el material funde y fluye o por el contrario se descompone se diferencian dos tipos de polímeros: 

Termoplásticos, que fluyen (pasan al estado liquido) al calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado solido) al enfriarlos. Su estructura molecular presenta pocos (o ninguno) entrecruzamientos.



Termoestables, que se descomponen químicamente al calentarlos, en vez de fluir. Este comportamiento se debe a una estructura con muchos entrecruzamientos, que impiden los desplazamientos relativos de las moléculas.

La clasificación termoplásticos / termoestables es independiente de la clasificación elastómeros /

plásticos /

fibras.

Existen

plásticos que

presentan

un

comportamiento termoplástico y otros que se comportan como termoestables. Esto constituye de hecho la principal subdivisión del grupo de los plásticos y hace que a menudo cuando se habla de "los termoestables" en realidad se haga referencia sólo a "los plásticos termoestables". Pero ello no debe hacer olvidar que los elastómeros también se dividen en termoestables (la gran mayoría) y termoplásticos (una minoría pero con aplicaciones muy interesantes).


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1.4.-Propiedades de los polímeros 1.4.1.- Propiedades Generales 

Los polímeros isómeros son polímeros que tienen esencialmente la misma composición de porcentaje, pero difieren en la colocación de los átomos o grupos de átomos en las moléculas. Los polímeros isómeros del tipo vinilo pueden diferenciarse en las orientaciones relativas (cabeza a cola, cabeza a cabeza, cola a cola, o mezclas al azar de las dos.) de los segmentos consecutivos (unidades monómeros.).: —CH2—CHX—CH2—CHX—CH2—CHX—CH2—CHX— — CH2—CH2—CHX—CHX—CH2—CH2—CHX—CHX—CH2—

o en la orientación de sustituyentes o cadenas laterales con respecto al plano de la cadena axial hipotéticamente extendida. La isomería cis-trans puede ocurrir, y probablemente ocurre, para cualquier polímero que tenga ligaduras dobles distintas a las que existen en los grupos vinilo pendientes (los unidos a la cadena principal). 

A temperaturas altas, los polímeros se vuelven líquidos muy viscosos en los que las cadenas están constantemente en movimiento cambiando su forma y deslizándose unas sobre las otras. A temperaturas muy bajas, el mismo polímero serpia un sólido duro, rígido y frágil.



El polímero puede solidificarse formando un sólido amorfo o uno cristalino. Como se sabe los polímeros con fuertes irregularidades en su estructura tienden a formar sólidos amorfos y los polímeros con cadenas muy simétricas tienden a cristalizar, por lo menos parcialmente.

1.4.2.- Propiedades mecánicas de los polímetros 

Resistencia La resistencia es una propiedad mecánica que se podría relacionar cuando se habla de polímeros. En primer lugar, existen varios tipos de resistencia. Una de ellas es la ténsil. La resistencia ténsil es importante para un material que va a ser extendido o va a estar bajo tensión.


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Luego está la resistencia a la compresión. El concreto es un ejemplo de material con buena resistencia a la compresión. Cualquier cosa que deba soportar un peso encima, debe poseer buena resistencia a la compresión. También está la resistencia a la flexión. Existen otras clases de resistencia de las que se pueden hablar. Un polímero tiene resistencia a la torsión si es resistente cuando es puesto bajo torsión. También está la resistencia al impacto. Una muestra tiene resistencia al impacto si es fuerte cuando se la golpea agudamente de repente, como con un martillo.

Para medir la resistencia ténsil de una muestra polimérica, se estira con una máquina llamada Instron. Esta máquina simplemente sujeta cada extremo de la muestra y luego procede a estirarla. Mientras dura el estiramiento de la muestra, va midiendo la fuerza (F) que está ejerciendo. Cuando conocemos la fuerza que se está ejerciendo sobre la muestra, dividimos ese número por el área (A) de la muestra. El resultado es la tensión que está experimentando la muestra. 

Elongación Pero las propiedades mecánicas de un polímero no se remiten exclusivamente a conocer cuán resistente es. La resistencia nos indica cuánta tensión se necesita para romper algo. Pero no nos dice nada de lo que ocurre con la muestra mientras estamos tratando de romperla. Ahí es donde corresponde estudiar el comportamiento de elongación de la muestra polimérica. La elongación es un tipo de deformación. La deformación es simplemente el cambio en la forma que experimenta cualquier cosa bajo tensión. Cuando hablamos de tensión, la muestra se deforma por estiramiento, volviéndose más larga. Obviamente llamamos a esto elongación.

Por lo general, hablamos de porcentaje de elongación, que es el largo de la muestra después del estiramiento (L), dividido por el largo original (L0), y multiplicado por 100. Existen muchas cosas relacionadas con la elongación, que dependen del tipo de material que se está estudiando. Dos mediciones importantes son la elongación final y la elongación elástica.


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La elongación final es crucial para todo tipo de material. Representa cuánto puede ser estirada una muestra antes de que se rompa. La elongación elástica es el porcentaje de elongación al que se puede llegar, sin una deformación permanente de la muestra. Es decir, cuánto puede estirársela, logrando que ésta vuelva a su longitud original luego de suspender la tensión. Esto es importante si el material es un elastómero. Los elastómeros tienen que ser capaces de estirarse bastante y luego recuperar su longitud original. La mayoría de ellos pueden estirarse entre el 500% y el 1000% y volver a su longitud original es inconveniente. 

Modulo Los elastómeros deben exhibir una alta elongación elástica. Pero para algunos otros tipos de materiales, como los plásticos, por lo general es mejor que no se estiren o deformen tan fácilmente. Si queremos conocer cuánto un material resiste la deformación, medimos algo llamado módulo. Para medir el módulo ténsil, hacemos lo mismo que para medir la resistencia y la elongación final. Esta vez medimos la resistencia que estamos ejerciendo sobre el material, tal como procedimos con la resistencia ténsil. Incrementamos lentamente la tensión y medimos la elongación que experimenta la muestra en cada nivel de tensión, hasta que finalmente se rompe. Luego graficamos la tensión versus elongación, de este modo:

Este gráfico se denomina curva de tensión-estiramiento. (Estiramiento es todo tipo de deformación, incluyendo la elongación. Elongación es el término que usamos cuando hablamos específicamente de estiramiento ténsil). La altura de la curva cuando la muestra se rompe, representa obviamente la resistencia ténsil, y la pendiente representa el módulo ténsil. Si la pendiente es pronunciada, la muestra tiene un alto módulo ténsil, lo cual significa que es resistente a la


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deformación. Si es suave, la muestra posee bajo módulo ténsil y por lo tanto puede ser deformada con facilidad. Hay ocasiones en que la curva tensión-estiramiento no es una recta, como vimos arriba. Para algunos polímeros, especialmente plásticos flexibles, obtenemos curvas extrañas, como ésta: A medida que la tensión se incrementa, la pendiente, es decir el módulo, no es constante, sino que va experimentando cambios con la tensión. En casos como éste, generalmente tomamos como módulo la pendiente inicial, como puede verse en la curva de arriba. En general, las fibras poseen los módulos ténsiles más altos, y los elastómeros los más bajos, mientras que los plásticos exhiben módulos ténsiles intermedios. El módulo se mide calculando la tensión y dividiéndola por la elongación. Pero dado que la elongación es adimensional, no tiene unidades por cual dividirlas. Por lo tanto el módulo es expresado en las mismas unidades que la resistencia, es decir, en N/cm2. 

Dureza El gráfico de tensión versus estiramiento puede darnos otra valiosa información. Si se mide el área bajo la curva tensión-estiramiento, coloreada de rojo en la figura de abajo, el número que se obtiene es algo llamado dureza.


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La dureza es en realidad, una medida de la energía que una muestra puede absorber antes de que se rompa.Si la altura del triángulo del gráfico es la resistencia y la base de ese triángulo es el estiramiento, entonces el área es proporcional a resistencia por estiramiento. Dado que la resistencia es proporcional a la fuerza necesaria para romper la muestra y el estiramiento es medido en unidades de distancia (la distancia que la muestra es estirada), entonces resistencia por estiramiento es proporcional a fuerza por distancia, y según recordamos de la física, fuerza por distancia es energía.

La resistencia nos dice cuánta fuerza es necesaria para romper una muestra, y la dureza nos dice cuánta energía hace falta para romper una muestra. Pero en realidad no nos dice cuáles son las diferencias desde el punto de vista práctico. Lo importante es saber que justamente, dado que un material es resistente, no necesariamente debe ser duro. Veamos algunos otros gráficos para comprender mejor esto. Observemos el de abajo, que tiene tres curvas, una en azul, otra en rojo y otra en rosa.

La curva en azul representa la relación tensión-estiramiento de una muestra que es resistente, pero no dura. Como puede verse, debe emplearse mucha fuerza


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para romperla, pero no mucha energía, debido a que el área bajo la curva es pequeña. Asimismo, esta muestra no se estirará demasiado antes de romperse. Los materiales de este tipo, que son resistentes, pero no se deforman demasiado antes de la ruptura, se denominan quebradizos. Por otra parte, la curva en rojo representa la relación tensión-estiramiento para una muestra que es dura y resistente. Este material no es tan resistente como el de la curva en azul, pero su área bajo la curva es mucho mayor. Por lo tanto puede absorber mucha más energía que el de la curva en azul. 1.4.3.- Propiedades mecánicas de los polímeros reales El siguiente gráfico compara curvas típicas tensión-estiramiento para diferentes clases de polímeros. Puede verse en la curva verde, que plásticos rígidos como el polietileno, el polimetil metacrilato o los policarbonatos pueden soportar una gran tensión, pero no demasiada elongación antes de su ruptura. No hay una gran área bajo la curva.

Decimos entonces que estos materiales son resistentes, pero no muy duros. Además, la pendiente de la recta es muy pronunciada, lo que significa que debe ejercerse una considerable fuerza para deformar un plástico rígido. Los plásticos rígidos tienden a ser resistentes, soportan la deformación, pero no suelen ser duros, es decir, son quebradizos. Los plásticos flexibles como el polietileno y el polipropileno difieren de los plásticos rígidos en el sentido que no soportan tan bien la deformación, pero tampoco


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tienden a la ruptura. El módulo inicial es elevado, o sea que resisten por un tiempo la deformación, pero si se ejerce demasiada tensión sobre un plástico flexible, finalmente se deformará. Es posible alterar el comportamiento tensión-estiramiento de un plástico con aditivos denominados plastificantes. Un plastificante es una molécula pequeña que hace más flexible al plástico. Por ejemplo, sin plastificantes, el policloruro de vinilo, o PVC, es un plástico rígido, que se usa tal cual para cañerías de agua. Pero con plastificantes, el PVC puede ser lo suficientemente flexible como para fabricar juguetes inflables para piletas de natación. Las fibras como el Kevlar, la fibra de carbono y el nylon tienden a exhibir curvas tensión estiramiento como la de color celeste que se ve en el gráfico de arriba. Al igual que los plásticos rígidos, son más resistentes que duras, y no se deforman demasiado bajo tensión. Pero cuando es resistencia lo que se requiere, las fibras tienen mucho que ofrecer. Son mucho más resistentes que los plásticos, aún los rígidos, y algunas fibras poliméricas como el Kevlar la fibra de carbono y el polietileno de peso molecular ultra-alto poseen mejor resistencia ténsil que el acero. Los elastómeros como el poliisopreno, el poli butadieno y el poliisobutileno muestran un comportamiento mecánico completamente diferente al de los otros tipos de materiales. Al observar la curva de color rosa en el gráfico de arriba apreciamos que los elastómeros tienen módulos muy bajos, puede verse en la suave pendiente de la recta. Si los elastómeros no tuvieran módulos bajos, no serían buenos elastómeros. Para que un polímero sea un elastómero, le hace falta algo más que tener módulo bajo. El hecho de ser fácilmente estirado no le da demasiada utilidad, a menos que el material pueda volver a su tamaño y forma original una vez que el estiramiento ha terminado. Las banditas de goma no servirían de nada si sólo se estiraran y no recobraran su forma original. Obviamente, los elastómeros recobran su forma y eso los hace tan sorprendentes. No poseen sólo una elevada elongación, sino una alta elongación reversible.

1.5.-Tipos de polimeros 1.5.1.- Polímeros comunes  Polietileno

(HDPE o LDPE, alta o baja densidad)

 Polipropileno

(PP)


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 Poliuretano

(PUR)

 Policloruro de  Poliestireno

vinilo (PVC)

(PS)

 Politereftalato

de etileno (PET)

 Poli(etilenglicol)

1.5.2.- Polímeros de ingeniería 

Politereftalato de etileno



Nylon (poliamida 6)



Polilactona



Policaprolactona



Polieter



Polisiloxanos  Polianhidrido 

Poliurea



Policarbonato



Polisulfonas



Poliacrilonitrilo



ABS



Polióxido de etileno

 

Policicloctano Poli(n-butil acrilato)



Poliéster

Ejemplos de polímetros Nombre

Fórmula

Polietileno

Polipropileno


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Poliuretano

Cloruro de polivinilo Poli(cloruro de vinilo) (PVC)

Poliestireno

Poliacrilato de metilo

Polimetacrilato de metilo

poli(4,4’-isopropilidendifenol

carbonato (lexan)

Polioximetileno

Nylon


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Poli(sulfuro de fenileno)

CAPITULO II PROCESO PRODUCTIVO DEL POLIMERO

II.- PLASTICOS 2.1.- Definición PLÁSTICOS es una palabra que deriva del griego "Plastikos" que significa "Capaz de ser Moldeado", sin embargo, esta definición no es suficiente para describir de forma clara a la gran variedad de materiales que así se denominan. Técnicamente los plásticos son sustancias de origen orgánico formadas por largas cadenas macromoleculares que contienen en su estructura carbono e hidrógeno principalmente. Se obtienen mediante reacciones químicas entre diferentes materias primas de origen sintético o natural. Es posible moldearlos mediante procesos de transformación aplicando calor y presión. Los plásticos son parte de la gran familia de los Polímeros. Científicamente un plástico tal como se define el comité 20 del ASTM ―Es un

material que contiene como ingrediente esencial una sustancia orgánica de gran peso molecular, sólido en su estado terminado es moldeado por su fluidez‖ .

Pero que mientras es procesada se le ablanda mediante la aplicación simultanea de calor, presión y trabajo mecánico para darles formas tales como recipientes, autopartes, tuberías, accesorios, etc. 2.2.- Insumos para plásticos 2.2.1.-Plastificantes


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Cuando se usa un material como el elemento plastificante, se le considera un plastificante primario. Los materiales que pudiesen exudar cuando se les usa de ésta manera, son considerados como plastificantes secundarios. A. Plastificantes Primarios Estos son compatibles con resinas en cualquier proporción y puede ser el único plastificante presente; no emigra el producto final y no presenta problema de estabilidad térmica. Los plastificantes primarios son principalmente ésteres, los más usados son los ésteres de los ácidos ftálicos, fosfóricos, adiposo, sebácico, azeláico y ácido grasas. B. Plastificantes Secundarios

Son relativamente insolubles en las resinas y tienen un limitado rango de compatibilidad. Se emplean en unión con los plastificantes primarios, ya sea como diluyentes o para dar al producto propiedades específicas, tales como, estabilidad al frío y reducción a la inflamabilidad. Usualmente, los plastificantes secundarios son añadidos a un compuesto de vinilo, para reducir el costo. Los plastificantes secundarios son hidrocarburos alifáticos, aromáticos o también las parafinas doradas. Con excepción de las parafinas doradas, la mayoría de los plastificantes secundarios no presentan problemas de estabilidad térmica. En el caso de las parafinas doradas, se obtiene una mejora en la estabilidad térmica aumentando el contenido de plastificantes epóxidas al compuesto. Muchos plastificantes secundarios (excepto las parafinas doradas) se van a decolorar a la exposición ante la luz ultravioleta, en consecuencia al elegir un plastificante hay que asegurarse de que no vaya a causar una decoloración objetable a la exposición de la luz.

Cuadro 9.3 Plastificantes Comerciales para PVC


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PLASTIFICANTES

DOP

TIPO

Di octil ftalato

TCP

Primario

Fosfato tritresilo

TCP

Primario

Di Butil ftalato

DBP

Primario

Di iso butil adipato

DIBA

Primario

Di iso octal ftalato

DIOP

Secundario

Di octil adipato

DOA

Secundario

Di octil sebacato

DOS

Secundario

Di metil ftalato

DMP

Secundario

Di isodecilo ftalato

DIDP

Secundario

Fuente: Revista de Plastificante de PVC, de Carboquímico S.A. C. Plastificantes de Ayu da

Entre los plastificantes de ayuda en el procesamiento de un compuesto de vinilo tenemos a los epóxidos y los polímeros.



Plastificantes Epoxi

En los años recientes, los plastificantes epóxidos (que son triglicéridos epoxidados, diésteres o mono ésteres) han sido reconocidos como parte necesario de la mayoría de las formulaciones de Vinilo. Todos los plastificantes epoxi aumentarán marcadamente la estabilidad térmica y a la luz. 

Plastificantes Poliméricos.

Son usados en los compuestos de vinilo en los que la permanencia del plastificante (baja volatilidad y baja migración) y la resistencia a marcharse, son necesarios. Estos plastificantes poliméricos son correctamente poliésteres de ácido alifáticos, dibásicos y glicoles.

2.2.2.-Lubricantes Un lubricante para plásticos puede ser definido como un aditivo usado principalmente para proveer propiedades reológicas al polímero; trabajan reduciendo la viscosidad a la temperatura de proceso o por reducción de la fricción entre el polímero y la superficie metálica de la maquinaria de proceso. Pueden


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realmente incrementar la viscosidad, el cuál generará más calor bajo cortas condiciones resultando una aparente caída de la viscosidad; también pueden prolongar la fusión de la resma para que ocurra una mayor longitud de tiempo sobre el tornillo. Solo la diferencia básica entre lubricantes y auxiliares de proceso es un aditivo polímerico mientras que un lubricante tiene una cadena corta, y está basado sobre ácidos grasos o ceras parafínicas. Un lubricante puede optimizar las propiedades físicas inherentes a un polímero para mejorar la fluidez y reducir la degradación, pero a mayor nivel resulta marcada degradación de las propiedades físicas. 2.2.3.-Cargas o Rellenos Las cargas o rellenos se emplean frecuentemente para modificar las propiedades de las resinas y también para reducir su costo. Estas cargas se emplean en la transformación del PVC blando en mayor medida que en las del PVC duro. Los tipos de cargas o rellenos más utilizados son el carbonato de calcio, talco y carbonato de calcio tratado con ácido esteárico. La adición de rellenos, da los compuestos de PVC rígido; hay indicios de un aumento de resistencia al impacto y rigidez, no exhibe un efecto perjudicial sobre la estabilidad térmica. En el cuadro 9.4 se podrán ver las principales especificaciones técnicas. Cuadro 9.4 Especificaciones Técnicas del Carbonato de Calcio ESPECIFICACIONES UNIDAD VALOR Apariencia

Polvo Blanco

CaCO3

%

96,00 mínimo

Humedad

%

0,20

Densidad Aparente

gr / ml

0,86

Peso específico

2,72 Pasa malla

Tamaño de Partícula %

325 – 99,8 máximo

Fuente: Hoja Técnica Cía. Minera Agregados CaIcáreos S.A.


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2.2.4.- Pigmentos Muchos

plásticos

son

producidos

comercialmente

en

forma

coloreada

transparente, opaca o pintada. En muchos casos el tipo de colorante o pigmento usado es interesante conocerlo. Los pigmentos para la coloración de PVC deben poseer una buena estabilidad a la luz y al calor, excelente dispersabilidad y una gran resistencia a la migración. Algunos de los pigmentos orgánicos de uso común, son el negro humo, los azules de ultramar, también verdes, los amarillos y los rojos que toman sus nombres según el laboratorio que los distribuye, los pigmentos inorgánicos comunes a los compuestos de PVC, incluyen los verdes de óxido de cromo, los pardos de óxido de hierro, el dióxido de titanio. A. Pigm ento s Org ánic os

Algunos de estos pigmentos tienden a cambiar de color durante el procesamiento. Este cambio probablemente se deba a la sensibilidad de éstos pigmentos a los ambientes

ácidos

que

se

desarrollan

bajo

condiciones

normales

de

procesamiento. El cambio puede ocurrir aún cuando el compuesto que obtiene este pigmento está adecuadamente estabilizado. El negro de humo juega un rol importante en la pigmentación de PVC en formulaciones para tuberías, accesorios y otros. B. Pigmentos Inorgánicos Uno de éstos es el dióxido de titanio que puede presentar problema de estabilidad dependiendo del tipo empleado. El Rutilo TiO 2 no tiene efectos adversos para la estabilidad térmica y generalmente es el que se prefiere. El uso de Anatasa TiO 2, por otro lado, va a rendir un compuesto más blanco inicialmente, pero resulta en un compuesto de Vinilo que desarrolla un fundido rosáceo durante el procesamiento prolongado. El grado del TiO2 es también crítico con respecto a las características de envejecimiento de cielo abierto. Algunos de los tipos de Anatase exhiben una estabilidad a la luz más pobre que la de los Rutilos cuando se las compara. Las especificaciones Técnicas del pigmento de negro de humo se muestra en el cuadro 9.5. Cuadro 9.5 Especificaciones Técnicas del Negro de Humo ESPECIFICACIONES UNIDAD VALOR


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Polvo

Apariencia

Negro

Humedad

%

2,5 máx.

Cenizas

%

1,0 máx.

Densidad Aparente

Kg / m3

385,0 máximo Pasa malla

Tamaño de Partícula %

325 – 99,0 máx.

Fuente : Revista de PETROPERU 2.3.- Clases de plásticos 2.3.1.-Termoestables Son llamados también termofraguantes cuyas deformaciones son irreversibles bajo la acción térmica convirtiéndose de un material fusible y soluble a otro no fusible o insoluble.

Durante la acción térmica se producen reacciones que alteran a gran escala la estructura molecular provocando la formación de estructuras tridimensionales o reticulares adquiriendo así el polímero estabilidad térmica, dimensional y una dureza cristalina debido a esta reacción. No reciclables; un nuevo aumento de la temperatura con lleva a flujos químicos acompañados de degradaciones de las estructuras macromoleculares. Las sustancias que componen este grupo de forman condensación y entre ellas se incluyen las resinas fenol – formaldehído, úrea - formaldehído, melanina formaldehído.

2.3.2.-Termoplásticos


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Son aquellos que sufren deformaciones reversibles cuando son sometidos al calor y la temperatura volviéndose fluidos, bajo la acción de ésta, la presión y adquiriendo dureza o estabilidad dimensional al enfriarse. Las estructuras químicas no sufren alteraciones considerables siendo reblandecidos y vueltos a moldearse. Este grupo comprende todas aquellas sustancias originadas normalmente por polimerización y ciertas materias naturales. Los materiales más importantes son: Policloruro de Vinilo (PVC) Polietileno (PE) Acrilonitrilo - butadieno - estireno (ABS) Poliestireno Derivados de ácido acrílico, ésteres de celulosa, etc.

TIPO / NOMBRE

CARACTERISTICAS

USOS / APLICACIONES Envases para gaseosas, aceites, agua mineral, cosmética, frascos varios (mayonesa, salsas, etc.). Películas transparentes, fibras textiles, laminados de barrera (productos alimenticios), envases al vacío, bolsas para

Se produce a partir del Ácido Tereftálico y Etilenglicol, por poli condensación; existiendo dos tipos: grado textil y grado botella. Para el grado botella se lo debe post condensar, PET existiendo diversos colores horno, paray microondas, bandejas cintas de video para estos usos. Polietileno Tereftalato audio, geotextiles (pavimentación /caminos); películas radiográficas.

PEAD Polietileno Densidad

de

El polietileno de alta densidad es un termoplástico fabricado a partir del etileno (elaborado a partir del etano, uno de los componentes del gas natural). Es muy versátil y se lo puede transformar de diversas formas: Alta Inyección, Soplado, Extrusión, o Rotomoldeo.


Envases para: detergentes, lavandina, aceites automotor, shampoo, lácteos, bolsas para supermercados, bazar y menaje, cajones para pescados, gaseosas y cervezas, baldes para pintura, helados, aceites, tambores, caños para gas, telefonía, agua potable, minería, drenaje y uso sanitario, macetas, bolsas tejidas.

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Se produce a partir de dos Envases para agua mineral, materias primas naturales: gas aceites, jugos, mayonesa. 43% y sal común (*) 57%. Perfiles para marcos de ventanas, puertas, caños para Para su procesado es desagües domiciliarios y de necesario fabricar compuestos con aditivos especiales, que redes, mangueras, blister para medicamentos, pilas, juguetes, permiten obtener productos de envolturas para golosinas, variadas propiedades para un películas flexibles para gran número de aplicaciones. PVC envasado (carnes, fiambres, Se obtienen productos rígidos o Cloruro de Polivinilo totalmente flexibles (Inyección - verduras), film cobertura, cables, cuerina, papel vinílico Extrusión - Soplado). (decoración), catéteres, bolsas (*) Cloruro de Sodio (2 NaCl) para sangre. Bolsas de todo tipo: Se produce a partir del gas supermercados, boutiques, natural. Al igual que el PEAD panificación, congelados, es de gran versatilidad y se industriales, etc. Películas para: procesa de diversas formas: Agro (recubrimiento de Inyección, Soplado, Extrusión y Acequias), envasamiento Rotomoldeo. automático de alimentos y Su transparencia, flexibilidad, productos industriales (leche, tenacidad y economía hacen agua, plásticos, etc.). Streech PEBD base para pañales que esté presente en una film, Polietileno de Baja diversidad de envases, sólo o descartables. Bolsas para suero, herméticos Densidad en conjunto con otros contenedores domésticos. Tubos y pomos materiales y en variadas (cosméticos, medicamentos y aplicaciones. alimentos), tuberías para riego.

PP Polipropileno

El PP es un termoplástico que se obtiene por polimerización del propileno. Los copolímeros se forman agregando etileno durante el proceso. El PP es un plástico rígido de alta cristalinidad y elevado punto de fusión, excelente resistencia química y de más baja

Película/Film (para alimentos, snack, cigarrillos, chicles, golosinas, indumentaria). Bolsas tejidas (para papas, cereales). Envases industriales (Big Bag). Hilos cabos, cordelería. Caños para agua caliente. Jeringas descartables. Tapas en general, envases. Bazar y menaje.

densidad. Al (talco, adicionarle distintas cargas caucho, fibra de vidrio, etc.), se potencian sus propiedades hasta transformarlo en un polímero de ingeniería. (El PP es transformado en la industria por los procesos de inyección, soplado y extrusión/

Cajones para bebidas. para pintura, helados. Baldes Potes para margarina. Fibras para tapicería, cubrecamas, etc. Telas no tejidas (pañales descartables). Alfombras. Cajas de batería, paragolpes y autopartes.


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termoformado)

PS Cristal: Es un polímero de estireno monómero (derivado Potes para lácteos (yogurt, del petróleo), cristalino y de alto postres, etc.), helados, dulces, brillo. etc. Envases varios, vasos, PS Alto Impacto: Es un bandejas de supermercados y polímero de estireno monómero rotiserías. Heladeras: con oclusiones de Contrapuertas, anaqueles. Polibutadieno que le confiere Cosmética: envases, máquinas alta resistencia al impacto. de afeitar descartables. Bazar:

PS Poliestireno

Ambos PS ason través fácilmente platos, cubiertos, casetes,bandejas, blisteres, etc. moldeables de Juguetes, Aislantes: planchas de PS procesos de: Inyección, espumado. Extrusión/Termoformado, Soplado.

2.4.- Industrias Peruanas de plásticos La Industria del plástico en el Perú esta orientada fundamentalmente a proveer las necesidades del mercado interno abasteciéndolo aproximadamente en el 82 %. Se estima que en la rama se desarrollan aproximadamente 900 empresas formales de las cuales el 77% son microempresas, 22 % medianas, y 1% grandes; encontrándose concentradas en Lima el 95%. Las principales empresas nacionales dedicadas a este rubro así como su producción, se muestran en el cuadro 9.1 y 9.2.


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Cuadro 9.1 Principales Empresas Bakelita y Anexos S.A.

Peruplast S.A.

Carlos Kosh Partes S.A.

Pisopack del Perú

Cia. Peruana del Envase S.A. Corp. José R. Lindley S.A.

Plásticos Fort S.A. Plasto S.A.

Crow. Cork. Del Perú S.A.

Poliplastic S.A.

Fábrica Peruana Eternit S.A. Industrias Santa María S.A.

Productos Plásticos S.A. Sacos del Sur S.A.

Interquímica S.A.

Sacos Pisco S.A.

Norsac S.A.

San Miguel industrial S.A.

Panam Perú S.A.

Sintéticos del Perú S.A.

Pet Products Internacional del Perú S.A. Fuente: MITINCI-Dirección de Estadística

Tech Pack S.A.

Cuadro 9.2 Índice del Volumen Físico Producción de Plásticos Año 2000 1/ Índice del Volumen Físico

ENERO

151

FEBRERO

156,8 163,1 136,5 157,8 155,1 143,6 166,7 160 177,5 164,1 141,1

MARZO ABRIL

MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

156,1

TOTAL ANUAL

1/ Preliminar

Fuente: Banco Central de Reserva del Perú

III.- PRODUCCION DEL ABS (Acrilonitrilo, butadieno, estireno) 3.1.- Definición y aspectos generales


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El ABS es el nombre dado a una familia de termoplásticos deriva de los siguientes nombres para producirlo: Acrilonitrilo, Butadieno Estireno, es una polimerización de copolimeros de varios monómeros de tres tipos es un a reacción sintética. En las primeras fabricaciones del ABS se hizo mecánicamente, se mezclaba el látex de un caucho basado en butadieno y la resina del copolimero acrilonitriloestireno (SAN). En la actualidad el ABS se produce, preponderadamente, por medio de polimerización del estireno y al acrilonitrilo en presencia de polibutadieno, quedando como producto una estructura de polibutadieno, contenidos en cadenas de SAN, injertados en el 3.1.1.- Estructura del ABS La estructura del ABS es una mezcla de un copolimero vítreo (estireno y acrilonitrilo ) y un compuesto elástico principalmente el polímetro de butadieno. La estructura con la fase elastómera del polibutadieno (forma de burbujas) inmersa en una dura y rígida matriz SAN.

3.1.2.- Propiedades


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

Los materiales de ABS tienen un importantes propiedades en ingeniería, como buena resistencia mecánica y al impacto combinado con facilidad para el procesado.



La resistencia al impacto de los plásticos ABS se va incrementando al aumentar el porcentaje de contenido en butadieno pero disminuyen entonces las propiedades de resistencias a la tensión y disminuye la temperatura de deformación por calo.



EL Acrilonitrilo Proporciona - Resistencia termica . - Resistencia química. - Resistencia a la fatiga. - Dureza y rigidez.



El butadieno proporciona - Ductilidad a baja temperatura. - Resistencia al impacto. - Resistencia a la fusión.



El estireno proporciona - Facilidad de procesado (fluidez). - Brillo. - Dureza y rigidez.



La mayoría de los plásticos ABS son no tóxicos e incoloros.



Pueden ser extruidos, moldeados por inyección, soplado y prensado. Generalmente los grados de bajo impacto son los que más fácil se procesan. Los de alto impacto son más dificultosos porque al tener un mayor contenido en caucho los hace más viscosos.



Dentro de una variedad de termoplásticos el ABS es importante por sus balanceadas propiedades. El ABS se destaca por combinar dos propiedades muy importantes como ser la resistencia a la tensión y la resistencia al impacto en un mismo material, además de ser un material liviano.

Resistencia a la Alta abrasión


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Todos los grados son considerados impermeables al agua, pero ligeramente permeables al vapor.

Permeabilidad Propiedades relativas a fricción

la

No los degradan los aceites son recomendables para cojinetes sometidos a cargas y velocidades moderadas

Es una deenlaspartes características más sobresalientes, lo que La permite emplearla de tolerancia dimensional cerrada. baja capacidad de absorción de la resina y su resistencia a los fluidos fríos, contribuyen a su estabilidad dimensional La mayoría de estas resinas, están disponibles en colores estándar Pigmentación sobre pedido, se pueden pigmentar aunque requieren equipo especial. Facilidad de Se unen fácilmente entre sí y con materiales plásticos de otros grupos unión mediante cementos y adhesivos Cap. de Baja absorción La exposición prolongada al sol produce una capa delgada quebradiza, Estabilidad dimensional

Propiedades ambientales

Resistencia química Formado Facilidad

causando de color reduciendo elen brillo de laprovee superficie y la resistenciauna cambio la flexión. La ypigmentación negro mayor resistencia a la intemperie Generalmente buena aunque depende del grado de la resina, de la concentración química, temperatura y esfuerzos sobre las partes. En general no son afectadas por el agua, sales inorgánicas, álcalis y por muchos ácidos. Son solubles en ésteres, acetona, aldehídos y en algunos hidrocarburos clorados Se adaptan bien a las operaciones secundarias de formado. Cuando se calientan, los perfiles extruidos, se pueden doblar y estampar. de Sus características son similares a las de los metales no ferrosos, se

maquinado pueden barrenar, fresar, tornear, aserrar y troquelar Acabados Pueden ser acabados mediante metalizado al vacío y electro plateado superficiales Resistencia a la Se presenta para cargas cíclicas o permanentes mayores a 0.7 Kg fatiga mm2 Recocida Se mantiene 5° C arriba de la Temp. de distorsión durante 2 a 4 h.

Propiedades

Método Unidad ASTM

Grados de ABS Alto Impacto impacto medio

Bajo Resistente Impacto al calor

Mec án ic as a 23° C

Resistencia al impacto, prueba D2546 J / m Izod Resistencia a la D638 Kg. / mm2 tensión elongación D638 %


375-640 215-375 105-215 105-320 3,3 – 4,2 4,2-4,9

4,2-5,3

4,2-5,3

15-70

5-30

5-20

10-50

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Módulo de tensión D638 Dureza

D785

Peso específico

D792

173-214 214-255 214-265 214-265 HRC 88-90 95-105 105-110 105-110 (Rockwell) 1,02-1,04 1,04-1,05 1,05-1,07 1,04-1,06

T r m ic as

Coeficiente de expansión térmica D696 Distorsión por calor D648

X 105 cm / 9,5 –11,0 7,0-8,8 cm* °C °C a 18,4 93-99 96-102 Kg /cm2

7,0-8,2

6,5-9,3

96-104

102-112

3.2.- Obtención del acrilonitrilo El acrilonitrilo es producido en cantidades comerciales casi exclusivamente por un método desarrollado en fase vapor en el que se produce la oxidación del propileno y amoníaco con catalizadores.

C3H6 + NH3 + 3/2O2 catalizador

C3H3N + 3H2O

El proceso comercial utiliza un reactor de lecho fluido en el cual el propileno el amoníaco y el aire se ponen en contacto con un catalizador sólido a una temperatura de 400 a 510 °C y una presión entre 0.5 y 2 atmósferas. Es un proceso de una sola pasada y por cada 1.1 Kg. de propileno se obtiene 1 Kg. de acrilonitrilo. El efluente caliente que sale del reactor es dirigido a una torre de absorción en contracorriente donde se separa una solución de acrilonitrilo de gases N2, CO, CO2 e Hidrocarburos que no reaccionaron. Los gases se hacen pasar por un incinerador para quemar el CO y los HC. La solución que contiene acrilonitrilo es pasado a una columna de recuperación donde se obtiene una corriente de acrilolinitrilo crudo que contiene también HCN. Del fondo de la columna se obtiene un efluente que en una segunda columna de recuperación se obtiene acetonitrilo y agua. En una última columna se separa el acrilonitrilo de impurezas. Como residuos del proceso se obtiene HCN el cual es usado principalmente en la manufactura de metil metacrilato y acetonitrilo el cual puede ser tratado para obtener un producto industrial utilizado como solvente.


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3.3.- Obtención del estireno La manufactura del Estireno se realiza principalmente por el método de la deshidrogenación del etilbenceno. Este proceso es simple en concepto:

C6H5CH2CH3

C6H5CHCH2 + H2

La deshidrogenación del etilbenceno a estireno toma lugar con un catalizador de óxido de hierro y otro de óxido de potasio, en un reactor de lecho fijo a una temperatura entre 550 – 680 °C en presencia de vapor y a baja presión ( 0.41 Ata), dado que bajas presiones favorecen el avance de la reacción. Los principales subproductos que se obtienen en el reactor de deshidrogenación son tolueno y benceno. La figura muestra una típica unidad de deshidrogenación. El etilbenceno y el reciclado de etilbenceno es combinado con vapor y precalentado por intercambio de calor con el producto a la salida del reactor. Antes de entrar el reactor se mezcla con más vapor que sale de un sobrecalentador que eleva la temperatura del vapor a 800°C. Esta mezcla es alimentada a los reactores donde se produce la reacción. El efluente del reactor pasa por un intercambiador de calor donde es refrigerado. El condensado es separado en gas de venteo (mayormente hidrógeno), agua de proceso y fase orgánica. El gas de venteo es removido por un compresor para se usado como combustible o para recuperación de hidrógeno. El agua de proceso es separada de materiales orgánicos y reutilizada. La fase orgánica es bombeada con inhibidores de polimerización a un tren de destilación.


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A: Sobrecalentador B: Reactor C: Intercambiador D: Condensador E: Tambor En el tren de destilación los subproductos benceno y tolueno son recuperados en la parte superior de la columna benceno-tolueno. Las colas de la columna benceno tolueno son destiladas en una columna de reciclado del etilbenceno donde se efectúa la separación del etilbenceno del estireno. El etilbenceno que contiene por encima de un 3% de estireno es conducido a la sección de deshidrogenación donde es reciclado. Las colas que contienen estireno, subproductos más pesados que el estireno, polímeros, inhibidor y por encima de 1000 ppm de etilbenceno son bombeados a la columna de acabado de estireno. El producto que sale de la parte superior de la columna de destilación es estireno puro. Las colas son procesadas en un sistema de recuperación de residuos (destilación flash o una columna pequeña de destilación) para separarlo de los


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productos pesados, polímeros e inhibidor. El residuo es usado como combustible.

3.4.- Obtención de ABS Hay tres procesos comerciales para la manufactura del ABS: 

Emulsión



Masa



Suspensión - masa

Las propiedades físicas del plástico ABS varía con el método de manufactura pero varía más con la composición. En general el proceso por emulsión se usa para hacer materiales de resistencias de alto impacto y el proceso de masa son preferidos para materiales con menos resistencia al impacto. 3.4.1.- Proceso polimerización de emulsión


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El proceso de polimerización en emulsión involucra dos pasos. Se produce un látex de caucho y luego se polimeriza el estireno y el acrilonitrilo en presencia del caucho para producir un látex de ABS. Este látex luego es procesado para aislar a la resina ABS. El látex de caucho es usualmente producido en reactores en batch. El caucho puede ser polibutadieno o un copolímero de 1,3 –butadieno y acrilonitrilo o estireno. El látex normalmente tiene un contenido entre un 30 a un 50% de polímero y el resto principalmente es agua. Los reactores para obtener polibutadieno pueden ser de acero inoxidable o de acero vidriado. La velocidad de reacción es limitada por la capacidad del encamisado de refrigeración para extraer calor y la reacción dura entre 12 y 24 hrs. En la figura se representa un proceso para obtener ABS en el cual el látex de caucho se forma a partir de polibutadieno.


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Luego de producido el látex, es sujeto a una posterior polimerización en presencia de los monómeros estireno y acrilonitrilo para producir el látex de ABS. Este puede ser producido en batch, semicontinua o en reactores continuos. La reacción se realiza a 55-75° C a presión atmosférica en reactores de acero inoxidable o acero vidriado. El polímero ABS es recuperado a través de la coagulación del látex ABS. La coagulación es usualmente lograda por la adición de un agente ( CaCl 2, NaCl, H2SO4) al látex que desestabiliza la emulsión. La coagulación se hace a elevadas temperaturas (80-100°C). La pasta es luego desaguada por filtración o centrifugación. La resina húmeda es secada para obtener una en bajo contenido en humedad. El proceso de emulsión para hacer ABS se viene practicando desde principios de los años 50’s. Sus ventajas son la capacidad de producir ABS con un amplio

rango de composiciones. especialmente con mayores contenidos en caucho que las que se puede lograr con otros métodos. La mezcla de los componentes y la transferencia del calor de reacción en una polimerización en emulsión es lograda con mayor facilidad debido a la baja viscosidad y las buenas propiedades térmicas del agua. Los requerimientos de energía son generalmente más grandes que para otros procesos debido a la energía usada para la recuperación del polímero. El proceso además tiene un gran gasto en tratamiento de aguas residuales de proceso por la cantidad de agua usada. 3.4.2.- Proceso de polimerización en masa En el proceso de masa ABS la polimerización es conducida más que en agua en un monómero. Este proceso usualmente consiste en una serie de dos o más reactores continuos en el cual el caucho usado en este proceso es comúnmente una solución polimerizada de polibutadieno lineal ( o un copolímero conteniendo estireno), aunque algunos procesos de masa utilizan una emulsión polimerizada ABS con un alto contenido en caucho. Si un caucho lineal es usado como alimentación para el proceso de masa, el caucho se vuelve insoluble en la mezcla de monómeros y el copolímero SAN (estireno-acrilonitrilo) que se forma en los reactores; este caucho que no solubiliza forma partículas discretas de caucho. Esto se llama inversión de fase


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porque se parte de una fase continua de caucho para pasar a una fase continua de SAN con partículas discretas de caucho inmersas en la matriz SAN. El injerto del SAN en las partículas de caucho ocurre como en el proceso de emulsión. Típicamente el proceso masa produce partículas más grandes (0.5 a 5 mm) que aquellas basadas en el proceso en emulsión (0.1 a 1 mm) y contiene oclusiones más grandes de polímero SAN. El recipiente de reacción incluye iniciadores de polimerización, agentes de cadena y otros aditivos. Diluyentes son a veces usados para reducir la viscosidad de la mezcla de monómero y polímero facilitando el proceso de la conversión. La mezcla de monómeros de acrilonitrilo y estireno en presencia del polibutadieno es polimerizada a través de un cambio de fase hasta aproximadamente un 30% de conversión bajo suficiente condiciones de corte para prevenir el entrecruzamiento del caucho.

El jarabe prepolimerizado es bombeado a un polimerizador en masa donde la conversión es llevada hasta un 50 u 80%. Los polimerizadores en masa son operados continuamente a 120-180° C con tiempo de residencia de 1 – 5 h. El


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calor de polimerización es removido por evaporación, transferencia de calor a través de las paredes del reactor y calentamiento del monómero que va a ser cargado. Los vapores son condensados, reciclados y alimentan la corriente de monómeros que son cargados. Después de la reacción el polímero es bombeado a un evaporador donde los monómeros que no reaccionaron son removidos bajo aspiración a temperaturas de 150° C. Normalmente cerca del 5-30% de la corriente de alimentación es removida por no reaccionar y reciclada. El producto resultante es resina ABS y es luego pelletizada. El proceso de masa ABS fue originalmente adaptado del proceso para obtener poliestireno. Este proceso tiene dos ventajas inherentes sobre la polimerización por suspensión y por emulsión. Una es que el agua residual de tratamiento es mínima y otra es el ahorro de energía por evitar la etapa de separación y secado de la resina del agua de proceso. Otra ventaja es que produce ABS poco pigmentado, incluso algo traslucido, lo que reduce la concentración de colorantes necesarios. Generalmente es más eficiente a modificaciones por impacto que el realizado por emulsión, sin embargo, la cantidad de caucho que se puede incorporar está limitada por limitaciones del proceso respecto a la viscosidad. El brillo superficial es menor debido a que las partículas de caucho son mayores. 3.4.3.- Proceso de polimerización en Masa- Suspensión El proceso de suspensión utiliza una reacción en masa para producir una mezcla en la que hay material parcialmente convertido en polímero y monómeros y luego emplea una técnica de reacción en suspensión para completar la polimerización. Este es un proceso de tipo batch. La reacción en masa es igual que la que se describió para el proceso en masa. Se usa un caucho lineal, y las partículas de caucho que se forman durante la inversión de fase son similares. Cuando la conversión del de los monómeros es aproximadamente de un 15 a un 30%, la mezcla de polímeros y monómeros que no reaccionaron son suspendidos en agua con la introducción de un agente de suspensión. La reacción es continuada hasta que un gran grado de conversión de monómeros es alcanzado. Los monómeros que no reaccionaron son separados antes de que el jarabe se centrifugue y seque. La morfología y propiedades de la suspensión son similares a aquellas que se obtienen el proceso de polimerización en masa pero con las ventajas de la


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técnica en emulsión respecto a la baja viscosidad y la capacidad del agua de remover el calor. 3.5.- Usos y aplicaciones del ABS En el punto donde se habla del mercado del ABS se expondrán datos cuantitativos de los usos del ABS, pero podemos decir que se aplica para diferentes productos, entre los cuales se puede nombrar: 3.5.1.- Piezas de automóviles (tableros, paragolpes, etc.)

El ABS se caracteriza por ser un material muy fuerte y liviano, lo suficientemente fuerte como para ser utilizado en la fabricación de piezas para automóviles. El empleo de plásticos como ABS hace más livianos a los autos (un paragolpes hecho con este material puede sostenerse con una sola mano), lo que promueve una menor utilización de combustible y por ende menor contaminación. Se utiliza tanto en el interior como en el exterior. Se puede nombrar el panel de instrumento, consolas, cobertores de puertas y otras partes decorativas del interior. Aplicaciones del exterior del automóvil pueden ser la parrilla del radiador, cuna de faros, alojamiento del espejo. Ya en 1985 los autos en México tenían 12 Kg. de ABS c/u. Tubos, accesorios, particularmente en las tuberías de drenaje, desagüe, ventilación de los edificios y juntas. 3.5.2.- Electrodomésticos

Recubrimiento interior y exterior de las puertas de las heladeras, Carcasa de aparatos eléctricos como taladros, televisores, radios, aspiradoras, máquinas de coser y secadores de pelo, etc.. 3.5.3.-Máquinas de oficina, carcasas de ordenadores y teléfonos.

Productos atractivos con elegante diseño y gran calidad crean una sensación de confort en la oficina y en el hogar. El ABS puede crear excitantes y variadas combinaciones de colores. También puede ser cromado, estampado o metalizado. Dependiende el molde utilizado, las superficies pueden ser opacas, brillantes o satinadas. 3.5.4.- Otros Usos Entre otros, el ABS se puede utilizar para


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

Contenedores pequeños



Dispositivos eléctricos y electrónicos



Interiores de aviones



Paneles de instrumentos



Prototipos  En la industria farmacéutica para revestimiento de áreas estériles 3.6.- Reciclado del ABS Consideraciones ambientales

A nivel mundial la mayor parte de los materiales usados no son recuperados al final de su vida útil, los plásticos tampoco, salvo casos muy específicos. Esto es debido a su gran variedad y su heterogeneidad, junto a su relativa ―juventud‖

respecto a los materiales convencionales y su generalmente bajo costo unitario. En las últimas décadas se ha expandido el conocimiento de las enormes posibilidades que ofrece la reutilización o el reciclado de los materiales plásticos. Cuando utilizamos productos reciclados disminuye la contaminación en general y el consumo de energía. Esto implica la utilización de menos combustibles fósiles, que a su vez, generaría menos CO 2 que no contribuiría al cambio climático. En un documento Informativo de Aplicación Tecnológica llamado ―Recycling and Design - Recommendations for Design and Production‖ de la Empresa Bayer, se encuentra lo siguiente: ―Mientras el objetivo generalmente debe ser alcanzar la mayor vida de servicio

posible del producto, los desarrollos innovadores com o ―los aparatos eléctricos ecológicos‖ puede significar que el reemplazo del producto más rápido tiene más

sentido del ángulo económico y ecológico. Un desembolso menor unido con una forma atractiva de re-uso, o una disposición final económica, hoy constituye un factor importante en desarrollo de producto (costo / eficiencia). Cada componente debe tener una disposición propia y esta debe estar especificada, en función de su nivel de contaminación y la calidad del producto residual. Producto reciclado: re-uso del componente, en el mismo estado en que se encuentra.


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Reciclado mecánico: moliendo y reelaborando en una nueva forma. Reciclado Químico: desglose en los componentes químicos básicos y re-usan en procesos de la producción químicos. Recuperación de energía: utilización del calor de los plásticos para la producción de energía. Tratamiento térmico: la reducción de volumen y quita de los contaminantes a descargar.‖ Uso costo-eficiente de la basura de plásticos en función de la calidad de producto y la contaminación

El gráfico muestra como el tratamiento de reciclado realizado está ligado a la calidad del producto obtenido y a la contaminación que produce. Por ejemplo, el re-uso del mismo producto nos da un material de muy buena calidad respecto al original y una contaminación baja, en cambio, como contraparte se encuentra el tratamiento térmico, donde es muy pobre la calidad obtenida en el producto y deja una alta contaminación. Como se vio en el cuadro, las tecnologías actuales para el reciclado de los materiales plásticos pueden resumirse en:

Reciclado mecánico

Reciclado químico

Reciclado termoquímico

Recuperación de energía

   

El reciclado mecánico se hace desde los orígenes de la industria plástica donde se usan los descartes de su producción. Desde el productor de materia prima que reutilizaba o vendía los polímeros fuera de especificaciones, hasta el moldeador


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que molía y reusaba piezas mal moldeadas, refiles, etc., constituidas por material limpio, conocido, que luego mezclaba con material virgen, para seguir moldeando. Este reciclado mecánico es el que logra el máximo valor para el producto, que volvía a la línea o a los compuestos. En éste proceso, la limpieza es fundamental, debiéndose evitar contacto con grasas, aceites, adhesivos, tintas, etc. El reciclado químico se aplica solamente a los materiales termoplásticos logrados por poli-condensación. Se basa en aprovechar la reversibilidad de la reacción, reobteniéndose los monómeros iniciales. El reciclado termoquímico puede trabajar con mezclas de plástico, eliminándose las selecciones, pero es la que más desvaloriza el desecho. Las opciones de este sistema son la pirólisis, hidrogenación y gasificación. 

La pirólisis se realiza a 500-900 ° C, sin presión y sin oxígeno.



La hidrogenación a 300-500 ° C a 10 – 40 Mpa y atmósfera de hidrógeno La gasificación a 900 – 1400 °C con 0-6 Mpa, oxígeno y agua.



Los primeros dos procesos entregan gas, aceite y sólido; el último, hidrógeno y monóxido de carbono. Si hay cloro presente se remueve como ácido clorhídrico que se neutraliza. El proceso de gasificación es el más usado dentro de los procesos termoquímicos. La recuperación de la energía, por combustión en hornos de los residuos plásticos, termina en energía térmica. Los gases de combustión si es necesario deben ser tratados antes de ser liberados al ambiente. Para el caso específico del ABS los fabricantes recomiendan 3 alternativas dependiendo del origen del residuo: • Si son piezas que fueron moldeadas solas y no contienen algún tipo de sustancia

nociva pueden ser mecánicamente recicladas después de usadas. • Si las piezas contienen substancias peligrosas puede realizarse un reciclado

termoquímico o una recuperación de energía por combustión, con el posterior tratamiento de los gases de combustión. Las partes que están fabricadas del material ABS deben estar marcadas de acuerdo con la norma ISO 11469 (DIN 58840) :


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TECNOLOGÍ TEXTIL 1.1

INTRODUCCION

Cada individuo está rodeado por textiles desde su nacimiento hasta su muerte. Se camina sobre productos textiles o uno se viste con ellos; se sienta en sillas o sofá cubiertos de tela; se duerme sobre telas y debajo de ellas; los textiles secan o mantienen seco al individuo; lo ayudan a estar caliente o lo protegen del sol, el fuego o la infección. Los textiles en los vestidos y en el hogar dan apariencia estética y varían en color, diseño y textura. Disponiendo de materiales de muy diversos precios. Los textiles siempre cambian. Cambian con la moda y para hacer frente a las necesidades del estilo de vida variable de las personas. Los nuevos desarrollos en procesos de producción también provocan cambios en los textiles, lo mismo que las normas gubernamentales respecto a seguridad, calidad del medio ambiente y conservación de energía.

Los textiles pueden ser hermosos, durables, cómodos y fáciles de conservar. Pueden satisfacer las necesidades de todas las personas en todo momento. Saber como se elaboran y utilizan las telas dará una mejor base para seleccionarlas y comprender sus limitaciones. Los procesos textiles: hilatura, tejido, teñido y acabado de telas se desarrollan para fibras naturales. Por lo tanto, las fibras artificiales se hicieron semejantes a las naturales. Este sector fue afectado por el Fenómeno del Niño y la Crisis Asiática, es necesario recalcar la necesidad de los textileros peruanos de luchar contra la importación de ropa usada. Asimismo el año 1998 cerraron 11 fábricas.

1.1.1 Producción Manufacturera Cuadro 1.1 Índice del Volumen Físico – Año 2000.

AÑO 2000 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC Hilados, tejidos 103,1 107 110 99,7 114,8 106,3 99,1 107,3 108,3 102,6 105,6 100,1


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y acabados Tejidos de Punto

201,4 217,7 256,7 220,1 212,4 239,9 208,3 232,1 212,3 229,9 222 207,4 FUENTE: Anuario 2000-2001, El Comercio.

Cuadro 1.2 Dividendos entregados

Acciones Comunes Millones S/. 7,37 utilidad de 1999 1 utilidades de 1999

Empresa Textil San Cristóbal Compañía Universal textil

Acciones de Inversión Millones S/. -0,50 a cta. de utilidades de 1999

FUENTE: BCRP- Anuario 2000-2001, El Comercio.

1.1.2 Exportaciones de la Industria Textil En los siguientes cuadros se puede observar la evolución de la las exportaciones, así como los principales exportadores y la exportación textil en el año 2 000.

Cuadro 1.3 Evolución de las Exportaciones textiles 1990-2000 (En Millones de dólares).

800

700

700

600

574.8

572.6 533.3

500

440.7 400

364.4

454.5

395.8

392.1 343

300

324.3

200

100

0

1990

1991

1992

1993


1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

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Cuadro 1.4 Exportaciones textiles- Año 2000 (En millones de dólares)

AÑO 2000 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC TOTAL Prendas de Vestir y otras confecciones Hilados Tejidos Fibras Textiles TEXTILES

36,9 39,6 38,6 39,2 36,6 45,3 42,8 42,1 37,7 52,7 43,2 50,9 505,6 5 4,3 6,1 52,2

5 6,2 5,2 5,6 5,1 5,8 4,3 5 5,2 5,4 5,9 4,7 6,6 5,4 7,4 5,6 6,5 8,7 55,5 55,1 57 53,2 62,9 62,1

4,5 5,6 4,1 56,4

4,6 4,7 4,6 51,6

5 6 7,4 70,9

4,3 3,9 60,5 6,7 4 61,7 5,4 4,8 72,5 59,7 63,6 700,2



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Cuadro 1.5 Los 10 Principales Exportadores Textiles- Año 1999 y 2000 (En millones de dólares FOB)

1 2 3 4 5 6

EMPRESA Textil San Cristóbal Industrias Nettalco Confecciones Textimax Diseño y Color Michell y Cía Creditex

7 8 9

Sudamericana Textil Del Vallede Fibras Topy Top Corporación Fabril de 10 Confecciones SUB TOTAL TOTAL

1999 40.53 33.27 28.34 32.35 27.01 20.28

2000 48.89 44.2 42.42 41.05 34.31 30.58

18.2 24.42 10.26

27.23 24.59 22.43

32.82

21.02

267.48 574.9

336.72 700.2

FUENTE: COMEXPERÚ- Anuario 2000-2001, El Comercio.

1.2 1.2.1

MATERIA PRIMA Fibras Textiles

Una fibra es un filamento plegable parecido a un cabello, cuyo diámetro es muy pequeño en relación a su longitud. Las fibras son las unidades fundamentales que se utilizan en la fabricación de hilos textiles y telas.


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La fibra debe tener suficiente resistencia, elasticidad, longitud y cohesión para poder hilarla formando hilos. De las muchas fibras naturales que existen, las de uso más generalizado son la lana, algodón, lino y seda. Existen 19 familias de fibras artificiales y muchas modificaciones, variantes o fibras de la segunda y tercera generaciones.

1.2.2 Propiedades de las Fibras Las propiedades de las fibras contribuyen a las de la tela. Por ejemplo, una fibra resistente producirá telas durables que pueden ser de peso ligero. Las fibras absorbentes son buenas para prendas de vestir que estén en contacto con la piel.

Las Propiedades relacionadas con la baja absorbencia:

- - - - - - -

Acumulación de estática. Secado rápido. Dificultad para teñir. Incomodidad al contacto con la piel (tacto pegajoso). Evita la evaporación del sudor. Dimensionalmente estable al agua. Buena recuperación de arrugas después del lavado.

Las propiedades de una fibra están determinadas por la naturaleza de la estructura externa, composición química y estructura interna. 1.2.2.1 Estructura Externa Longitud. Los filamentos son hebras continuas y largas con longitud indefinida, que  se miden en yardas o metros. Pueden ser monofilamentosos (una fibra) o multifilamentoso (varios filamentos). Las fibras cortas se miden en pulgadas o centímetros y su longitud varía de ¾ de pulgada a 18 pulgadas. Los filamentos se utilizan en telas suaves semejantes a la seda; las fibras cortadas se emplean en telas parecidas al algodón o a la lana. Diámetro, tamaño o denier . Es de importancia para determinar el funcionamiento y el tacto de una tela. Las fibras largas dan cuerpo y dureza, por que son rígidas y




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ásperas, tienen resistencia al arrugamiento. Las fibras finas dan suavidad y facilitan los dobleces, por lo cual tienen mejor caída. Las fibras naturales no son de tamaño uniforme, debido a la irregularidad en su crecimiento; la finura es un factor determinante en la calidad de fibras naturales. La finura es medida en micras. Las fibras artificiales pueden hacerse de un diámetro uniforme, controlando el tamaño de orificio de la hilera.

La finura de las fibras artificiales se mide en denier. Se determina pesando 9000 metros de hilo o fibra. Es el peso en gramos de esta unidad de longitud. La fibra corta se vende por denier y por longitud de la fibra; el filamento se vende por denier del hilo o de la cuerda. Las fibras para vestido varían de 1 a 7 denier, las fibras para alfombras van de 15 a 24 denier. Forma de la sección transversal. Es importante por lo que se refiere al lustre, volumen, cuerpo, textura tacto y sensación que produce una tela. Las formas típicas de las secciones transversales pueden ser redondas, de hueso, triangulares, lobulares, en forma de frijol, planas o semejantes a pajillas huecas.



1.2.2.2 Composición Química La composición química sirve como base para clasificar las fibras en núcleos genéricos, como celulósicas, proteicas y acrílicas.

Las más importantes propiedades químicas que se estudian en las fibras son:

    

La estabilidad a los ácidos. La estabilidad a los álcalis. La estabilidad a los solventes orgánicos. Estabilidad a las sustancias oxidantes. Estabilidad a las sustancias reductoras.



Comportamiento la acción la luz y los agentes atmosféricos. Comportamiento a frente a los de diferentes tipos de colorantes.



Ciertas fibras tienen moléculas con grupos químicamente reactivos, otras son inertes. Una molécula químicamente inerte se puede convertir en reactiva haciendo una transposición de grupos reactivos.

Las fibras difieren en estructura física, pero son similares en composición química. La distribución de las cadenas moleculares en las fibras, aunque semejante varía en orientación y longitud.


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1.2.2.3 Estructura Interna

Las fibras están constituidas por millones de cadenas moleculares. Las cadenas largas indican un alto grado de polimerización y también una resistencia de la fibra.

Las cadenas moleculares se describen en ocasiones en términos de peso. El peso molecular influye en propiedades como resistencia de la fibra, extensibilidad y formación de frisas en la tela.

El peso molecular se expresa como la viscosidad intrínseca y se determina por pruebas de viscosidad; una viscosidad más alta expresa peso molecular más alto o cadenas moleculares más largas. Algunos valores intrínsecos de viscosidad son los siguientes: 

0.9 alta resistencia y alta formación de frisas (pilling).  0.6 promedio.  0.4 menor resistencia y menor formación de frisas. Las cadenas moleculares se mantienen unidas entre sí por enlaces cruzados o por fuerzas intermoleculares llamadas enlaces de hidrógeno y fuerzas de Van der Waals.

1.2.3 Clasificación de las Fibras Sumamente importante es el hecho que el material, que será transformado en fibras, no sea soluble en agua indiferente de las condiciones del contacto con el agua y no debe modificar su estado físico bajo la acción de las temperaturas normales de uso (lavado, planchado). Esto implica que debe tener puntos de ablandamiento, de fusión y de descomposición lo suficientemente altos para mantener intacta la forma inicial.

La estructura de las sustancias macromoleculares tiene una especial importancia para las fibras por que el ordenamiento de las unidades elementales en el polímero no pueden ser cualquiera. En este sentido se toman en consideración sólo las sustancias poliméricas con estructura lineal de las macromoléculas, llamada estructura filiforme, ordenada de las macromoléculas permite enlaces duraderos que conllevan a una estructura compacta.


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Las fibras textiles se clasifican generalmente, en función de su naturaleza u origen en dos grandes clases: fibras naturales y fibras químicas. 1.2.3.1 Fibras Naturales

Son formadas de polímeros naturales que debido a su forma de fibra pueden ser usados directamente. Las fibras naturales pueden ser de origen vegetal o animal.

Fibras Leñosas

Son aquellas constituidas por células leñosas de la parte central de muchos árboles, las que después de una reparación apropiada se emplean como pulpa de madera para la fabricación de papel.aplicaciones, La pulpa de madera constituye unade excelente variadas entre la también fabricación de hilados rayón. forma de celulosa para

Fibras de Tallo

Las fibras del líber, tallo y corteza, en algunos aspectos son semejantes a las células leñosas, aunque de mayor longitud, resistencia y calidad superior. Ellos constituyen la corteza interior de varias plantas entre las cuales están el lino, el cáñamo y el yute. El lino es una de las fibras textiles más antiguas.

El lino es una fibra textil de lujo, por que su producción es limitada y su costo, relativamente alto. Las características únicas y deseables del lino son su cuerpo, resistencia, haces de fibras gruesas y delgadas que dan textura a las telas. Las principales limitaciones son la baja resistencia y la falta de elasticidad.

Fibras de hojas

Son filamentos o porción estructural de las hojas de ciertas plantas como el abacá o cáñamo de Manila, lino de Nueva Zelanda. Se emplean principalmente en la fabricación de cordones y sogas.


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Fibras de Frutas

Constituye el material fibroso d e ciertos frutos. La fibra de coco es la más importante, empleándose para esteras y cepillos.

Fibras de Semillas

Son llamadas así por que crecen en las superficies de las semillas, ellos son el algodón y el vencetócigo. Las fibras de semillas son numerosas de las cuales sólo el algodón tiene valor comercial.

El algodón es la fibra textil de mayor uso; tiene una combinación de propiedades como la durabilidad, bajo costo, facilidad de lavado y comodidad, que lo hacen apropiado para prendas de verano, ropa de trabajo, toallas y sábanas.

La unidad básica de la molécula de celulosa es la unidad de glucosa, que es la misma para fibras naturales y regeneradas. La glucosa está constituida por elementos químicos como C, H y O, con grupos oxhidrilos activos. El algodón en rama es de color blanco amarillento. La calidad del algodón depende de la longitud de esta fibra, del número de convoluciones y su brillantez. Las fibras varían de ½ a 2 pulgadas. Fibras Animales

Las fibras naturales de origen animal son constituidas de sustancias proteicas que conforman el polímero base. Una de las proteínas más usuales es la queratina, que se encuentra en la composición de la lana y el pelo de los animales. La fibroína y la sericina son producidas por el gusano de seda y conforman la seda natural cruda.

Las ovejas merino son las que producen lana de mayor valor. Se extrae de animales no mayores de siete meses. Es fina y suave por que es la primera esquila. La lana tiene un color blanco amarillento (crema). La lana corresponde al vellón de la oveja. El término incluye legalmente a toda fibra de pelo que varía desde la cabra angora, la cabra cachemira, el camello, alpaca, llama y vicuña. Su longitud varía de 1 a 6 pulgadas. Su diámetro es de 10 a 50 micras.


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La fibra de lana es una proteína llamada queratina. Es la misma proteína que se encuentra en el cabello humano y las uñas. La queratina está formada de C, H, O, N y S.

La seda, mundialmente es aceptada como una fibra de lujo. La seda tiene una combinación única de propiedades que no posee ninguna otra fibra: tacto seco, lustre natural, buena absorción a la humedad, buenas cualidades de caída y alta resistencia. La belleza y el tacto de la seda, así como su alto costo, probablemente originaron la industria de las fibras artificiales. 1.2.3.2 Fibras Químicas Son fibras textiles obtenidas por procedimientos químicos partiendo de polímeros sintéticos. Las fibras químicas se clasifican según la naturaleza del polímero que las constituye en: Fibras Artificiales y Fibras Sintéticas. Las Fibras Artificiales son la obtención química de los polímeros naturales, en general, la celulosa y las proteínas. Las Fibras Sintéticas, se obtienen por procedimientos químicos los polímeros sintéticos, que son los que representan la materia prima. Según el método de obtención las fibras sintéticas pueden ser: Polimerizados y Policondensados. En el siglo diecisiete, un científico llamado Hooke sugirió que si un líquido apropiado se pasaba a presión a través de una pequeña abertura y se permitía congelarse, podría producirse una fibra semejante a la del gusano de seda. Casi 300 años después, un francés el conde de Chardonnet, elaboró la primera fibra útil a partir de una solución de celulosa. En 1910 se produjeron en forma comercial las fibras de Rayón en EE.UU. y en 1925 se produjo el acetato. Alrededor de 1940 se contó con la primera fibra sintética no celulósica, el nylon. Durante los siguientes 30 años aparecieron en el mercado 18 fibras genéricas.

1.3

PROCESO DE HILATURA

1.3.1 Hilatura de las Fibras

Todos los procesos de hilatura de las fibras artificiales se basan en tres etapas generales.


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

Preparar una solución viscosa tipo jarabe.  Extruir esta solución a través de una hilera o tobera para formar una fibra.  Solidificar la fibra por coagulación, evaporación o enfriamiento.

La materia prima puede ser un producto natural como la celulosa o una proteína, o pueden ser compuestos químicos que se sintetizan formando resinas. La extrusión es una parte muy importante del proceso de hilatura. Consiste en forzar o bombear una solución de hilatura a través de los pequeños orificios de una hilera o tobera. Una hilera es una boquilla pequeña, semejante a un dedal. Existen toberas de platino, que soportan la acción de los ácidos y álcalis, como las toberas para el rayón. El acetato y otras fibras se extruyen a través de hileras de acero inoxidable. Las hileras son diseños que se guardan celosamente y su costo es de hasta 1000 dólares. 1.3.1.1 Métodos de Hilatura de Fibras Artificiales A. Hilatura en Húmedo: acrílico, rayón, spandex.

Es el proceso más antiguo, el más complejo y las fibras son débiles hasta que secan. Se requiere lavado, balqueado, etc. Antes de usarla. 

La materia prima se disuelve con productos químicos.  La fibra se hila dentro de un baño químico.  La fibra se solidifica cuando coagula por el baño. B. Hilatura en Seco: acetato, acrílico, spandex, triacetato, vinyon.

Es un proceso directo que requiere solvente. Se requiere recuperar el solvente. No requiere lavado. 

Los sólidos de resina se disuelven con solventes.  La fibra se hila con aire caliente.  La fibra solidifica por evaporación del solvente. C. Hilatura por Fusión: nylon, olefina, poliéster, saran.

El proceso es menos costoso, es más directo. Se realiza a altas velocidades de hilatura. No requiere solvente ni lavado. Las fibras tienen la forma del orificio de la hilera. 

Los sólidos de resina se funden en un autoclave.


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

La fibra se hila al aire.  La fibra solidifica al enfriarse.

1.3.2 Hilatura de Fibras Cortas Los hilos hilados o hilado de fibras discontinuas se elaboran de fibras cortas que se tuercen juntas. Son adecuados para las telas que se utilizan en las prendas de vestir en las que se desea absorbencia, volumen, temperatura agradable o tener texturas semejantes al algodón o a la lana. Los hilados de fibras discontinuas se caracterizan por tener extremos por los que sobresalen fibras. El pelillo externo puede eliminarse de la tela por chamuscado. El hilado de las fibras cortas para formar hilos es una de las artes manuales más antiguas y se dice que es un invento tan importante como el de la rueda. Los primeros hilos e hilados de fibras se hicieron de lino, lana y algodón, todas ellas fibras cortas. 1.3.2.1 Métodos de Hilatura de Fibras Cortas A. Hilatura Convencional

Es un proceso tardado y costoso, necesita de una serie de operaciones llevadas a cabo por máquinas individuales y ha requerido de una considerable mano de obra. Aunque se ha implantado la hilatura continua y se ha introducido cierta automatización. Las diferentes operaciones están diseñadas para: 

Limpiar las fibras y ordenarlas en forma paralela.  Estirarlas construyendo una mecha.  Torcerlas para mantenerlas unidas y darles cierta resistencia.

Como el Sistema para el algodón es representativo al resto, se estudiará aquí en detalle.

-

Abertura

La abertura separa, limpia y mezcla las fibras. Las fibras se encuentran comprimidas en las pacas. El algodón es pasado por una despepitadora. Se usan dos tipos de unidades desempacadoras, una es un sistema de alimentación con tolva y la otra es semejante a un carrusel. En ambos sistemas las pacas viajan sobre dispositivos que jalan pequeños mechones de fibra de la parte inferior de la paca y los deja caer sobre una rejilla o malla. La


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suciedad y basura se elimina con aire a alta velocidad. Las fibras limpias y sueltas se introducen en forma de tela a la unidad de cardado. Cardado La máquina para cardar se compone de cilindros cubiertos con una guarnición gruesa y pesada, de elementos llamados chapones. -

El cardado endereza parcialmente las fibras y forma con ellas una trama delgada que se unen en una cuerda suave conocida como mecha o cinta cardada. -

Estirado

Aumenta el paralelismo de las fibras y combinan varias mechas de carda en una cinta de manuar. Esta operación contribuye a dar mayor uniformidad al hilo. El estirado se lleva a cabo por medio de un conjunto de rodillos, cada uno de los cuales gira a mayor velocidad que el conjunto anterior.

-

Peinado

El objetivo principal del peinado es colocar las fibras en posición paralela y eliminar cualquier fibra corta del resto, de tal manera que las fibras peinadas tendrán una longitud más uniforme. De la máquina de peinado fibras salen en formaademás de mecha operación de peinado y las fibras de mayorlaslongitud son costosas, de peinada. que se La desperdicia casi un cuarto de la cantidad de fibra que se elimina en este proceso.

-

Trenzado

Es el paso por la mechera o trenzado que reduce el diámetro de la cinta, aumenta el paralelismo de las fibras y proporciona torsión. El producto se llama mecha de primera torsión, su diámetro es aproximado al de un lápiz.

-

Hilatura

La hilatura en anillos estira, tuerce y enrolla en una sola operación continua. El hilado proporciona la torsión que hace del hilo simple un hilado de fibra discontinua.


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Hilatura Directa

La máquina de hilatura directa (Mackie) elimina el paso por la mechera pero utiliza aún el dispositivo de la continua de hilar de anillos para impartir la torsión. Esta máquina se utiliza para elaborar hilo más grueso para telas de pelo y alfombra.

Hilatura de Cabo Abierto

La hilatura de cabo abierto elimina el paso por la mechera y la torsión por anillos. Se evitan los nudos, se forman paquetes de hilos más grandes, se necesita menos supervisión de los operarios y se alcanzan velocidades de producción más altas.

Las fibras de una mecha se introducen mediante un rodillo disgregador o cardina de modo que las fibras individuales sean transportadas por una corriente de aire y depositadas sobre la superficie interna de un dispositivo giratorio que se mueve a alta velocidad.

Hilatura sin Torsión

Elimina el proceso de torcido. Una mecha de primera torsión se moja, se estira, se rocía con apresto y se enrolla en un paquete. El paquete se vaporiza para gelatinizar el almidón y enlazar fibras.de Los hilos soncomo planos, semejantes a listones y bastantessurígidos debido apresto.las Carecen resistencia hilos individuales pero aumentan resistencia en al la tela por la presión entre el urdimbre y el relleno o trama. La ausencia de torsión da a los hilos suavidad y buen lustre después de eliminar el apresto.

1.3.3 Elaboración de Telas

El proceso de fabricación de telas determina el aspecto y la textura, su aspecto durante el uso, la conservación y el costo. Con frecuencia, el proceso determina el nombre de la tela; por ejemplo, fieltro, encaje, tejido, doble de punto, jersey.


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Elaboración de telas:

1.3.3.1 A partir de Películas  La solución se hace pasar a presión a través de las rendijas delgadas hacia una corriente de aire caliente o se deposita sobre un cilindro revolvente. Los polvos para moldeo se prensan entre rodillos calientes.  Son de bajo costo, resistentes a la suciedad, a prueba de agua y no son fibrosos. Tienen mala caída.  Son de baja resistencia a menos que tengan un soporte de tela.

1.3.3.2 A partir de Espumas 

Se elabora introduciendo aire en una sustancia elástica. Los que más se usan son el hule y el poliuretano.  Es un material voluminoso, elástico.

1.3.3.3 Fieltro Es una tela elaborada a partir de fibras. Las fibras de lana se cardan y peinan, se depositan en forma de una lámina gruesa, se rocían con agua y se hacen pasar a través de unas láminas calientes que las agitan. No se deshilacha ni se rasga. No se recupera del alargamiento.

1.3.3.4 Trencilla o Entretejido Son telas elaboradas por hilos. Los hilos se entrelazan en forma diagonal y a lo largo. Las telas son angostas y generalmente se usan para ornamentos. Son elásticas y fácil de amoldar a cualquier forma.


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1.3.3.5 Tejido de Punto Es una técnica más rápida que el tejido en telar. Requiere más cantidad de hilo por unidad para lograr el cubrimiento. Las telas son elásticas, porosas y resistentes.

1.3.3.6 Encaje Son hilos anudados, se entrelazan los bucles o se tuercen para formar telas abiertas, casi siempre con algunas figuras. Pueden ser orillas decorativas o piezas completas. Se elaboran a mano o a máquina.

1.3.3.7 Tejidos en Telar Las telas tejidas se elaboran con dos o más conjuntos de hilos entrelazados perpendicularmente. Los hilos que corren en dirección longitudinal se llaman hilos de urdimbre y los que van en dirección transversal son hilos de trama o de relleno.

El telar ha sufrido muchos cambios, pero el principio sigue siendo el mismo. Los hilos de urdimbre se sostienen entre dos soportes y los hilos de trama se insertan y compactan para formar la tela.

El tejido consiste en las etapas siguientes: 

Formación de la calada: la elevación de uno o más lizos para separar los hilos de urdimbre y formar una calada.  Picada: pasar la lanzadera a través de la calada para insertar la trama.  Ajuste de la trama: El peine empuja el hilo de la trama para acomodarlo y apretarlo en su sitio en la tela.  Enrollado: la tela terminada se enrolla sobre el enjulio delantero del enrollado.


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1.4

TEÑIDO

Dentro de los procesos de manufacturación a que se someten los textiles, existe una operación que por producir en ellos una característica tan acusada como es el cambio de su coloración y por enriquecer ésta de una forma tan ostensible el valor económico y artístico de ellos ha sido desde los más remotos tiempos objeto de una particular atención. La tintura ha sido una manifestación artística, en la cual, el tintorero al igual que el pintor, hacía uso de los recursos que los colorantes naturales le brindaban, para producir tonalidades de matices dentro de lo que permitían la gama de dichos colorantes. Si examinamos un proceso tintóreo cualquiera y seguimos una molécula de colorante durante la tintura, podremos apreciar que pasa por las siguientes fases: un movimiento a través de la fase líquida hacia la fibra, conocido como difusión del colorante en el baño tintóreo, su paso de la fase líquida a la fase sólida conocida con el nombre de adsorción, un movimiento desde la superficie de la fibra hacia su interior, que podemos catalogar como difusión a través de la fibra y por último el establecimiento de los enlaces entre la fibra y el colorante que constituye la fijación. Esquema de las etapas de tintura:

Los colorantes deben de ser partículas pequeñas solubles en agua o en algún otro vehículo para penetrar en la fibra. Las partículas no disueltas permanecen en el exterior y los colores tienen baja solidez o resistencia al desgaste y al sangrado.


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Los colorantes se clasifican de acuerdo a su composición química o método de aplicación, en el siguiente cuadro se puede apreciar el uso y características de los colorantes.

Cuadro 1. 6 Usos y Características de los Colorantes

COLORANTES

USOS

REACTIVOS En condiciones de fijación Principalmente se utilizan alcalina forman un enlace en el algodón. químico estable con la fibra. Se utiliza principalmente para ropa de trabajo de A LA TINA algodón, prendas Insolubles en agua. deportivas, telas de cortina.

CARACTERIST ICAS Buena solidez a la luz y al lavado. Producen tonalidades brillantes, sensibles a los blanqueadores de cloro. Buen poder de difusión. Solidez al lavado y a la luz de buena a excelente. Variedad de colores incompleta.

Buena a excelente solidez a la luz Principalmente en y al lavado. AZOICOS algodón en estampados Gama completa de colores. (NAFTOLES) por corrosión. Tonalidades brillantes. AL CROMO Solidez a la luz y al lavado de Son mordientes, que buena a excelente. Se utiliza en la lana. forman enlaces quelatos al Colores opacos. reaccionar con la fibra. Principalmente en Solidez a la luz y al lavado AL AZUFRE algodón para ropa de varía de mala a excelente. Insolubles en agua. trabajo pesada. Es sensible a los


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ACIDO (aniónico) BASICO (catiónico)

Se utiliza más el tinte negro. En lana, nylon, seda y rayón modificado. Se utiliza principalmente en acrílicos, estampados sobre acetato. En

blanqueadores de cloro. Mala solidez al lavado. Varía con la luz. Colores brillantes. Colores sólidos en acrílicos se utilizan con mordientes sobre fibras distintas a la lana y

poliéster modificado. seda. DISPERSOS Desarrollados para Buena a excelente solidez a la Las partículas de colorante poliéster y acetato. luz y al lavado. se dispersan en el agua Fuente: Elaboración Propia

1.4.1 Curvas de Teñido: Diagramas Tiempo-Temperatura:

El diagrama Tiempo-Temperatura da información sobre la duración y la temperatura de Tintura mínimas que son necesarias para corregir el equilibrio tintóreo del colorante.

Diagrama 1.1 Curva de Teñido para Algodón con Colorantes Reactivos


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TEMP(°C) PRIMERA SEGUNDA SODA SODA

40 MIN. - 60 MIN. T op.

AGOTAMIENTO

GRADIENTE 1.5 - 1.8 °C/min PRIMER SEGUNDO CARBONATO CARBONATO

20

30

40

50

60

70

80

90

Para teñirse el algodón, primeramente debe ser descrudado, según el color que quiera desarrollarse puede ser un descrude simple con detergente y humectante ó con soda.

El carbonato que se agrega ayuda a la subida del colorante en forma lenta, es como un ayudante para la sal que se agregó al principio como un mordiente. El carbonato se agrega en dos partes siempre de menos a más. La soda caústica de 36°Be es la que ayuda a la fijación del coloren la etapa final, la soda también es agregada de menos a más en dos partes en un intervalo de tiempo de 15 minutos. La temperatura óptima de teñido depende del colorante que se esté usando, puede ser el Cibacrón (Química Suiza) que trabajan a 60, 70 y 80°C; o pueden ser los Solazol (Clariant Perú) que trabajan a 60°C; o los Drimarén (Bayer) que trabajan a 50°C. Generalmente para todos estos el tiempo de mantenimiento o agotamiento es el mismo que va desde 40 a 60 minutos, dependiendo del color pastel u oscuro. Generalmente los procesos de teñido con colorantes reactivos son bastante largos, debido a su proceso. Su tiempo es de 3 horas a 4 horas.


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Diagrama 1.2 Curva de Teñido para Poliester con Colorantes Dispersos

60 MINUTOS 130 MANTENIMIENTO

GRADIENTE 1.5 °C/MIN. 80

COLORANTE DISPERSO

50 MATERIAL DISPERSANTE IGUALANTE 10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

TIEMPO (MIN)



Los colorantes dispersos fueron creados especialmente para teñir el poliéster.  Estos colorantes reaccionan con la fibra a altas temperaturas, de entre 110 a 130°C. 

Para teñirse necesitan un periodo de dos horas y media para su proceso.


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Diagrama 1.3 Procesamiento de Manufactura del Algodón


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Diagrama 1.4 Proceso de Manufactura de la Lana


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Diagrama 1.5 Procesos de Manufactura de Fibras Sintéticas


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TECNOLOGÍ DE PROCES MIENTO DEL PESC DO 2.1 INTRODUCCIÓN El Perú es un país que cuenta con grandes recursos naturales, entre ellos, la riqueza de su biótica marina que proporciona a las empresas del sector pesquero materia prima netamente nacional, de está manera la industria pesquera constituye una de las bases de la economía nacional, en donde las plantas de harina de pescado iniciaron sus actividades tratando de aprovechar los sobrantes de la pesca destinada al consumo humano, convirtiéndose rápidamente en una industria que aporta gran parte de divisas al estado, asignándosele más de un tercio de la pesca mundial. Sin embargo, la industria de harinapara y aceite de pescado sufrió una caídaa ala inicios de 1998, generando graves problemas las empresas productoras debido reducción del recurso anchoveta por el sobrecalentamiento de las aguas durante la época del fenómeno del niño, asimismo las exportaciones de estos productos sufrieron caídas significativas, contrayéndose en un 70%. Un subproducto de la harina de pescado es el aceite que se utiliza principalmente en la elaboración del aceite compuesto, margarinas, jabones y combustible.

2.1.1 Producción Se muestran en el cuadro 2.1 y 2.2


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Cuadro 2.1 Producción Pesquera Año 2000 (en miles de toneladas métricas ). 1/ ENE

MAR

ABR

MAY

Pesca Marítima 2/ -9,3 -10,3 Consumo Industrial 2/ -27 -49, Anchoveta 303,7 88,1 Otras especies 3/ 109,9 108,4 Consumo humano 1,8 9 2/ Congelado 12,5 13,3 Conservas 29,8 30 Fresco 29,3 27,1 Seco-salado 2,3 2,2 Pesca Continental 2/ 19 53 Fresco 1,2 1,3 Seco-salado 2 1,9 TOTAL 2/ -7,9 -7,2

134,3 554,6 25,7

-17,1 -24,4 889,9 13,4

26,9 28,8 63,5 65,6 58,1 598,8 1423,5 1346,9 1018,1 6,9 10,2 26,3

-7,9

-4,3

-16,3

-4,7

-25

-19

-8,7

-12,5

7,6

33,5

-4,5

15,3 11,5 26 3 72,7 1,3 1,8 131,4

9,5 8,8 25,2 3,5 41,4 1,4 1,7 -15,2

12,7 3 24 2,9 23,2 1,5 1,7 26,7

10,4 25,1 25 3 10,1 1,6 1,8 27,8

8,4 25,4 26,1 2,8 -15,6 1,2 1,5 57

12,4 27,1 29 3,1 -36,3 1,3 1,7 -19,2

12,2 7,5 26,3 2,7 -34,1 1,4 1,9 -11,9

9,8 0,8 24,4 2,5 -25,7 1,5 2 -27,9

13,5 8,7 27,7 2,8 -8,5 1,4 1,8 15

14,6 18 30,9 3,2 38,5 1,6 2 -22,8

-38,5 5,8 12,6 13,3 98 -1,8 2,8 8,1

1782,9

JUN

JUL AGO SET

OCT NOV DIC

Variación Anual 2/

FEB

-16,7 -7,8 -28,1 16,3 ,24,7 462 224,3 -43,3 22,8 -50,2 0,1 0 438 1243,1 828,3 24,2 10,3 2,3 9,9 12,7

8,6 24,7 39,2 -65,9

1/ Preliminar 2/ Variaciones porcentuales con respecto al mismo periodo del año anterior 3/ Incluye principalmente a las siguientes especies: sardina, jurel y caballa Fuente: Anuario 2000-2001, El Comercio

Cuadro 2.2 PRODUCCI N MANUFACTURERA Año 2000 (Indice del volumen físico. Año base: 1994). 1/ ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT Harina y aceite de pescado Conservas y Producción Congelada pescado

48,1

d

22,7 219,2 108,7 172,7 160,4 123,8

154,5 159,2 101,7

94,5

78

2,9

129,7 106,2 135,9

NOV

DIC

Año 96,3

1,2

49,3

148,5

98,5

94

63,7

103,3

124,8 112,1

1/ Preliminar Fuente: Anuario 2000 - 2001 El Comercio

2.1.2 Exportación Pesquera A continuación se muestra en el cuadro 3, la exportación pesquera durante el año 2000 en nuestro país y en el cuadro 4 las principales empresas exportadoras del sector.


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Cuadro 2.3 Exportación Productos Pesqueros Harina de Pescado Volumen (miles tm) Precio (US$/tm) Aceite de Pescado Volumen (miles Preciotm) (US$/tm) 1/ Preliminar

ENE

FEB

Año 2000 (en millones de dólares). 1/ MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET

OCT NOV

DIC TOTAL

80,6

69,7

58,8

76,2

84,8

102,1 128,1 109,1 57,5

74,7

35,5

76,7

953,9

70,7

61,4

52,7

65,7

74,5

94,7 118,9 101,1 56,9

69,6

32,3

74,7

873,2

186,3

157,9

139,7

182,5

215,8 272,2 326,3 264,7 146,6 177,7 87,3 194,1 2351,1

379,6

388,7 377,3

359,7

345,5 348,1 364,4 382 388,2 391,4 369,9 384,9 371,4

9,8

8,3

6,1

10,6

10,3

7,4

9,2

8

0,6

5,1

3,2

2

80,6

47,2

36,9

29,3

70,3

64,3

47,8

53,9

48,2

2,7

28,7

16,3

11

456,4

208,6 225,1 207,5

150,3

159,6 154,4 171,5 166,5 230

178 198,8 181

176,7

Fuente: Anuario 2000 - 2001 El Comercio

Cuadro 2.4 LOS DIEZ PRINCIPALES EXPORTADORES PESQUEROS Años: 1999 y 2000 (en millones de dólares FOB). 1999 2000 1 Grupo Sipesa 87,72 150,25 2 Group 3 Austral Pesquera Hayduk 4 Pesquera Industrial El Ángel 5 Pesquera Exalmar 6 Empresa Pesquera San Fermín 7 Pesquera Diamante 8 Corporación Fish Protein 9 Corporación Pesquera Inca 10 Conservera Garrido SUBTOTAL TOTAL

93,39 57,75 25,99 24,23 25,14 19,87 15,45 17,64 9,73 376,89 600,50

104,49 83,67 44,60 43,73 36,39 35,26 30,68 27,06 26,47 582,62 963,90

Fuente: Anuario 2000 - 2001 El Comercio

2.1.3 Productos Obtenidos a partir del Procesamiento del Pescado 2.1.3.1 La Harina de Pescado Se conoce con el nombre de ―harina de pescado‖ al producto sólido, seco y molido, de

bajo contenido de grasa, obtenido mediante la separación de los contenidos de agua y aceite del pescado, principalmente la anchoveta o sardina.


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La harina de pescado es una valiosa fuente de proteínas destinada específicamente a la alimentación animal monogástricos, lo que se convierte en un producto de consumo humano indirecto. Se emplea mezclándola con otros productos con la finalidad de obtener alimentos balanceados que garantizan una crianza animal saludable, recomendada especialmente para las etapas de desarrollo y engorde. Es altamente digerible gracias a su nivel proteico y a su escasez de fibras; y tiene buena palatabilidad (comida aceptada por los animales). La harina de pescado está compuesta principalmente de una mezcla de sólidos, agua y grasas, en diferentes porcentajes que establecen la calidad del producto. La mezcla de sólidos está compuesta mayormente por proteínas. Cuando se elabora adecuadamente la harina de pescado, su contenido proteico es de mayor calidad debido a los aminoácidos que contiene, entre ellos denominados aminoácidos esenciales.

la lisina, la cistina y la metionina,

Uno de los parámetros para la compra de harina de pescado es su nivel de proteína, que se determina indirectamente a partir del contenido de nitrógeno. Se considera grasa a la materia extraída de la harina de pescado mediante un solvente orgánico (como el hexano o el éter etílico). El porcentaje de grasa en las harinas de pescado tiene que ser limitado, a pesar de que es una fuente óptima de energía gracias a su alto contenido calórico siendo necesaria la adición de antioxidantes en la harina para evitar la auto combustión. Otra causa de la limitación de este porcentaje de grasas es que dan aroma a pescado a las carnes de los animales que la consumen, si se encuentra en porcentajes elevados. 2.1.3.2 Tipos de Harina de Pescado La calidad de la harina de pescado se clasifica en el país según su composición química: A.

De alto contenido de proteína con antioxidante.

B. C. D. E. F. G. H.

De contenido de proteína sin antioxidante. De alto normal contenido de proteína con antioxidante. De normal contenido de proteína sin antioxidante. De bajo contenido de proteína con antioxidante. De bajo contenido de proteína sin antioxidante. Harina negra. Harina desgrasada.


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Los criterios internacionales establecen tipos de calidad que son referenciales, ya que la comercialización entre comprador y vendedor es la que determina las propiedades y composición de la harina. Para el año 2000 la harina de pescado sin desgrasar impropio para la alimentación humana, con contenido de grasa mayor al 2% en peso se encuentra en el segundo lugar entre los diez principales productos exportados con 870,57 millones de dólares FOB. 2.1.3.3 Aceite de Pescado El aceite de pescado es un subproducto de la elaboración de harina, se utiliza principalmente en la elaboración del aceite compuesto y margarinas. Generalmente la comercialización se hace como aceite crudo, es decir, el aceite que ha sido extraído directamente del pescado durante el proceso de centrifugación y que no ha sido sometido a ningún proceso de refinamiento o clarificación. 2.1.3.4 Venta y Cotización de Productos Pesqueros En los siguientes cuadros se puede observar la venta y cotización de los productos pesqueros en el año 2 000.

Cuadro 2.5 DE de PRODUCTOS PESQUEROS Año 2000VENTA (en miles TMB y variación porcentual). Enero - Noviembre 2000 Variación % Total 361 18,3 Enlatado 30,1 -0,7 Congelado 4,5 -28,6 Curado 1/ 21,2 6 Fresco 305,2 23,5 1/ Ventas locales para el consumo humano directo Fuente: Anuario 2000 - 2001 El Comercio

Cuadro 2.6 COTIZACIONES CIF DE PRODUCTOS PESQUEROS Año: 2000 (Datos Promedio del Periodo). 1/ Harina de Pescado 2/ HAMBURGO US$/TM

Ene Feb Mar Abr May


419,52 420 398,48 368,33 392,95

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Jun Jul Ago Set Oct Nov Dic

428,18 445 435 433,10 418,86 414,09 461 419,54

A O 2000 2/ A partir de 1996 la cotización corresponde al tipo Perú 64% CANDF (costo y flete). Fuente: Anuario 2000 - 2001 El Comercio

2.2 MATERIA PRIMA E INSUMOS 2.2.1 Materia Prima La materia prima para la elaboración de la harina de pescado es principalmente pescado entero, no usado en el consumo humano directo como el pescado grasoso y el magro, y los residuos de la industria conservera. La composición química de los peces varía de acuerdo a las especies, estaciones del año, madurez sexual, tipo de alimentación, etc., pero se pueden dar valores promedios como sigue: - Proteínas entre 15% y 19%. - Grasa entre 4% y 27%. - -

Cenizas entre 1.5% y 4%. Agua entre 55% y 80%.

Según Salked, la materia prima se descompone rápidamente por acción de los microorganismos provenientes del contenido estomacal del pescado, propiciando la solubilización de las proteínas con la consiguiente pérdida de peso, además la hidrólisis de los lípidos da lugar a la formación de ácidos grasos libres que influyen negativamente en la calidad del aceite a producirse.

2.2.2 Insumos El antioxidante es el principal insumo que se agrega a la harina de pescado, cuyo objetivo es estabilizar la harina y así detener cualquier oxidación posterior debido a las grasas contenidas en ella. De esta forma, el calor producido durante su almacenamiento es menor y no afecta por tanto la calidad de la proteína.


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Otro insumo importante son los sacos de tiras de polipropileno cruzadas y el pabilo para la operación de ensacado de la harina. Como insumo energético se tiene al petróleo Búnker N°6, que se usa principalmente para la combustión de las calderas y del secador.

2.3 PROCESO 2.3.1

Descarga y Pesado de la Materia Prima

La materia se transporta a la fábrica por bombeo, mediante tubería absorbente llegando a un desaguador estático que tiene por función extraer el agua de la materia prima. Seguidamente el pescado es llevado por medio de un transportador de malla hacia la tolva para luego ser vertidos sobre la poza de almacenamiento, que son en número de dos y que tienen una capacidad de 450 TM como promedio cada una y en cuyo fondo cuentan con un transportador helicoidal. El pescado es una materia prima que no soporta almacenamiento por mucho tiempo, sin que se inicie el proceso de descomposición, por esto deben tomarse todas las precauciones necesarias a fin de hacerla llegar rápidamente a la planta y en las mejores condiciones. Tal como se muestra en el diagrama de bloque 2.1

2.3.2 Cocción El cocinado tiene por objeto coagular la proteína, dar mayor firmeza muscular y romper las células grasas para formar una masa capaz de resistir la presión en el prensado. El pescado es transportado de las pozas por medio de elevadores de rastras hacia una tolva que alimenta constantemente dos cocinadores donde el pescado recorre en forma continúa una superficie calentada por medio de vapor, llegándose a una temperatura de 100°C. El tiempo de permanencia del pescado oscila entre 15 y 25 minutos dependiendo de la calidad de materia prima. 2.3.2.1 Desaguado El pescado cocinado saliente del cocinador es descargado en un tragante que lo conduce al pre-streiner, instalado delante de la prensa. Esta provisto de un tamiz rotatorio con orificios de 7 mm., de diámetro interiormente, está dotado de un helicoidal que se encarga de transportar el pescado hasta la boca de alimentación de la prensa. El tamiz está sujeto a un eje central que termina en un engranaje conectado en a un motor.


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2.3.2.2 Prensado El objeto de esta fase es la separación del agua mezclada con parte del aceite de la materia en tratamiento. El material que sale de la prensa deja más o menos el 50% del agua. Una torta o cake de prensa satisfactoria puede contener hasta menos del 50% de humedad con 3% a 5% de grasa. Obviamente el resultado de la prensa determina la calidad y composición de la harina resultante. En consecuencia, el trabajo de la prensa debe ser observado cuidadosamente al igual que la alimentación del cocinador. Aproximadamente un 30% de los sólidos pasan al licor de prensa, el 70% restante forma la torta de prensa. El licor de prensa fluye por gravedad a un tanque como este licor contiene por lo menos 5% de sólidos insolubles el líquido conviene tenerlo en movimiento para evitar que se asienten los sólidos que contienen. Además es importante mantener la mezcla homogénea posible para ser tratada por los separadores de sólidos. Tal como se muestra en el diagrama de bloque N°1. 2.3.2.4 Separado de Sólidos Insolubles El líquido extraído de la prensa y del pre-trainer contiene sólidos en suspensión, los cuales mediante un separador de sólidos se recuperan para ser enviados a los secadores junto con la torta de prensa. El separador de sólidos recupera una buena porción de sólidos insolubles, dejando el licor de prensa listo para la extracción del aceite 2.3.2.5 Centrifugado La finalidad de esta operación es de separar lo mejor posible el aceite del líquido de prensa, de manera que el contenido de aceite en la fracción acuosa separada sea mínimo. El líquido de prensa ingresa al equipo y por acción de la fuerza centrifuga es separado en dos fases: el aceite y una fase acuosa (agua de cola).

2.3.2.6 El Agua de de Cola La evaporación agua de cola constituye una de las operaciones más complejas en la fabricación de la harina de pescado. El objetivo de este proceso es obtener una solución concentradas con los últimos sólidos disueltos y en suspensión contenidos en el agua de cola. Estos sólidos en el agua de cola representan alrededor del 7-8% de su composición, sin embargo son el 20-25% de la harina final por lo que es necesario su recuperación.


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2.3.3 Secado El secado tiene por objeto hacer estable el producto frente a posibles alteraciones por bacterias o enzimas, reduce el volumen del producto y facilita la elaboración de un polvo que supone una economía de manejo de almacenamiento y transporte. Tal como se muestra en el diagrama 2.1. Esta operación es un punto crítico en la producción de harina de pescado y en ningún caso la temperatura de la harina en el secador debe subir a temperaturas inadecuadas que deterioren los aminoácidos esenciales. Si no se hidrata lo suficiente la torta de prensa se puede producir crecimiento de mohos y bacterias, reduciendo su valor nutritivo. El secado debe eliminar o reducir humedad hasta un máximo de 8%.

2.3.4 Molido El objeto de este proceso es reducir un polvo homogéneo, con buen aspecto, de manera que facilite el pesado, ensacado y transporte y que pueda mezclarse sin dificultad con el resto de los componentes. A la harina molida se les refrigera con el aire proveniente de dos ventiladores.

2.3.5 Dosificación de Antioxidante El polvo es transportado a un dosificador que agrega el antioxidante al producto en proporción de 600 a 800 partes por millón. El antioxidante que se utiliza para la estabilización de la harina es el Ethoxiquin y es importante su adición para evitar que la harina se oxide y pueda llegar incluso a combustionar por una reacción exotérmica entre la grasa de la harina y el aire.

2.3.6 Ensacado y Almacenaje La harina con antioxidante pasa a una balanza automática que pesa 50 kilos y llena unos sacos de polipropileno con ella. Una vez pesada y ensacada la harina, se cose la bolsa y se transporta a la zona de almacenamiento, en donde se apila en rumas de 20 toneladas, para identificar los lotes de harina y sus características o historia de producción. Debido a que el almacenaje es al aire libre, estos sacos se protegen en las


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noches y durante la temporada de lluvias con unos mantos de polipropileno para evitar el humedecimiento. Tal como se muestra en el diagrama 2.1.

Diagrama 2.1 Procesamiento del Pescado

CONSERV CIÓN DE LIMENTOS 4.1 INTRODUCCIÓN Los nutrientes necesarios para el hombre son obtenidos de los reinos vegetal y animal.


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Las cosechas de alimentos de estos reinos se suceden en ondas rítmicas, de acuerdo con el movimiento de la Tierra alrededor del Sol. El hambre del hombre y la cosecha de su alimento no están generalmente en armonía durante todo el año, en cualquier lugar de la Tierra. Existe una complicación adicional en el hecho que las plantas y los animales empiezan a descomponerse poco después de la cosecha y algunas descomposiciones van acompañadas de la producción de agentes venenosos, mientras que otras provocan pérdidas en el valor nutritivo de los alimentos. Así el hombre ha tenido que aprender a controlar esas fuerzas, lo que permite retener productos seleccionados de la naturaleza como su provisión de alimentos, para ser consumida en el tiempo y lugar que él escoja.

Se intenta prevenir la descomposición de los tejidos vegetales y animales, teniendo una tarea doblemente difícil, en el hecho de que debemos no solamente conservar el alimento para nuestro uso, sino debemos excluirlos de las otras fuerzas de la naturaleza. La conservación comercial de los alimentos mejora los suministros por que alienta o inicia las prácticas intensivas en la producción de alimentos y al mismo tiempo reduce las pérdidas debidas a la descomposición y degeneración en alimentos cosechados.

4.2 MATERIA PRIMA La química de la vida general de los vegetales y animales tienen mucho en común, por lo tanto las entidades vivientes requieren de los mismos elementos químicos como: hidrógeno, carbono, oxígeno, nitrógeno, calcio, fósforo azufre, sodio, potasio, hierro y una lista de elementos menores. La idea de que los alimentos varían en términos de estructura molecular fue desarrollada en 1834, cuando se encontró que el nutriente universal del hombre llamado ―alimento‖

contiene tres grupos principales moleculares o componentes: los carbohidratos, las proteínas y las grasas. Hasta ahora han sido identificadas 50 moléculas esenciales o nutrientes en los alimentos. Estos compuestos químicos, los cuáles incluyen las vitaminas y minerales, comprenden los materiales presentes en las sustancias vivientes de los vegetales y animales que el hombre necesita en su alimento. Estos materiales son: arginina, histidina, isolencina, lencina, lisina, metionina, fenilamina, treonina, triptófano y vaIina, todos ellos esenciales; tres ácidos grasos componentes de la grasa, azúcar; las vitaminas solubles en grasa: A, D, E, K; las vitaminas solubles en agua: el complejo B y la vitamina C; los minerales Ca, Cl2, Co, Cu, F2, Fe, Mg, Mn, P, K, Na, S y Zn.


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En una vista general los tejidos vegetales o animales generalmente son sistemas acuosos de carbohidratos, proteínas y grasas disueltos en la fase acuosa se encuentran los carbohidratos solubles en agua, las proteínas, los ácidos grasos, las sales minerales, las vitaminas, los compuestos fisiológicamente activos y los pigmentos. Los alimentos también son clasificados sobre la base de su acidez y su valor de pH, en: Alimentos alcalinos; con pH mayor de 7.0 (rango básico) son relativamente pocos, huevos viejos, galletas de soda, la lejía del maíz machacado.  Alimentos bajos de acidez; con un rango de pH entre 5 a 6.8; la carne de pescado, la carne de res, los productos lácteos y las hortalizas. Este grupo se denomina también alimentos no ácidos. 



Alimentos medio ácidos; con un rango de pH entre 4.5 a 5.0, y requieren tratamientos térmicos relativamente severos.  Alimentos ácidos; con valores de pH de 4.5 a 3.7; se encuentran frutas como duraznos, peras y tomates.  Alimentos altos en acidez; con valores de pH de 3.7 a 2.3; como el jugo de arándano. La composición química de un alimento se describe generalmente en términos de su contenido en porcentaje de carbohidratos, proteínas, grasas, cenizas y agua. Las diferencias importantes entre los tejidos vegetales y animales que interesan en la conservación del alimento, se encuentran en términos de su composición en este sentido. Los tejidos vegetales generalmente son ricos en carbohidratos; los tejidos animales por lo general son ricos en proteínas. Los factores que se consideran al describir un buen alimento desde el punto de vista sensual, nutritivo y de salud pública son: olor; sabor y color.

4.2.1 Descomposición de los Alimentos Las causas principales de la descomposición de los alimentos son: el crecimiento de microorganismos, la acción de las enzimas que se encuentran por naturaleza en los alimentos, las reacciones químicas, la degradación física y la desecación. El tipo de descomposición de un alimento en particular depende en gran parte de la composición, estructura, tipos de microorganismos involucrados y las condiciones de almacenamiento del alimento. Los microorganismos tienen requerimientos de nutrientes y


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de sus alrededores igual que las otras plantas. La descomposición de un alimento específico, generalmente va asociada con ciertos tipos de alimentos y microorganismos Algunos de los otros factores que controlan el tipo y grado de la descomposición microbiana de los alimentos son: el contenido de humedad, la temperatura, la concentración de oxígeno, los nutrientes disponibles, el grado de contaminación con los microorganismos de la fermentación y la presencia de inhibidores de crecimiento. Generalmente el control de uno o más de estos factores impide la fermentación microbiana. La limpieza es uno de los más importantes impedidores de la descomposición de los alimentos.

4.3

MÉTODOS DE CONSERVACIÓN

La búsqueda de tecnologías de conservación de alimentos, nace de la necesidad de los alimentos de alta calidad para el hombre, más demandados, son también los más altamente perecederos. Los alimentos se pueden hacer estables y aceptables mediante la aplicación juiciosa de la tecnología actual para su conservación. Los métodos más comunes aplicados para la conservación de alimentos se pueden clasificar en:

4.3.1 Conservación por Refrigeración El metabolismo de los tejidos vivientes es una función de la temperatura del medio ambiente. Los organismos vivos tienen una temperatura que es óptima para su crecimiento. Las altas temperaturas son perjudiciales y las bajas temperaturas retardan considerablemente el metabolismo. Las temperaturas, cercanas al punto de congelación del agua son efectivas para reducir la velocidad donde se efectúa la respiración. Se ha encontrado que tales temperaturas son importantes en la conservación de alimentos por corto tiempo. No solamente es disminuida la velocidad de respiración de los alimentos tales como frutas, sino que también es retardado el crecimiento de muchos microorganismos corruptores. Generalmente se consideran tres tipos de microorganismos: Aquellos con una temperatura óptima de crecimiento de 55°C, llamados termófilos.




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Aquellos con un crecimiento óptimo a 36 °C, llamados mesófilos, los cuales incluyen muchos organismos patógenos pera el hombre.  Aquellos con un crecimiento óptimo a menos de 10° C, llamados psicrófilos. 

El control de la temperatura es entonces un medio positivo el crecimiento de los microorganismos corruptores de los alimentos. Sin embargo, debe recordarse que el creciente es retardado pero no detenido. El hielo ha sido utilizado desde los primeros tiempos para prolongar la vida de almacenamiento. La refrigeración mecánica tiene también muchas características deseables. Los controles de temperatura de las cámaras de almacenamiento están dentro del poder del hombre. Sin embargo, la refrigeración mecánica no solamente enfría el alimento, sino también condensa humedad sobre el evaporador del sistema de refrigeración. Esta humedad viene del alimento. Por lo tanto, es necesario proteger el material alimenticio de tal manera que la temperatura esté controlada y las pérdidas de humedad sean las mínimas. Esto puede ser logrado controlando la humedad de la atmósfera en la cámara de almacenamiento refrigerada, y con un empacado apropiado del alimento. La refrigeración desarrollada puede hacerse trabajar directamente sobre el alimento o el sistema de refrigeración puede ser empleado para enfriar una salmuera la cual a su vez es empleada para enfriar. Son posibles muchas alternativas en los refrigerantes y en los sistemas. Para calcular la carga de refrigeración, se requiere el calor específico del alimento. Este puede ser estimado con la siguiente ecuación: . Calor Específico = 0,008 x (% agua en el alimento) + 0,2 Las frutas y las hortalizas son susceptibles de ser dañadas por el frío a temperaturas sobre el punto de congelación. En cualquier caso, los tejidos vivos deben ser mantenidos vivos si sus valores frío. alimenticios para el hombre van a ser conservados por las prácticas de almacenamiento La aplicación a ciertos alimentos perecederos de preparaciones cerosas ha sido usada por varios años. Además de prevenir o reducir las pérdidas de humedad, los productos tienen una apariencia brillante. Las preparaciones para encerar son bien parafina o combinaciones de cera vegetal y parafina.


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4.3.2 Conservación por Congelación Las células vivas contienen mucha agua, a menudo dos tercios o más de su peso. En este medio hay sustancias orgánicas e inorgánicas, incluyendo sales, azúcares y ácidos en soluciones acuosas y moléculas orgánicas más complejas, tales como proteínas, las cuales están en suspensión coloidal. También, en algún grado, están gases disueltos en la solución acuosa. Los cambios físicos, químicos y biológicos que ocurren durante la congelación y la subsecuente descongelación de los alimentos, son complejos y no completamente entendidos. El punto de congelación de un líquido es aquella temperatura donde el líquido está en equilibrio con el sólido. El punto de congelación de une solución es más bajo al de un solvente puro. El punto de congelación de un alimento es más bajo que el del agua pura. Debido al contenido de agua de la mayoría de los alimentos, la mayor parte de ellos congela rápidamente a temperaturas entre 0°C a 4°C. La temperatura del alimento bajo la congelación permanece relativamente constante hasta que el alimento esté congelado en su mayor parte, después de este tiempo, la temperatura se aproxima a la del medio congelador. La congelación rápida ha sido definida como el proceso donde la temperatura del alimento, pasa a través de la zona de máxima formación de hielo cristalino (0°c hasta 4°C) en 30 minutos o menos. El principio básico de todos los métodos de congelación rápida es la velocidad para eliminar el calor del alimento. Existe agua en los alimentos en dos o más estados. Los términos generalmente usados son agua ―ligada‖ y ―agua libre‖, algunos aceptan le definición de agua ligada como

aquella que no congela a –20°C. Por otro lado el agua libre exhibe las propiedades físicas y químicas del agua líquida y congela de acuerdo con su condición de solución. El agua ligada enhaber proporción al contenido de agua libre más al material sólido del sistema.existe Puede un cambio en el contenido de agua ligadaque debido a su congelación. Reduciendo la cantidad de agua libre en un alimento, puede esperarse, por consiguiente, la mejorar calidad del alimento congelado. El más completo es el cambio del agua libre a un estado más estable y el mejor es la retención de la calidad en el alimento congelado.


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Los cambios de sabor, cambios de color, pérdidas de nutrientes y pérdidas de textura ocurren rápidamente a mas de –9°C (comparados con –18°C o menos). Muchos productos se deterioran con mayor rapidez bajo temperaturas fluctuantes. La Deshidro - congelación es un proceso de combinación que consiste en la deshidratación seguida de congelación. Como se indicó antes, los procesos se reducen al agua libre en los alimentos que no dañan la calidad del producto congelado, previendo la eliminación del agua por si mismo, no causando cambios en el substrato alimenticio. Métodos de Congelación: 4.3.2.1 Congelación en Aire Hay dos tipos de sistemas de aire para la congelación de alimentos: aire sin movimiento y aire forzado. A. La Congelación con aire sin movimiento, va acompañada de la colocación de alimentos. El tiempo requerido para congelar el alimento depende: de la temperatura de la cámara de congelación, el tipo de alimento, la temperatura inicial del alimento, el tipo, forma y tamaño del paquete de alimento y la disposición de los paquetes en el congelador. B. La congelación con Aire Forzado, se realiza instalando ventiladores en la cámara de congelación, con lo cual, el tiempo de congelación pare un paquete de alimento dado, puede ser reducido drásticamente. El aire muy frío que se mueve a altas velocidades, da como resultado una congelación más rápida. Se ha encontrado que los soplos de aire frío son funcionales en la congelación rápida y el túnel de congelación es un sistema comúnmente usado y las tasas de producción son convenientemente comerciales. La deshidratación es un serio factor que debe considerarse cuando se congelan alimentos sin empacar (guisantes, pescado, etc.), ya sea por el método del aire sin movimiento o con el de los soplos de aire. El empacado de los alimentos antes de su congelación tiene la desventaja de aislarlo.

4.3.2.2 Congelación por Inmersión Directa La inmersión directa de una porción de alimento en un líquido refrigerante ofrece el método más rápido para su congelació. Las soluciones de cloruro de sodio y; de azúcar


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han sido utilizados como sistemas intercambiadores de calor a bajas temperaturas. Los productos alimenticios pueden ser congelados rápidamente y el contacto es íntimo entre el alimento y el refrigerante. 4.3.2.3 Congelación por Contacto Indirecto con Refrigerantes Con este método, el alimento puede ser congelado de la siguiente forma: Colocando en contacto con una superficie metálica enfriada por un refrigerante.  Empacado en una lata y sumergida en un refrigerante.  Empacado en una caja de cartón y la caja puesta en contacto con una placa de metal refrigerada. Las placas metálicas refrigeradas pueden moverse en forme de banda o estacionarias, así como la salmuera refrigerada puede estar quieta o en movimiento turbulento. Este sistema es continuo y por lo tanto conveniente comercialmente. 

4.3.2.4 Congelación con Aire Líquido, Nitrógeno o Bióxido de Carbono Las porciones o paquetes de alimentos pueden ser congelados en baños líquidos, en rocíos o en sistemas de niebla. 4.3.2.5 Ultra-Congelación Esta técnica se encarga de mantener un absoluto control de un frío intenso sobre los productos para optimizar los tiempos de producción y rentabilidad. La ultra - congelación se realiza con el total control de los tiempos de penetración del frío intenso para poder garantizar la integridad de la estructura del producto. La ultra - congelación del producto (crudo, crudo fermentado o pre - cocido) es una técnica de gran importancia que aporta considerables ventajas y ha marcado la época de los ―Puntos Calientes‖, nacidos para ofrecer al consumidor un pan siempre caliente,

crocante, sabroso, de óptima presentación. Los panaderos y pasteleros preocupados por garantizar un buen producto y un buen servicio al cliente, han aprovechado las ventajas adicionales del uso de esta nueva tecnología aplicada a la panificación. Dentro de estas ventajas se considera:    

El agua refrigerada. La climatización controlada. Fermentación controlada. La Ultra-Congelación.


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A. Ventajas de la Ultra-Congelación:

Permite el completo respeto de la estructura primitiva y de las características originales del producto.  Bloquea los procesos bioquímicos de evolución y degradación.  Consigue la microcristalización del agua evitando la macrocristalización del agua (hielo) perjudicando el producto.  Reduce al mínimo las pérdidas de líquido durante la fase de descongelación.  Permite desarrollar mayor producción sin aumentar el personal.  Mejora la gestión de los tiempos de trabajo. 

B. El Efecto de la Temperatura en las Masas:

La temperatura de fermentación óptima oscila entre 27 a 30 °C, que es el rango de producción de CO2 .

55°C 35°C 30°C 27°C 25°C 22°C 11°C 4°C 2°C 0°C

muere la levadura. T° óptima para fermentaciones ácidas y lácticas. T° óptima de un proceso normal desarrollo óptimo de las levaduras. T° óptima de la masa una vez finalizado el amasado. T° de la masa para posterior refrigeración. T° de bloqueo de masas fermentadas listas para hornear. se detiene la actividad de fermentación. T° ideal para mantener la masa sin actividad fermentativa. paralización total de levaduras y parcialmente de la actividad enzimática.


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-5°C

T° de la cámara vacía lista para recibir producción.

Leyenda: A = T° del pan antes de ingresar a la cámara. B = T° de la cámara para recibir el pan. C = T° de la cámara para finalizar el proceso de carga. D-E=Estabilización y detención de la fermentación por un período variable de 72 horas. F-G =Calentamiento del producto. G-H =Inicio gradual de la fermentación. H-I = Período de fermentación. J-K =Período de bloqueo de pan fermentado, listo para hornear en un tiempo de hasta 10 horas.

4.3.3 Conservación Por Secado El secado es considerado como, un proceso que se realiza bajo el efecto del sol, un proceso natural. La deshidratación es el secado artificial usando fuentes de calor y es una operación en la cual tienen lugar la transferencia de calor y de masa. El calor es transferido al agua en el producto y el agua es evaporada. Por lo tanto, se elimina vapor de agua. Generalmente los productos alimenticios pueden ser secados en aire, vapor sobrecalentado, en vacío, en gas inerte y por aplicación directa del calor. Usualmente se utiliza el aire como medio secador, debido a su abundancia, su conveniencia y a que puede ser controlado el sobrecalentamiento del alimento. Los alimentos secos y deshidratados son más concentrados que cualquier otra forme de productos alimenticios preservados. Estos procedimientos tienen las siguientes ventajas: menor costo de producción, trabajo requerido mínimo, el equipo del proceso es limitado, los son requerimientos distribución reducidos. de almacenamiento del alimento son mínimos y los costos de La deshidratación es el secado artificial usando fuentes de calor y es una operación en la cual tienen lugar la transferencia de calor y de masa. El calor es transferido al agua en el producto y el agua es evaporada. Por lo tanto, se elimina vapor de agua.


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Generalmente los productos alimenticios pueden ser secados en aire, vapor sobrecalentado, en vacío, en gas inerte y por aplicación directa del calor. Usualmente se utiliza el aire como medio secador, debido a su abundancia, su conveniencia y a que puede ser controlado el sobrecalentamiento del alimento. Existe una variante del secado artificial, llamada deshidratación congelada; cuando utilizando condiciones de alto vacío, es posible establecer condiciones específicas de temperatura y presión por medio de las cuales el estado físico de un substrato alimenticio puede ser mantenido en un punto crítico para la deshidratación exitosa. Se usan muchos tipos de secadores en la deshidratación de alimentos seleccionados en función de la naturaleza del producto terminado1 la economía y las condiciones de operación. Los secadores se pueden dividir en dos clases: 4.3.3.1 Secadores Adiabáticos En los cuales el calor es elevado dentro del secador por un gas caliente que puede ser producto de combustión o aire calentado. 4.3.3.2 Secadores con Transferencia de Calor A través de una superficie sólida donde el calor es transferido al producto a través de una placa metálica, la cual lleva también el producto. Es posible suministrar el calor por métodos de calentamiento infrarrojo, dieléctrico y de microonda.

4.3.4 Conservación por Enlatado Los alimentos tratados con calor en recipientes herméticamente sellados se llaman alimentos enlatados. El enlatado es un medio de controlar los procesos naturales. El concepto de tratamiento térmico de los alimentos para desactivar los organismos patógenos es conocido apropiadamente con el término de ―pasteurización‖. Actualmente ciertos organismos son muy resistentes al calor y capaces de descomponer los alimentos enlatados aún despuésestos de ser calentadostermofílicos a temperaturas de 115°C. Si lassobrevivir latas no se enfrían prontamente, organismos resistentes pueden al proceso de calentamiento, desarrollarse y descomponer el alimento enlatado. Los desarrollos recientes en el enlatado se refiere a la agitación en la retorta donde el contenido de las latas puede ser calentado a velocidades mayores.


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En el ―enlatado aséptico‖, el alimento y el recipiente son esterilizados por separado,

después se encuentran en unidades llenadoras estériles, para ser selladas inmediatamente en cámaras estériles. Las técnicas de enlatado estéril han sido encontradas de valor en la conservación de muchos alimentos sensibles al calor. La resistencia al calor de los microorganismos es diferente según la naturaleza del mismo. El calor puede ser aplicado en dos formas para la destrucción de las bacterias: 4.3.4.1 Como Calor Seco El calor de un horno caja, y se usa en la esterilización de la cristalería. Las células secas no exhiben funciones de vida; sus sistemas de enzimas no son activos y la proteína de la célula no coagula en ausencia de humedad. El aumento gradual de la velocidad con que se mueren las bacterias expuestas al calor seco es indicador de un proceso de oxidación. 4.3.4.2 Como calor Húmedo Cuando los materiales son calentados húmedos o en presencia de humedad. La muerte por calor húmedo se piensa que es debida a la coagulación de la proteína en la célula y el orden es de naturaleza logarítmica. Es necesario entonces conocer el tiempo y la temperatura requeridos para esterilizar adecuadamente los alimentos enlatados. Otro factor importante en la conservación de alimentos enlatados, es la penetración del calor en los recipientes los de alimentos y en su contenido. Hay tres maneras de propagar la energía calorífica: convección, conducción y radiación. -

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El calentamiento por convección significa transferencia a través de un cuerpo de sustancias calentadas, por ejemplo moléculas. El calentamiento por conducción significa que el calor es transferido por actividad molecular a través de una sustancia a otra. El calentamiento por radiación es una transferencia de energía en la misma manera que es transferida la luz y con la misma velocidad. La transferencia de calor por convección debe ser acompañada por algún calentamiento por conducción. El calentamiento por conducción es muy lento, comparado con los casos usuales de calentamiento por convección.

El vapor es el agente esterilizador usado comúnmente en la industria de enlatado y el valor de esterilización depende directamente de la transferencia de calor o la


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vaporización del objeto sobre el cual se condensa el vapor. El mecanismo de transferencia de calor en el alimento enlatado durante el proceso térmico puede ser dividido en varias clases como: Alimentos calentados por Convección Rápida; la mayoría de los jugos de frutas y hortalizas. El estado pulposo o gelatinoso hace lento el calentamiento; otros productos como: caldos y sopas, frutas empacadas en agua o jarabes, leche evaporada, productos de carne y pescado empacados en salmuera.  Alimentos calentados por Convección Lenta; pequeñas piezas de productos de frutas, hortalizas, carne y pescado empacadas en líquido libre.  Alimentos con Curva de Calentamiento Interrumpida; alimentos que contienen almidón o de los cuales el almidón es fácilmente lixiviado de los sólidos: sopas, productos de tallarín, anchoas y hortalizas mezcladas, camote empacado en jarabe.  Alimentos Calentados por Conducción; para alimentos empacados sólidamente con alto  Contenido de agua, pero poco o ningún líquido libre: crema espesa de maíz, puré de hortalizas, ensaladas de patatas, mermeladas y frutas en tajadas, estofado de carne, espagueti, pollo, jamón de carne, pastel de pollo, almejas picadas, etc. 

Con objeto de mantener los cambios químicos a un mínimo, las temperaturas de los cuartos de almacenamiento para alimentos enlatados deben ser mantenidas justamente sobre el punto de congelación del producto enlatado.

4.3.5 Conservación por Fermentación y Encurtido Aunque los sistemas de conservación de alimentos en general inhiben el crecimiento de los microorganismos, no todos los microorganismos son perjudiciales, de hecho algunos son comúnmente usados en la conservación de alimentos. La producción de cantidades sustanciales de ácido por ciertos organismos, crea condiciones desfavorables para otros. La conservación del alimento controlando y aún estimulando el crecimiento de microorganismos para crear condiciones desfavorables para otros microbios y reteniendo los nutrientes deseados en los productos alimenticios es la base del principio de conservación por fermentación y encurtido. Revisando términos: la respiración es aquel proceso en que los carbohidratos son convertidos aeróbicamente en bióxido de carbono y agua con liberación de grandes cantidades de energía, La fermentación es un proceso de oxidación anaeróbica o


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parcialmente enaeróbica de carbohidratos. La putrefacción es la degradación anaeróbica de los materiales proteináceos. Hay una diferencia clara entre fermentación y putrefacción. La fermentación es una descomposición de carbohidratos; la putrefacción relaciona la acción general de los microorganismos sobre los materiales proteínicos. Los procesos de fermentación generalmente no desprenden olores pútridos y por lo general se produce bióxido de carbono. En la descomposición los materiales desprendidos pueden contener bióxido de carbono, pero los olores característicos son sulfuro de hidrógeno y azufre, productos de la descomposición de las proteínas. Una fermentación pútrida es usualmente una fermentación contaminada. Hay tres características importantes que deben tener los microorganismos para que sean útiles en la fermentación y el encurtido: -

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El microorganismo debe ser capaz de crecer rápidamente en un substrato y medio adecuados y ser fácilmente cultivado en grandes cantidades. El organismo debe tener habilidad para mantener constancia fisiológica bajo las condiciones anteriores y dar las enzimas esenciales fácil y abundantemente con objeto de que los cambios químicos deseados puedan ocurrir. Las condiciones del medio circundante requerido para el crecimiento máximo y reproducción deben ser comparativamente simples.

Los microorganismos usados en las fermentaciones producen grandes enzimas. Las enzimas son sustancias controlando las reacciones químicas en fermentación. 4.3.5.1 Fermentación Los microorganismos tienen disponibles carbohidratos, proteínas, grasas, minerales y nutrientes menores en los materiales alimenticios nativos Los microorganismos atacan primero a los carbohidratos, después a las proteínas, después a las grasas. Hay un orden de ataque aún en los carbohidratos, primero los azúcares 1 después los alcoholes, después los ácidos. Los microorganismos son usados para fermentar azúcar por oxidación completa, oxidación parcial, fermentación alcohólica, fermentación de ácido láctico, fermentación butírica y otras acciones fermentadoras menores.

A.Tipos de Fermentaciones:


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Fermentación producida por bacterias y mohos, estos microorganismos son capaces de convertir el azúcar (glucosa) en bióxido de carbono y agua. Pocas levaduras pueden ejecutar esta acción. La fermentación más común es aquella donde ocurre una oxidación parcial del azúcar. En este caso el azúcar puede ser convertido en ácido. Finalmente el ácido puede ser oxidado para dar bióxido de carbono y agua, si se permite que ocurra.

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Las levaduras son los convertidores de aldehidos a alcoholes más eficientes.

-

Las fermentaciones del ácido láctico son de gran importancia en la conservación de los alimentos. El azúcar del producto alimenticio que puede ser convertido a ácido láctico y otros productos finales.

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Las fermentaciones butíricas son menos útiles en la conservación de alimentos que las anteriores. Los organismos son anaeróbicos e imparten sabores y olores indeseables a los alimentos. Los organismos anaeróbicos capaces de infectar al hombre causándole enfermedades son comúnmente fermentadores butíricos. El bióxido de carbono, el hidrógeno, el ácido acético y los alcoholes son otros productos de fermentación.

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Además de las anteriores hay mucha producción de gas. Es útil en la conservación de alimentos, aunque la producción de gas tiene sus desventajas. Usualmente es necesario incluir algún otro medio de control tal como añadir cloruro de sodio a un substrato con esta forma de fermentación.

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Hay muchas acciones fermentadoras posibles en los alimentos actúan en detrimento de la aceptabilidad de los alimentos tratados. Generalmente, los organismos capaces de atacar a los otros carbohidratos tales como celulosa, hemicelulosa, pectina y almidón dañan la textura, el sabor y la calidad de los alimentos tratados.

B. Controles de la fermentación:

La acción atener desarrollar depende de las condiciones les sean impuestas lo cualdees necesario en cuenta los siguientes factores deque control: el valor del pH, por la fuente energía, la disponibilidad del oxígeno, la temperatura, la acción del cloruro de sodio. La sal es uno de los principales alimentos asociados en la conservación, por que en la fermentación, la sal puede ejercer un papel en la selección de los organismos que se permite crecer. La sal en la solución en los substratos alimenticios ejerce una acción represiva sobre el crecimiento de ciertos organismos, puede limitar la humedad


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disponible, puede deshidratar el protoplasma y causar plasmólisis. La sal, el vinagre y las especias son usadas comúnmente en acción complementaria en muchos productos alimenticios fermentados.

4.3.5.2 Encurtido Un Importante método de conservación de alimentos combina el salado para el control selectivo de microorganismos y la fermentación para estabilizar los tejidos tratados. Al referirse a la concentración de sal, usualmente se hace en términos de grado salino. El grado salino está basado en la saturación de agua con 25% de cloruro de sodio, a la temperatura ambiental. A. Reserva Salada

La reserva salada no es considerada un producto de consumo. Cuando se desea, la mercancía salada es vigorizada y preparada en unidades para el consumo, lixiviando la sal de pepino curado con agua caliente resultando mercancía salada vigorizada. B. Encurtidos Acidos

Los encurtidos ácidos son preparados reprocesando la mercancía salada vigorizada con vinagre débil. La acidez final es mantenida no más baja de 2.5%. C. Encurtidos Dulces Los encurtidos dulces son preparados casi de la misma manera que los agrios, excepto que se agrega una solución de vinagre dulce especial. D. Encurtidos Agrios

Los encurtidos agrios procesados son preparados como los encurtidos ácidos, pero con la adición de eneldo y especias a la salmuera acidificada. Los genuinos encurtidos agrios, se preparan de pepinos frescos (no de mercancía salada) con eneldo y solución de sal con especias añadidas. E.Curado

Las carnes encurtidas o curadas, que se pueden lograr por curado en seco o con una solución para encurtir, bombeando la solución a la carne, a través de las venas o por inyección de la solución encurtidora con aguja. El curado puede ser combinado con el ahumado en la conservación de productos animales. El humo actúa no sólo con un agente deshidratante, sino también deposita una


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cubierta sobre la superficie de la carne de materiales obtenidos en la destilación destructiva de la madera. El ahumado actúa como un preservativo complementario al curado.

4.3.6 Conservación Como Concentrado de Azúcar Un substrato alimenticio concentrado a 65% o más de sólidos solubles conteniendo ácido en forma sustancial puede ser conservado con tratamientos térmicos suaves, previendo esté protegido del aire. Una de las más importantes industrias de subproductos de frutas es la manufactura de alimentos de alto contenido sólido, alta acidez; como jaleas, compotas, conservas, mermeladas y ates de frutas; son productos preparados con frutas o plantas con azúcar añadidas después de ser concentradas por evaporación a un punto donde no puede ocurrir la descomposición microbiana. El efecto preservativo de los azúcares se debe a: Reducen la actividad del agua del alimento, hasta el punto que es imposible el crecimiento microbiano.  Aumentan la presión osmótica de la solución provocando la plasmólisis de las células microbianas. 

Tipos de Concentrados de Azúcar: 4.3.6.1 Jalea Es el alimento semi - sólido hecho de no menos de 45 partes por peso de jugo de fruta para cada 55 partes por peso de azúcar. Este substrato es concentrado a no menos de 65% de sólidos solubles. Pueden añadirse agentes de sabor y colorantes. Asimismo pectina y ácido para suplir las deficiencias que puedan ocurrir en la fruta misma. 4.3.6.2 Compota Tiene una definición similar al de la jalea, con la excepción de que el ingrediente usado es más bien la fruta que el jugo. La concentración es llevada hasta cuando menos 65% para toda la cajeta, requiriendo algunas 68% de sólidos para alcanzar las cantidades deseadas. 4.3.6.3 Ates de Fruta


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Son los alimentos semi- sólidos molidos, preparados de una mezcla conteniendo no menos de 5 partes por peso de ingredientes de fruta por cada dos partes de azúcar. 4.3.6.4 Mermelada Es un producto hecho de frutas cítricas y es parecido a la jalea, hecho de jugo y piel de la fruta, apropiadamente preparados con azúcar. 4.3.6.5 Pastas de Frutas Son productos concentrados por evaporación del agua, se elabora un puré de frutas con alto contenido de sólidos. Usualmente no se desarrolla estructura de gel. 4.3.6.6 Fruta Confitada Implica una impregnación con jarabe, hasta que la concentración de azúcar en el tejido es lo suficientemente alta para prevenir el crecimiento de los microorganismos. El proceso de confitado es conducido de tal manera la fruta no se ablande. Después de la impregnación de la fruta con azúcar, esta es lavada y secada. 4.3.6.7 Fruta Glas eada:

Es la fruta confitada, cubierta con azúcar.

4.3.7 Conservación con Aditivos Químicos Los aditivos alimenticios son sustancias no nutritivas añadidas intencionalmente al alimento, generalmente en pequeñas cantidades, para mejorar su apariencia, sabor, textura o propiedades de almacenamiento. Las sustancias añadidas principalmente para aumentar el valor nutritivo tales como vitaminas y minerales no son considerados en esta categoría. Se reconoce, sin embargo, que en ciertos casos las sustancias químicas añadidas para impartir una deseada calidad al alimento o para cualquier otro propósito funcional pueden tener también valor. En las decisiones concernientes al uso de un aditivo debe ponerse atención a su utilidad tecnológica, la protección del consumidor el engaño,enel eluso en el procesado y la evidencia relacionada contra con la seguridad usodedeltécnicas aditivo. inferiores El propósito de usar la química de los alimentos para que el consumidor obtenga ventajas puede justificarse tecnológicamente cuando sirve a los siguientes propósitos: Mantener la calidad nutritiva del alimento.




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Mejorar la calidad de manutención o la estabilidad que da como resultado una reducción en pérdida de alimentos.  Hacer que los alimentos sean atractivos para el cliente en tal forma que no den lugar a un rechazo.  Proporcionar ayudas esenciales en el procesado de alimentos. 

Los preservativos químicos comunes incluyen sal, azúcar y ácidos; que se han usado desde la antigüedad. Preservantes Químicos más comunes: 4.3.7.1 Sal ( Cloruro de Sodio) Es común agregar pequeñas cantidades de sal, ya sea directamente o por medio de salmueras, para mejorar su sabor y favorecer su conservación. La actividad preservativa de la sal se determina entonces, no por la concentración en el alimento, sino por la concentración en la fase acuosa o por la concentración de salmuera, calculándose de la siguiente forma:

Gr. De sal x 100 -----------------------------------Gr. De sal + Gr. De agua La sal inhibe el crecimiento bacteriano y preserva el alimento. Quizá lo más importante, reduce la cantidad de agua disponible a los microorganismos para los procesos de crecimiento. La efectividad de la sal puede aumentarse al reducir al reducir el pH del alimento y al almacenarlos a temperaturas bajas. 4.3.7.2 Nitritos y Nitratos Los nitritos se agregan a las mezclas curantes para fijar el color de las carnes curadas. Se cree que los nitratos sirven como un depósito de nitritos de donde se liberan por reducción microbiana. La concentración de nitritos a usa, cuando el producto químico actúa en concierto con la sal y posiblemente con los otros ingredientes en el producto, inhibe al crecimiento de esporas de bacterias anaeróbicas como: Clostridium botilinum y Clostridium perfringens.


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La molécula de nitrito no disociada es efectiva como sustancia inhibidora. Se han dado varias razones para este efecto perjudicial sobre bacterias: Con monofenoles La producción de complejos sulfhídricos que no pueden metabolizarse.  Acción de grupos alfa-aminos en los aminoácidos a bajo pH.  Reacción y pigmentos hemo. 

Se ha encontrado que los alimentos que contienen nitritos, en condiciones ácidas, pueden formar nitrosaminas potencialmente carcinogénicas. El futuro uso de los nitritos quizá estará restringido o será eliminado de la lista de aditivos aceptables para alimentos. 4.3.7.3 Dióxido de Azufre y Sulfitos El dióxido de azufre se utiliza en la industria alimentaria, especialmente como agente sanitario en la fabricación de vinos, se usa también para tratar las frutas y verduras deshidratadas, para preservar el color y sabor, más que para intervenir con la actividad microbiana. El ácido sulfuroso inhibe a las levaduras, bacterias y mohos. Sin embargo, algunas levaduras son más resistentes a este producto, que las bacterias del ácido láctico y acético; esta propiedad hace al ácido sulfuroso particularmente útil en la industria vitivinícola. 4.3.7.4 Acido Acético y Acetatos El ácido acético se presenta comúnmente en forma de vinagre, con un 4% o más de ácido. El vinagre reduce el pH del alimento y también contribuye al sabor. Los otros productos que forman ácido acético son: acetato de sodio, diacetato de sodio, acetato de calcio y acetato de potasio. Generalmente el vinagre se usa en productos como el ketchup, aderezos para ensaladas y pepinos encurtidos. Algunos de los acetatos se emplean en el pan para controlar la formación de hebras. El ácido acético a un pH de 5.0 o menor, inhibe la mayoría de las bacterias, incluyendo los patógenos de origen alimentario como salmonelas y estafilococos. Para inhibir las levaduras y mohos, el pH requiere valores menores. 4.3.7.5 Acido Sórbico y Sorbatos


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El ácido sórbico es un alfa- beta- insaturado, que tiene propiedades fungistáticas. El ácido es usado para proteger a muchos alimentos ácidos por el deterioro de los mohos. Entre ellos están los productos como el queso y el jugo de naranja, los jarabes de frutas y las mismas frutas, la margarina, los pepinos en vinagre y el yogurt. El ácido sórbico es efectivo a concentraciones de 3000 ppm. Las bacterias, salmonellas, estafilacocos, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus y Escherichia coli se inhiben o inactivan dependiendo de la concentración del ácido y las condiciones ambientales. 4.3.7.6 Acido Propiónico Y Propianatos El ácido propiónico y sus sales, propianato de sodio y calcio, son activos contra los mohos, hongos y ciertas bacterias, pero ineficaces contra las levaduras. El ácido y las sales tienen un sabor similar al queso. La actividad antimicrobiana óptima resulta cuando los propianatos están a un pH de 5.0. En los productos horneados los propianatos pueden agregarse en cantidades de hasta 0.32 % del peso de la harina del pan blanco. En los quesos su uso se limita al 0.3 %. Los propianatos pueden usarse también como agentes fungicidas en los jamones y las jaleas con edulcorantes artificiales, así como en las mermeladas y conservas.

4.3.7.7 Acido Benzoico y Benzoatos El ácido benzoico se emplea generalmente como la sal de sodio y es usado como aditivo antimicrobiano en los alimentos. Su pH para la actividad antimicrobiana está en la gama de 2.5 a 4.0. Así pues, él ácido es muy útil para preservar bebidas carbonatadas, jugos de fruta, sidra, pepinos encurtidos y col agria. El benzoato de sodio es más activo contra las levaduras y las bacterias que contra los mohos. Los niveles permitidos son de 0.2 y 0.3 %, pero, en la práctica sólo se adiciona 0.05 y 0.1 % de benzoato de sodio a los alimentos y bebidas. 4.3.7.8 Peróxido de Hidrógeno El peróxido de hidrógeno se utiliza como un preservativo de la leche. En los EE.UU. el uso del peróxido está limitado al tratamiento de la leche cruda que va a transformarse en


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queso suizo o cheddar. El uso de este peróxido no sustituye a la pasteurización. El peróxido de hidrógeno se agrega a la temperatura de 37-54 °C, en una proporción de 0.05 % o menos, permitiendo que actúe durante 15 segundos a 10 minutos después se destruye con una preparación de catalasa (que no exceda a 20 ppm de la leche). Los beneficios que se suponen son:  Destrucción selectiva de microorganismos (coliformes, células vegetativas de clostridios).  Las proteínas de la leche se resblandecen por acción del peróxido y da al queso un cuerpo medio firme y elástico.  El queso preparado con la leche tratada con peróxido de hidrógeno, madura con mayor rapidez.

4.3.8 Conservación con Radiaciones Ionizantes La irradiación de alimentos es un proceso físico de tratamiento. Consiste en la exposición del alimento empacado o a granel a uno de los tres tipos de energía ionizante. El método de la esterilización por radiación ofrece un método de ―esterilización fría‖, por

que no incrementa en forma significativa la temperatura de los alimentos, por medio de los cuales pueden ser conservados los alimentos sin cambio marcado en su cambio material. Hay seis distintas áreas de aplicación para el procesado por radiación de los alimentos: Una conservación que hace uso de la refrigeración innecesaria.  La aplicación de dosis limitadas de radiación para prolongar la vida de almacenamiento de productos de mercado, como: carnes cortadas, pescado fresco, frutas y hortalizas frescas.  La destrucción de insectos en varias etapas del ciclo de vida en los productos alimenticios. Puede ser realizada la desinfección de los alimentos empacados, durando tiempos mayores, conservando su textura original, sabor y nutrientes como los alimentos tratados mediante pasteurización por calor, esterilizados o enlatados. 

Esta técnica es muy efectiva en el área de la desinfestación de climas cálidos donde los insectos dañan un gran porcentaje de los alimentos cosechados.  La inhibición de los procesos de crecimiento de los tejidos vegetales.  En la preparación de soluciones estériles de enzimas, hidrólisis de grandes moléculas, suavización de la carne, mejoramiento de los métodos de tostado de café y añejamiento de los vinos. La destrucción de parásitos en los alimentos del hombre y la destrucción de los organismos envenenadores en los alimentos. Presentando una


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gran alternativa para el control de enfermedades transmitidas por los alimentos, como es el caso de la salmonellosis, el cual es un problema que se ha extendido a nivel mundial. Las partículas alfa, beta y los fotones gamma son las radiaciones disponibles para aplicaciones en la preservación de alimentos. Las partículas alfa causan mucha ionización a lo largo de su trayectoria. Esto se debe a su tamaño relativo y a la doble carga positiva llevada. Las partículas alfa se retardan rápidamente en el aire y tienen poco poder penetrante, una hoja de papel es suficiente para detenerlas. Las partículas beta tienen mayor poder penetrante, pero menor habilidad específica de ionización. La radiación gamma, acelerador de electrones, o rayos X, tiene mayor habilidad específica de ionización de partículas beta; pero pueden penetrar el plomo al igual que la partícula beta lo hace en el aire. Esta irradiación es realizada en una sala o cámara especial de proceso por un tiempo determinado. La fuente más comúnmente utilizada para la emisión de rayos gamma, es el radio-isótopo de Co 60. La energía gamma es una radiación electromagnética de muy corta longitud de onda. Esta forma de energía electromagnética conocida como ―radiación ionizante‖, se

denomina así por que al entrar en contacto con cualquier material producen partículas cargadas eléctricamente llamadas iones. La irradiación trabaja desorganizando los procesos orgánicos que tienen que ver con el deterioro. Cuando intercalan con el agua u otras moléculas propias del alimento, los rayos gamma son absorbidos por las moléculas con las que contactan. Durante el proceso las células microbianas tales como las bacterias, hongos y levaduras son destruidos y los huevos de insectos y parásitos son eliminados y esterilizados.

La seguridad los alimentos son saludables. El valor ha nutricional de estos alimentos, al de compararlos con irradiados otros procesos de conservación, sido encontrado favorablemente similar. 4.3.8.1 Niveles de Tratamientos y Efectos: La energía absorbida por los alimentos es usualmente medida por la unidad de ―Gray‖ o ―Rad‖.


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( 1 Gy = 100 rads ) Cuadro 4.1 DOSIS (Kg)

EFECTO

20-70

Esterilización, prod. almacenados a temperatura ambiente.

Especias y condimentos.

8-30

Reducción del número de microorganismos y eliminación de insectos. reemplaza a los productos químicos.

Carne, aves, prod. avícolas y pescado.

1-10

Retraso del deterioro. eliminación de bacterias patógenas, salmonellas.

Fresas y otras frutas.

1-4

TIPO DE ALIMENTO Carne, prod. avícolas, pescado, prod. marinos, prod. horneados, alimentos preparados.

Granos, frutas, vegetales.

0.1- 1

Extensión de la vida útil mediante el retraso en el crecimiento de hongos. Elimina insectos o evita su reproducción. reemplaza a los fumigantes.

Plátanos, mangos, papayas y otras frutas.

0.25-0.35

Retraso de la maduración.

Cerdo.

0.08- 0.15

Inactivación de triquina y cisticerco.

Papas, cebollas

0.05- 0.15 Inhibición de brote.

Fuente: Elaboración Propia

TECNOLOGÍ DEL ZÚC R

7.1 INTRODUCCIÓN El dulce sabor del azúcar es grato al paladar, pero también uno de los alimentos más importantes que tiene el hombre para formar las calorías que necesita el organismo humano. Sin embargo, es perjudicial injerirlo en exceso como cualquier otro elemento, ya que solo necesitamos una cantidad mínima indispensable para conservar la salud.

El azúcar común se presenta en varias formas: en grano, molido, tamizado, en cuadradillos, blanco y moreno. Todas ellas, pese a su diferente aspecto y color tienen la misma composición química designada con el nombre de sacarosa, aunque hay algunos azucares que no contienen esta sustancia.


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Pero todos los azucares se componen de carbono, hidrógeno y oxígeno mezclados en diferentes proporciones, y de distintas maneras de acuerdo a su procedencia. Los vegetales por ejemplo, lo contienen disuelto en su savia, por ello los melocotones, uvas, melones y naranjas son dulces y los cereales, guisantes, cebolla, remolacha y otros productos de huerta contienen igualmente azúcar, aunque en menor proporción. Por otro lado, las abejas y otros insectos liban las flores porque tienen azúcar y los animales poseen azúcar en la sangre y en algunas de sus secreciones, como la miel y la leche. Las variedades del azúcar más usadas son: la sacarosa, obtenida de la caña de azúcar y la remolacha azucarera; la glucosa o dextrosa, proveniente de los cereales como las patatas o cualquier otra sustancia conteniendo féculas; la lactosa es el azúcar de leche; la maltosa, proveniente de la malta y la fructuosa o levulosa, de las frutas.

Algunos de estos azúcares son de difícil cristalización y por ello se utilizan en forma de jarabe.

7.1.1 Mercado de Producción 7.1.1.1 Empresas Productoras y Comercializadoras A continuación se muestran las principales empresas productoras y comercializadoras de azúcar a nivel nacional.

A. Azúcar Blanca Doméstica - - - -

Agroindustrial Paramonga S.A. C.A.A Pomalca C.A.A. Casa Grande C.A.A. Tuman y otros

B. Azúcar Impalpable


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- - - - -

ASA Alimentos S.A. Produce y comercializa. Echeandia García Jesús Adrián Comercializa Química Alimentaria S.A. Produce y comercializa Química Industrial y Montes S.A. Comercializa Red Star del Perú S.A. Produce y Comercializa

C. Azúcar Sintética

-

Química Anders S.A.

Comercializa

7.1.1.2 Nacional Producción La producción de azúcar para el año 2000 se muestra en el cuadro 7.1 Cuadro 7.1 Indice del Volumen Físico, Año base 1994 PRODUCCION DEL AZUCAR – A O 2000 Ene

Feb

Mar

Abr

May

Jun

Jul.

Ago

Set

Oct

Nov

Dic

Año

146,9 142,3 125,8 87,6 114 125 124,2 140,1 135,5 157,7 172 166,5 136,5 Fuente: Perú: compendio estadístico económico – Financiero 1998 -1999 INEI

7.1.2 Azúcares Grupo de los hidratos de carbono sencillos de origen vegetal, solubles en agua y de sabor dulce; de forma molecular Cx(H2O)y, se clasifican en dos amplios sistemas: CETOSA si presenta una cetona y ALDOSA si presenta un aldehído, entre ellos se encuentra la sacarosa, o azúcar de caña por antonomasia recibe a veces el nombre de azúcar. La clasificación química y su definición se muestra en el cuadro 7.2.


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Cuadro 7.2 Clasificación Química

CLASIFICACIÓN

Monosacáridos

Disacáridos

Oligosacárido

Polisacárido

DEFINICIÓN Son carbohidratos elementales que no pueden hidrolizarse para obtener menores moléculas, son de sabor dulce e hidrosolubles. Ejemplo: glucosa, fructosa, galactosa, ribosa. Están formados por dos monosacáridos susceptibles de hidrólisis produciendo los constituyentes. Ejemplo: Sacarosa, maltosa, lactosa. Son compuestos formados entre dos y ocho monosacáridos o disacáridos. Ejemplo: rafinosa, celibiosa Están formados por más de ocho monosacáridos susceptibles de hidrólisis parcial o total. Ejemplo: celulosa, almidón, glucógeno.


7.1.3 Sacarosa El azúcar, constituida por la sacarosa, es el comercial; su fuente, además de la caña de azúcar es la remolacha azucarera. La sacarosa es un disacárido conteniendo una molécula de glucosa y una molécula de fructosa unidas por enlace dicarbonílico; cristaliza de una solución acuosa como compuesto anhidrico en forma de prismas. La sacarosa pura, funde a 1880C, se transforma en caramelo alrededor de los 200 0C y finalmente deja un residuo de carbón. La solución acuosa es dextrógira con rotación 0

especifica (+ 66.53º, 20 C) a una concentración de 26 gramos por 100 mililitros de agua. La sacarosa hidroliza con facilidad en soluciones ácidas a velocidades aumentando notablemente según el incremento de temperatura y disminución del pH. La hidrólisis invierte el poder rotatorio; por ello, el proceso se denomina inversión y la mezcla de azúcares formados recibe el nombre de azúcar invertido.


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La sacarosa hidrolizada mediante ácidos diluidos o por acción de la enzima invertasa, se desdobla en D(+) 53º glucosa y D(-) 92º fructuosa. El poder levógiro resulta de la suma algebraica de los poderes dextrógiro de la glucosa y levógiro de la fructosa. Esta reacción es fundamental en la fabricación del azúcar.

C12 H22 011

+

H20

Sacarosa

+ agua

C6 H12 O6 + C6 H12 O 6 glucosa

+

fructosa

Las propiedades Químicas y Físicas se muestran en los cuadros 7.3 y 7.4 Cuadro 7.3 PROPIEDADES QUÍMICAS Hidrólisis Descomposición alcalina Descomposición Térmica

En medio acuoso se hidroliza Se descompone en soluciones con iones (OH) Se descompone lentamente

Oxidación

La oxidación forma bióxido de carbono y agua

Reducción

Se reduce con el hidrógeno

Reacciones Bioquímicas

Hidrólisis enzimáticas con fermentos catalizadores


Cuadro 7.4 PROPIEDADES FÍSICAS Solubilidad

Soluble, aumenta con la temperatura

Cristalización

Estructura Monoclínica

Densidad

A 15ºC es 1,5879 gr/ml.

Viscosidad

Varía con la temperatura

Tensión Superficial

Inactiva

Optica

Es incolora en soluciones puras

Conductividad Eléctrica

No conductora

Solventes

Insoluble en derivados del petróleo y muy soluble en agua.


Los tipos de azúcar que se expenden en el comercio son:


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- Azúcar

para Exportación - Azúcar Rubia uso Doméstico - Azúcar Rubia uso Industrial - Azúcar Blanca Sulfitada - Azúcar - Azúcar

Refinada uso Doméstico Refinada uso Industrial - Azúcar para Farmacopea

7.2

MATERIA PRIMA

7.2.1 Caña de Azúcar La caña de azúcar es una gramínea gigante perteneciente al género Saccharum, casi todas la caña de azúcar es de la misma especie, la diferencia en condiciones de crecimiento (clima, etc.) afectan la característica del jugo. Por ejemplo, el contenido de azúcar del jugo de la caña cultivada en los trópicos es mayor al de la caña que crecen en climas más fríos. El tiempo de la caña para el crecimiento antes de la cosecha varía según los países y puede ser de 7 meses a 2 años. El rendimiento de azúcar del jugo de caña es alrededor de 14 al 17%. La caña todavía se corta a mano o mecánicamente en algunos casos donde la topografía y la extensión del terreno lo permite y los jugos se extraen a presión entre rodillos. Los principales usos derivados de la materia prima son mostrados en el cuadro 7.5: Cuadro 7.5 JUGO

BAGAZO

COGOLLO

Alcohol

Cartón

Alimento para ganado -

Polímeros de vinilo) (policloruro Vinaza (levadura) Pienzo (alimento animal) Etanol

Papel

-

Combustible

-

-

-

-

-

Aguardiante

-

-

Vodka de caña

-

-

Azúcar, mieles


Fertilizantes

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Acido Cítrico

-

-


7.2.2

Cal

La calidad de cal empleada es importante para una buena eliminación de impurezas y lograr una buena clarificación de jugo. Se adquiere en forma de cal viva en trozos (CaO), que debe reunir los siguientes requisitos: 80% de CaO aprovechable como mínimo; 15% de granza (sólidos insolubles) como máximo. Debe evitarse Sales que contengan más de 2% de óxido de magnesio (MgO), así como la sílice. Existen algunas pruebas empíricas pudiendo dar idea de una buena calidad de cal; al mezclarse con la mitad de su peso en agua, la cal debe calentar mucho en pocos minutos. Esta en trozos no es conveniente agregar directamente al jugo, pues la disolución es relativamente lenta y difícil; de tal modo que algunas fracciones de jugo se sobreencalan; mientras otras se encalan insuficientemente. Se prepara inicialmente lechada de cal, con los trozos de cal viva (CaO) y agua. Esta lechada, se mezclará con el jugo, pues así su difusión. Será más rápida y su acción más regular. Esta lechada es un liquido blanco lechoso que contiene cal apagada en suspensión y en solución Ca(OH)2. Aditivo necesario para la clarificación de los jugos que proceden de la trituración de la caña de azúcar.

7.2.3 Carbón de Huesos Los carbones decolorantes se usan en la industria del azúcar como agentes purificadores en la producción de azucares blancos y refinados. Generalmente se aplican en soluciones de 55-60º Brix y con temperaturas de 65-80ºC. Los carbones animales se usan extensamente en la industria de la refinación removiendo el color y también una buena proporción de cenizas Estos carbones se fabrican sometiendo huesos desengrasados a la destilación destructiva de una retorta cerrada durante 8 hr y a la temperatura del rojo cereza. Debe enfriarse el contenido de la retorta antes de dejar entrar el aire. Después se muele y se pasa por el cernidor.


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7.2.4 Colorantes Los colorantes se usan en la industria azucarera para alterar el color natural del producto. De acuerdo con el propósito de su aplicación, pueden distinguirse cuatro tipos de colorantes: - - - -

Colorantes acentuando la blancura del azúcar Colorantes alterando algunas de las propiedades de los azucares crudos. Colorantes alterando el color de la melaza. Colorantes usados en la fabricación de azucares de fantasía.

7.3 PROCESO 7.3.1 Producción del Azúcar 7.3.1.1 A partir de la Caña de Azúcar La fabricación de azúcar a partir de la caña de azúcar es uno de los sectores industriales más grandes del país.

La caña de azúcar, una vez cosechada, generalmente contiene en peso, un 15% de fibra y un 85% de jugo; el jugo a su vez está constituido de un 80% de agua; un 12% de sacarosa y un 8% de azúcares invertidos e impurezas. La caña de azúcar se puede cosechar en forma manual o mecanizada; del método utilizado depende la cantidad de impurezas que ingresen a la en molienda de la caña; generalmente, hay muchas impurezas cuando se hace la cosecha forma mecanizada. La producción de Azúcar en el Perú se puede observar en los siguientes cuadros: Cuadro 7.6 Caña de Azúcar - Superficie Cosechada, Producción, Rendimiento 1996-2000

1996

SUPERFICIE COSECHADA (ha) 54 383

1997 1998 1999 2000

63 52 542 614 58 127 32 749

AÑO

PRODUCCIÓN (t)

Rndto (t/ha)

6 119 019

112,5

6 5 930 705 267 340 6 278 571 3 69 3 367

109,1 108,4 108,0 112,8

Fuente: Perú: Compendio Estadístico Económico – Financiero 1998-1999 INEI (*) Julio 2 000

Cuadro 7.7 Principales Variables Industriales Azucareras Azúcar Comercial


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AÑO

PRODUCCION (T.M)

EXPORTACION (T.M)

IMPORTACION (T.M)

VALOR EXPORTACION (T.M*$)

VALOR IMPORTACION ($*T.M)

1996 1997 1998

607 570 674 333 449 582

82 447 76 956 60 230

315 506 257 488 499 816

451 434 446

332 298 278

370 335 315

1999 2000

603 376 088 397

17 17 262 603

345 084 92 989

442 340

212 195

245 230

Fuente: Perú: Compendio Estadístico Económico – Financiero 1998-1999 INEI

Cuadro 7.8 Producción Mensual de Azúcar 1996-2000 AÑO

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SET

OCT

NOV

DIC

1996 1997 1998 1999 2000

54 840 58 283 37 936 43 322 63 855

51 437 57 455 21 085 37 214 61 877

44 452 54 514 13004 41 033 54 755

28 621 49 611 16 274 35 637 38 096

32 045 51 870 25 598 45 074 49 561

34 449 59 680 33 819 45 897 54 322

50 232 57 534 46 477 50 166 53 981

60 299 56 174 52 966 53 323 -

60 694 61 820 48 929 60 428 -

63 685 59 423 48 874 66 627 -

63 738 55 186 55 035 62 779 -

62 316 52784 49 565 61 586 -

Fuente: Perú: Compendio Estadístico Económico – Financiero 1998-1999 INEI

A. Producción de Azúcar Cruda

La manufactura del azúcar se inicia con el lavado de la caña; para ello se utiliza el agua obtenida de la condensación de los vapores que salen de los evaporadores. El efluente de esta operación representa el mayor flujo de agua residual de la planta. Después de lavada, la caña es cortada en pequeños trozos que circulan a un molino de rodillos, para ser molidos. Se obtiene así un jugo caliente de color verde oscuro con un pH de 5,2 que posteriormente es tamizado para eliminar trozos de tallos y otros residuos. Los residuos fibrosos de la molienda y del tamizado, reciben el nombre de bagazo; generalmente, el bagazo es utilizado como combustible de los calderos para la generación de vapor; otro uso es como materia prima en la producción de papel. También se ha registrado su uso para la fabricación de tableros de madera. Una vez tamizado el jugo se lo trata con cal a un pH 8, para evitar la inversión de la sacarosa; posteriormente es calentado y enviado a los clarificadores, donde se precipitan los compuestos insolubles en forma de lodos. Estos, a su vez se filtran al vacío, reciclándose el filtrado a los clarificadores. La pasta resultante es un desecho sólido. El jugo clarificado es concentrado en evaporadores de múltiple efecto para su extracción, produciéndose además la cristalización de los azúcares en los reactores al vacío. Esta mezcla de cristales y jarabe de azúcar se somete a un proceso de centrifugado con el objeto de separar los cristales de azúcar de la melaza, la cual todavía contiene azúcar disuelta y es recirculada a las charolas de evaporación; finalmente, la melaza residual es


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baja en sacarosa y se utiliza para producir alcohol etílico o como complemento alimenticio de animales, y para otros usos. El azúcar retenido en la centrífuga se descarga en un transportador que conduce al secador rotatorio continuo. De aquí es enviado a un tamiz vibratorio que lleva incorporado un molino de bolas, el cual se desintegran los cristales gruesos. Las partículas muy finas retornan al proceso. El azúcar ya tamizado se transporta a silos para luego ser pesado y empacado automáticamente. El azúcar de caña obtenido por el proceso descrito es un azúcar crudo, que requiere ser refinado para eliminar la melaza, partículas de bagazo, sales orgánicas e inorgánicas que contienen.

B. Refinación del Azúcar

El azúcar cruda que llega a la refinería contiene 98% de sacarosa. En la primera etapa de la refinación es reblandecer la capa de impureza que envuelve a los cristales de azúcar con un jarabe de azúcar saturado caliente. Esta mezcla se centrifuga y en esta operación los cristales de azúcar se rocían con agua para eliminar las impurezas. Los cristales de azúcar lavados se disuelven a continuación con agua caliente se tratan con sal para elevar el pH 7.3 a 7.6 y la temperatura se aumenta a 82 0C. Después la mezcla caliente se filtra, el color y la solución de azúcar se elimina filtrando a través de carbón de huesos después de lo cual el azúcar se cristaliza en charolas de vacío y se refrigeran. Durante la centrifugación, los cristales se lavan con agua, se secan, se pasan por mallas para graduarlos por tamaños y se empacan. El azúcar de grano grande se emplea en la fabricación de dulces y caramelos. El azúcar de mesa se obtiene de los granos finos. El azúcar para dulces ultrafinos se elabora moliendo los cristales en molinos pulverizadores. Para evitar la aglutinación en el azúcar para dulceríahaciendo se agrega unmezcla poco de El yazúcar forma en cubos o tabletas una dealmidón cristalesde demaíz, azúcar jarabetambién blanco asepresión seguido de secado.

C. Diagrama de bloques de la producción del azúcar


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Diagrama 7.1 Producción de Azúcar a Partir de la Caña de Azúcar

7.3.1.2

Azúcar a partir de la Remolacha

La eliminación del azúcar de las remolachas requiere un proceso bastante distinto al de la caña. La remolacha, cada una de las cuales pesa alrededor de 1 kg y contiene aproximadamente 14 cucharaditas de azúcar en su raíz, se lava al llegar a la fábrica procedente de la granja. Se rebana en tiras muy delgadas y se coloca en grandes tanques de agua caliente donde se extrae el jugo dulce.

La remolacha (Beta vulgaris) almacena el azúcar en la raíz. La elaboración de azúcar de remolacha es una operación continua que no produce el azúcar cruda intermedia. Las remolachas contienen de 16 a 20% de azúcar como sacarosa; el rendimiento de azúcar por acre es considerablemente inferior al que se obtiene del azúcar de caña. Las remolachas se plantan como semillas y requieren 70 días para desarrollarse hasta su cosecha, cosechándose mecánicamente.


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En la refinería, puede almacenarse en el exterior en grandes montones hasta que se le procesa a diferencia del azúcar de caña. Al extraer el azúcar, las remolachas se lavan, se pasan por rebanadoras que las rompen en tiras delgadas llamadas "cosettes", se recubren con agua caliente para extraer el azúcar. El jugo del proceso de extracción se trata con cal o hidróxido de calcio. La cal elimina las impurezas como precipitado; a continuación se utiliza dióxido de carbono para eliminar el exceso de hidróxido de calcio así como carbonato de calcio. El jugo de azúcar se filtra y después se trata otra vez con dióxido de carbono para precipitar el hidróxido de calcio residual. El extracto se blanquea con dióxido de azufre para eliminar los componentes de color en el jugo, se concentra al vacio de 60 -70% de sólidos solubles y se filtra a través de carbón de huesos. El Liquido filtrado se concentra en charolas de lavado para formar azúcar cristalina.

El azúcar sede procesa lo mismo que la caña de azúcar. El licor final de lavado se usa en se la secan y fabricación glutamato monosódico. La pulpa de remolacha ya agrietada y las hojas se venden como alimento para ganado.

El procesamiento completo de las remolachas desde su recepción hasta la producción de azúcar granulada, se lleva a cabo dentro de la misma fábrica.

Fermentación La fermentación alcohólica es un proceso anaeróbico realizado por las levaduras, básicamente pero también lo pueden realizar algunas bacterias. De la fermentación alcohólica se obtienen muchos productos como: vino, cerveza, alcohol, chocolate, pan, etc. Las levaduras son microorganismos unicelulares, que consiguen su energía por medio de la fermentación alcohólica, en la que rompen las moléculas de glucosa para obtener la energía para sobrevivir y producen el alcohol como consecuencia de la fermentación. Cuando el medio es rico en azúcar, la transformación de la misma en alcohol hace que llegada una cierta concentración las levaduras no pueden sobrevivir en tal medio. Aunque hay distintos tipos de levaduras con diferentes tolerancias, el límite suele estar en torno a los 14 o de alcohol para las levaduras del vino, por ejemplo. La fermentación alcohólica produce gran cantidad de CO2, que hace el pan esponjoso y hace que el champán tenga burbujas. Este CO2 pesa más que el aire, y puede llegar a crear bolsas sin oxígeno. Por ello es necesario ventilar bien los espacios dedicados a tal fin. En


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las bodegas de vino, por ejemplo, se suele ir con una vela, en caso de que la vela se apague, se sale inmediatamente de la bodega. La fermentación alcohólica se conoce desde el comienzo de la historia en Mesopotamia, y se usaba, básicamente, para hacer pan, vino, y cerveza. En el antiguo Egipto le atribuían el descubrimiento a Osiris. Tipos de fermentaciones alcohólicas

Baja fermentación La baja fermentación se emplea en la elaboración de algunas cervezas (generalmente de color claro rubio, lager ) con algunos matices dorados oscuros, y de marcado sabor a lúpulo. Se elaboran con malta de color claro por el método de cocción. La levadura de estas cervezas actúa a baja el intervalo que vaEldenombre 6 a 10ºC) y pasan de 8 a 10 se días tras los cuales se temperatura depositan en(en el fondo de la cuba. de esta fermentación denomina baja debido a este efecto de precipitación. Uso

Las cervezas de baja fermentación viene a ser las más corrientes. Las que se denominan cervezas "especiales" se suelen referir a las que contienen una mayor concentración de lúpulo o de alcohol, lo suficiente que no les deje de ser tipo "Pils". En ciertos países con tradición cervecera este tipo de cervezas es la mayoría, por ejemplo el 75% de las cervezas belgas son de fermentación baja.

Alta fermentación La fermentación alta se trata de una fermentación típica en la elaboración de algunas cervezas, se denomina así por producirse en la superficie exterior alta (del lat. altus). La fermentación se forma por los cultivos de la Saccharomyces cerevisiae, que suben a la parte superior del tanque de fermentación (cervezas "ale"). Proceso

El proceso empieza alrededor de los 9ºC; la temperatura asciende unos pocos grados en la fermentación tumultuosa, y finalmente desciende alrededor de 5ºC en el enfriamiento. Al cabo de unos días comienza la fermentación de la cerveza lenta, que dura de quince a veinte días, según la fábrica y el tipo de cerveza; Control del Proceso


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Temperatura Caudal del aire Velocidad de agitación pH velocidad de agregado de nutientes tiempo

La cerveza es una bebida alcohólica producida al fermentar , no destilar , azúcar en un medio acuoso. El azúcar para la solución que se somete a fermentación se obtiene generalmente de cereales malteados. Concretamente, cerveza común en Occidente se obtiene de cebada malteada y del lúpulo que es usadolacomo aromatizante, agregando tambien su sabor amargo.

Jarra de cerveza Existen varias versiones: Una, según Coromines, dice que «cerveza» proviene del francés cervoise y que éste a su vez proviene del latín cervisia (o cerevisia) que a su vez vendría de un raiz celta, cognado con el galés cwrw y el gaélico coirm.




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Otra, de Duboë-Laurence y Berger ( El Libro del Amante de la Cerveza), sugiere que cervoise viene de cerevisia pero luego añaden que esta voz vendría de Ceres, diosa latina de la tierra y los cereales, y de vis, la fuerza. En cualquier caso Coromines afirma que cereal proviene de cerealis, que designa aquello perteneciente a la diosa Ceres.





Otra diceviene que se conservado el que nombre que lacelta. designaban los celtas, y que cerveza de ha la voz cerevisia es encon realidad

En otros idiomas europeos se emplean derivados del germánico bier (cerveza). En España, Argentina y Costa Rica se emplea, de forma coloquial, la palabra italiana birra. En Peru se suele llamar a la cerveza por Chela o Chelita. En Chile se le suele llamar Pilsen o Pilsener. Por último hay que destacar que se podría clasificar el sake como cerveza de arroz, pero en japón la cerveza, tal y como se conoce en occidente, fue un producto importado. Hoy en día existen fábricas de cerveza japonesas y para designar dicha bebida se adoptó también la locución bier pero ante la dificultad para los asiáticos de pronunciar la "r" final, dicha locución se transformó en biru. Historia

Históricamente fue desarrollada por los antiguos pueblos elamitas, egipcios y sumerios. Las evidencias más antiguas de la producción de cerveza datan de alrededor de 3500 adC y fueron halladas en Godin Tepe, en el antiguo Elam (en el actual Irán). Parece ser que las cervezas primitivas eran más densas que las actuales. Según la receta más antigua conocida, el Papiro de Zósimo de Panópolis (siglo III), los egipcios elaboraban la cerveza a partir de panes de cebada poco cocidos que dejaban fermentar en agua. Antiguamente en Oriente se usaba arroz y también bambú. Los celtas conocían su elaboración, siendo su bebida favorita. Llevaron consigo este conocimiento cuando se extendieron por la Península Ibérica y su uso y su elaboración se desarrolló muy pronto entre los pueblos aborígenes. Con el paso de los siglos, sobre todo a partir de la romanización, la mediterránea se consolidó como una zona básicamente vinícola mientras que la cerveza se producía en el norte y centro de Europa y adquiría la forma de lo que entendemos hoy por cerveza. De esta manera, se extiende el uso de la malta como ingrediente principal y también se empieza a introducir el uso del lúpulo como aromatizante. Esta planta cannabacea confiere a la cerveza su sabor amargo característico, a la vez que favorece la conservación. El año 1516, el duque Guillermo IV de Baviera redactó la primera ley que fijaba qué se entendía por cerveza. Esta ley de pureza ( Reinheitsgebot ) establecía que solamente podía utilizarse agua, malta de cebada y lúpulo para elaborar la cerveza. La cerveza empezó a recuperar su presencia social en España a partir del reinado del emperador Carlos I, que trajeron consigo maestros cerveceros de Alemania Pero por aquel entonces, la cerveza era aún un producto de temporada y queda por primera vez registrada


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en España entre las pertenencias del emperador a la muerte de este en Yuste por su Secretario Martín de Gaztelu1. No se sabía conservar y con el calor perdía toda su fuerza. Hubo que esperar hasta la Revolución Industrial, en el siglo XIX, época en que se descubrió el frío con métodos de conservación, para poder disfrutar de la cerveza durante todo el año. Por eso, no se puede hablar de una verdadera industria cervecera hasta el siglo XIX, cuando empiezanabierta a aparecer pequeñas artesanales. La primera gran fábrica de cerveza en España fue en 1864 por elfábricas alsaciano Louis Moritz en Barcelona. Ingredientes

Plantación de cebada Los cereales

La elaboración de la cerveza se puede hacer con cualquier cereal. Éste ha de ser preparado para que sus azúcares sean fermentables. En algunos casos una simple cocción es suficiente (como en el caso del maíz) y en otros casos es preciso «maltear» el cereal. En la elaboración de la cerveza se utilizan numerosos cereales en su estado crudo o malteado, siendo la cebada el único que debe de maltearse necesariamente y el más utilizado en la cervecería occidental.

La malta Los azúcares que contiene el grano de cebada no son inmediatamente accesibles y, en una fase previa, es preciso activar unas enzimas presentes en el propio grano que participarán en la reducción de las largas cadenas de azúcar. Esta operación consiste simplemente en hacer germinar los granos. Cuando se estima que la activación enzimática de la germinación se encuentra en su punto óptimo, se para el proceso reduciendo la humedad del grano hasta su mínimo. Este producto recibe el nombre de malta verde. Después hay que hornearlo. A bajas temperatura, el tostado es mínimo y se habla de maltas claras (llamadas también maltas Lager o Pale según el país en que se producen). A medida que se aumenta la temperatura del horno, la maltamalta resultante es cada vez más oscura. Se puede llegar al punto de quemarla, produciendo negra. El grado de tostado de la malta determina el color de la cerveza. Los demás cereales se pueden utilizar malteándolos previamente, aunque solamente es indispensable hacerlo en el caso de la cebada. Con los demás cereales, el malteado sirve para conseguir aromas diferenciados o efectos técnicos concretos.


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Mezcla Mezcla se refiere a la masa de grano que se utilizará para elaborar el mosto. Puede ser de un único tipo de malta o el resultado de una mezcla de maltas, o de maltas y grano crudo. Las proporciones y los componentes de esta mezcla son básicos para determinar el tipo o estilo de cerveza que se quiere producir. Tipo de grano Los diversos cereales que se utilizan para la cervecería presentan cada uno variedades botánicas que multiplican las posibilidades de elección del elaborador. Actualmente pueden encontrarse en el mercado hasta 60 tipos diferentes, cifra que aumenta considerablemente si tenemos en cuenta el malteo casero. Básicamente los cereales se distinguen en cuatro categorías: Malta básica. Maltas claras, poco horneadas con gran poder enzimático, que suelen



formar la lager parte, pale más grande o la totalidad de la mezcla. En concreto estas maltas son llamadas o pils, según el fabricante. Maltas aditivas. Son maltas de color que va de ámbar a negro, muy horneado y con  poco o nada de poder enzimático. Suelen ser usados en pequeñas cantidades para incidir sobre el color o el gusto de la cerveza o por algún motivo técnico propio de la elaboración. Hay entonces una gran variedad, entre los que citaríamos las maltas negras, maltas chocolate o maltas tostadas.  Maltas mixtas. Estas maltas están más tostadas que las maltas base pero conservan propiedades enzimáticas suficientes al menos para sus propios azúcares, de manera que pueden ser usados como base o como aditivos. En esta categoría encontramos las maltas de color caramelo y ámbar conocidos en Inglaterra como maltas cristal (y caramelo derivados) particulares y en Alemania como Múnich maltas y . En esta área, existen maltas llamadas Viena muy importantes en la dos cervecería caramelo

de esos países.  Cereales crudos, tostados o gelatinizados . Como ya se ha dicho, los cereales pueden ser utilizados sin maltear para añadir variedad en gustos, aromas, textura y otras características a la cerveza. Se suelen utilizar en pequeñas cantidades. La calidad de los cereales, sus variedades, y la calidad del proceso de malteo definen en gran medida la calidad de la cerveza. Las bebidas alcohólicas hechas de la fermentación de azúcares obtenidos de otras fuentes generalmente no se llaman cerveza, a pesar de ser producido por un proceso similar a la reacción bioquímica de la levadura. Como ejemplos, el zumo dejugo manzana fermentado se se llama sidra, el perry , y el de uva fermentado llama vino. jugo fermentado de la pera se llama


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Aditivos aromáticos

Ilustración del lúpulo LUPULO Actualmente, en la elaboración occidental de la cerveza, el aditivo principal que se utiliza para hacer de contrapeso (de equilibrante si se prefiere) al dulzor de la malta es el lúpulo ( Humulus lupulus). De esta planta se utiliza la flor hembra sin fecundar. En la base de sus bracteólas, hay unas glándulas que contienen la lupulina, que es el ingrediente que aportará a la cerveza su sabor amargo y los aromas propios. Del amargor son responsables los ácidos amargos y los aromas proceden de aceites elementales constituidos en especial por compuestos bastante volátiles y delicados a base de ésteres, y de resinas. Existen numerosas variedades botánicas del lúpulo que son objeto de investigaciones intensas. El lúpulo es la causa de la estimulación del apetito que produce la cerveza. Para su comprensión, también se clasifican en categorías: Lúpulos amargos



Estos lúpulos son los que aportan más ácidos amargos que aromas. Los representantes más conocidos de esta categoría son el brewer's gold y el northern brewer o nordbrauer . Lúpulos aromáticos

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Lógicamente, éstos aportan más elementos aromáticos que amargos. En este apartado se conocen especialmente el saaz/zatec que definen el estilo pilsner de cerveza, el spalt y el tettnang en el área alemana, y los golding y fuggler en el área anglófona. Lúpulos mixtos, que aportan ambas características juntas aunque menos



acentuadas. Esta y categoría es muy variable y botánicos, así mal definida. como Deberíamos también y citar el hallertau sobre todo sus derivados el hersbrucker sus derivados. El lúpulo es muy delicado, solamente se puede utilizar fresco durante los pocos meses de su cosecha, que coincide con la de la viña: finales de agosto a octubre según las variedades y el sitio. Fuera de este intervalo temporal se tiene que condicionar, de manera que el mercado presenta diversas formas que van desde el lúpulo deshidratado hasta extracto de lúpulo. Lógicamente, en cada manipulación se van perdiendo características y no es lo mismo utilizar un lúpulo fresco o congelado que un aceite de concentrado de lúpulo. El efecto organoléptico sobre la cerveza es muy diferente. La variedad y el frescor del lúpulo influyen muy en la calidad final la cerveza. formas de uso son en extracto, pelletsensiblemente o en polvo; aunque la forma másdehabitual es enLas pellet

Otros aditivos

Cerezas (variedad Lambert ) Al del lúpulo, la historia recoge numerosos aditivos botánicos. Hoy en día podemos citarmargen los siguientes: Frutas. Se suele considerar que fermentando mosto de frutas se obtiene vino. Pero



actualmente se describen cervezas que en una operación ulterior a la fermentación se le añade fruta, zumo de fruta o jarabe, procediendo así a una adición de azúcares que provocan una segunda fermentación. Los tipos históricos son la cerveza de cereza (kriek ) y la de frambuesa ( frambozen). Existen otras de creación mucho más


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recientes, de kiwi, de albaricoque o de plátano, por ejemplo. Estas especialidades son típicas y casi exclusivas del valle del Senne en Bélgica.  Plantas. Ya se ha comentado el uso del lúpulo, pero además, se describen cervezas aromatizadas aparte de con esta planta o como sustituto con cáñamo, romero, castaña, etcétera.

Romero en flor Especias. Antes de la generalización del lúpulo al igual que las plantas, las especias

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tuvieron su momento de gloria. Aun hoy se hacen cervezas aromatizadas con jengibre, coriandro, peladura de naranja de Curaçao, pimienta, nuez moscada, etcétera.  Otros. La cerveza puede servir como excipiente o soporte de mezclas más o menos originales ensayadas por los elaboradores más atrevidos. Citemos como ejemplo la cerveza aromatizada con miel bastante de moda en las microcervecerías francesas, o la cerveza aromatizada con vino. El agua

Entre el 85 y 92% de la cerveza es agua. A parte de las características bacteriológicas y minerales de potabilidad, cada tipo o estilo de cerveza requerirá una calidad diferente de agua. Algunas requieren de agua de baja mineralización, otras necesitan aguas duras con mucha cal. Actualmente, prácticamente ya no se hacen cervezas tal y como fluyen. Casi todas las cervecerías tratan las aguas de manera que siempre tenga las mismas características para una misma receta de cerveza. Entre los minerales del agua que más interesan a los cerveceros están el calcio, los sulfatos y los cloruros. El calcio aumenta la extracción tanto de la malta como del lúpulo en la maceración y en la cocción y rebaja el color y la opacidad (o lo turbia que es) de la cerveza. El cobre, el manganeso y el zinc, inhiben la floculación de las levaduras.Los sulfatos refuerzan el amargor y la sequedad del lúpulo. Los cloruros dan una textura más llena y refuerzan la dulzura. Actualmente, se consumen aproximadamente 3Hl de agua por cada Hl de cerveza producido. Por esta razón, la tendencia es reducir el consumo de agua.


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La levadura

La mayoría de los estilos de cerveza se hacen usando una de las dos especies unicelulares de microorganismos del tipo Saccharomyces comúnmente llamados levaduras, hongos que (como su nombre) azúcar y producen alcohol y anhídrido Existenindica dos tipos básicos consumen diferentes de levadura que definen los dos grandescarbónico. grupos estilísticos de cervezas: La levadura de alta fermentación es la que se encuentra normalmente en la naturaleza. Taxonómicamente recibe el nombre de Saccharomyces cerevisiae. Se

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encuentra en los tallos de los cereales y en la boca de los mamíferos. Fue descubierta por Louis Pasteur en 1852 en sus investigaciones sobre la cerveza. Esta variedad actúa a temperaturas de entre 12 y 24 ºC y se sitúa en la superficie del mosto. A las cervezas que se consiguen con este tipo de fermentación se les llama de alta fermentación o Ales. Existen muchas variantes de esta levadura adaptadas a cada estiloy de unadeque se suelesullamar Weizen» quecerveza. aporta aEn lasespecial cervezasexiste del sur Alemania gusto«levadura especial. La levadura de baja fermentación es una variedad descubierta involuntariamente  por los cerveceros del sur de Alemania que sometían sus cervezas a una maduración a bajas temperaturas en las cuevas de los Alpes. Estos hongos, de la especie Saccharomyces uvarum (también denominada S. carlsbergensis), actúan a temperaturas de entre 7 y 13 ºC y se suele situar en el fondo del fermentador. Las cervezas que se elaboran con esta variedad son las llamadas de baja fermentación o Lager . En la elaboración de la cerveza, especialmente en las llamadas de fermentación espontánea, también levadura pueden intervenir levaduras. Enlas estas cervezas elaboradorennoelselecciona ninguna sino que otras permite que todas levaduras enelsuspensión aire se introduzcan en el mosto. Así se instalan, a parte del Saccharomyces, más de 50 fermentadores diferentes entre los cuales hay que citar el Lactobacillus (es una bacteria), que produce el ácido láctico, y el Brettanomyces, que produce el ácido acético. Estas cervezas son pues ácidas por definición, y su elaboración requiere procedimientos especiales destinados a rebajar la acidez. Elaboración

La tradición cervecera desapareciómanera de la Península Ibérica probablemente con la introducción del cristianismo. De que el español no posee un lenguaje especializado de elaboración. Es por esto que en algunas ocasiones, se pondrá entre paréntesis la expresión alemana o inglesa para algún proceso o etapa.


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Etapas Mezcla de grano. Esta etapa consiste en la mezcla en seco de los diversos granos

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malteados o no que intervienen en la receta. La proporción de los constituyentes define el perfil del grano, el color y la transparencia de la cerveza. 

Inicio . Se tira el grano al aguaanterior a una temperatura 67ºC. de maceración Maceración . Es necesario someter la mezcla a una serie de operaciones

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destinadas a activar diversas enzimas que reducen las cadenas largas de azúcares en otras más simples y fermentables. Principalmente, se trata de hacer pasar la mezcla por diversas etapas más o menos largas de temperatura, cada etapa siendo óptima para enzimas diferentes.  Final de maceración. Cuando el elaborador considera que la mezcla contiene todos los elementos necesarios para su receta, detiene todas las operaciones químicas llevando dicha mezcla a la temperatura de 82ºC, lo que destruye todas las enzimas.  Filtrado. Es preciso retirar el grano de la mezcla. Esto se hace por filtraje. El resultado es de una banda el mosto, un líquido que contiene todo aquello que el elaborador ha extraído y que se encuentra disuelto en agua, y de otra banda el grano sobrantedel quegrano normalmente se utiliza para alimentar a los animales.  Cocción y adiciones de lúpulo . El elaborador somete el mosto a una cocción de entre un cuarto de hora y dos horas. Esta cocción sirve principalmente para destruir todos los microorganismos que hayan podido introducirse en el mosto. Tiene también otras funciones técnicas como ahora el control del pH del mosto, etcétera. Durante esta etapa se introducen los lúpulos. Los que aportan principalmente amargor se añaden al principio mientras que los aromáticos entran al final de la etapa, ya que sus principios son volátiles. Acabada esta operación, se procede a retirar los restos de lúpulo. En este momento, el mosto es un caldo de cultivo que podría infectarse rápidamente.

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. Al no inocular la levadura a temperaturas más altas que Refrigeración 35ºC, y para evitar quepoderse cualquier otro microorganismo entre en el mosto, se enfría lo más rápidamente posible.  Inoculación de la levadura. El elaborador introduce el cultivo de la levadura que él mismo ha desarrollado o que ha obtenido en un banco de levadura.  Fermentación. La levadura primero se reproduce muy activamente consumiendo el oxígeno contenido en el mosto. Es la etapa espectacular en la que se puede ver una gran cantidad de espuma y un importante burbujeo. Cuando se acaba el oxígeno, la levadura empieza a consumir el azúcar y lo transforma en alcohol y anhídrido carbónico. Estas etapas pueden durar entre una y tres semanas. Al final de este tiempo las cervezas Lager (de baja fermentación) industriales son filtradas, pasteurizadas, envasadas con un añadido de CO y distribuidas. Segundas fermentaciones. Las cervezas2 más artesanas son envasadas con adiciones de azúcar (o de mosto) y de levadura fresca. Esto provoca una segunda fermentación en la botella, responsable de la efervescencia de la cerveza. Maduración. Normalmente, las mejores cervezas reciben un tiempo prudencial de  maduración en ambientes controlados para favorecer la segunda fermentación y el desarrollo adecuado de gustos y aromas. El tiempo de maduración puede ir de dos o


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semanas a tres meses. Algunos tipos de cerveza ya hechos para ser madurados durante mucho tiempo pueden ser sometidos a maduraciones de hasta tres años. Clasificación

Existen criterios de clasificación de1970 las cervezas. Las diversas asociaciones y los expertosdiversos se pusieron de acuerdo en los años para elaborar una clasificación de las cervezas basadas en estos criterios y en las descripciones de los propios elaboradores. Criterios de clasificación

Cerveza lager en un vaso Víking (una marca islandesa) Fermentación. Como ya se ha visto, existen tres tipos de levadura que definen dos

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tipos principalesdentro de cervezas. (baja fermentación) y Ale fermentación), describiéndose de estas Lager últimas también el grupo de las (alta de fermentación espontánea.  Ingredientes. Habitualmente, se suele indicar con qué grano se ha elaborado la cerveza cuando no ha sido elaborada exclusivamente con malta de cebada: cerveza de trigo, de avena, etcétera. En la mayoría de los casos se trata de una mezcla de malta de cebada y del grano indicado. No se suele indicar con qué lúpulo está hecha la cerveza, pero existe un estilo particular que se define por el uso de uno en particular: se trata de la cerveza Pils o Pilsener , que originalmente tenía que hacerse con cebadas de Moravia y lúpulos de Žatec (o Saaz ) de Bohemia. También se pueden llamar Pils a algunas imitaciones históricas alemanas elaboradas con cebadas .yMuchas lúpulos cervezas muy perecidos ) a la Pilsde original. Aspecto reciben( Spalt el distintivo su color: cerveza ámbar, roja,

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rubia. Otras vienen definidas por su transparencia: cervezas turbias (o translúcidas). Normalmente, la translucidez de una cerveza puede ser debida a las proteínas en suspensión, procedentes del grano (menos de cebada), o bien puede ser debida al hecho de ser poco o no haber sido filtrada y llevar levadura en suspensión. Las cervezas negras son llamadas así por el uso que se hace en la receta de maltas


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tostadas o quemadas. Algunas cervezas negras especialmente robustas son nombradas normalmente stout («robusto» en inglés).  Procedimientos. Algunas cervezas se definen por algún procedimiento particular: la Rauchbier (cerveza ahumada) está hecha con maltas que se han tostado dejando que el humo de la leña impregne en grano. La Dampfbier o Steambeer vienen definidas porseeldefinen uso de de maquinaria de Algunas vapor encervezas su elaboración. No sonenexactamente estilos pero esta forma. de Alemania, invierno, eran servidas calientes y además se solía mojar una barrita de hierro (Stachel ) al rojo para aumentar la temperatura y caramelizar algunos azúcares: Stachelbier . Este procedimiento también se ha descrito en Irlanda. La Steinbier es una especialidad en la que se calienta el mosto lanzándole piedras ( Stein) muy calientes.  Procedencia o denominación de origen . Muchas cervezas se definen por su lugar de origen o por una denominación de origen controlada. Es preciso hablar en especial de las cervezas de abadía, que suelen recibir su nombre y su denominación por su relación, no siempre evidente ni directa con algún cenobio. El ejemplo más conocido es el de las cervezas Trappistes dependientes exclusivamente de monasterios este orden. Estas suelen serdedensas conbière un notable contenido ende alcohol. Existen doscervezas denominaciones origen:y la de garde del Norte de Francia, y la Kölsch que sólo se puede elaborar en Colonia.

Pan La invención: cerveza y pan

El hombre domesticó los cereales entre el 10000 adC y el 6000 adC en la zona de Mesopotamia. Es entonces bastante probable que tanto el pan como la cerveza fuesen descubiertas al mismo tiempo. Sólo es una cuestión de proporciones: si se ponía más harina que agua y se dejaba fermentar, se obtenía pan; si se invertía la proporción poniendo más agua que harina y se dejaba fermentar, se conseguía cerveza. Los rastros más antiguos que atestiguan la existencia de panificación y de cervecería aparecen en Mesopotamia, pero sería ocioso buscar entonces una filiación idénticos odescubiertos en el resto de Europa. Es preciso creercon queprocedimientos la cerveza se descubrió inventó en muchos lugares del Mediterráneo y de Europa de forma bastante simultánea. Cerveza como alimento

Originalmente es preciso concebir la cerveza como un alimento que ofrecía dos ventajas básicas. En primer lugar, permitía un uso más comedido de un ingrediente no muy fácil de


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cultivar al principio. En efecto, era más fácil hacer mucha cerveza con un poco de grano que mucho pan con la misma cantidad de grano. De hecho, muchas cervezas se hicieron remojando panes fermentados, cocidos en agua y dejando fermentar la mezcla. La cerveza se chupaba con cañas para evitar encontrarse con grumos de pan. En segundo lugar, la fermentación producía alcohol y desinfectaba el agua ofreciendo así una bebida limpia de contaminación bacteriana. No en vano, en sitios como la República Checa, se llama a la cerveza hasta hoy "pan líquido". Cerveza sagrada

El fenómeno de la fermentación era concebido como un acto procedente de las divinidades con fuerte carácter mágico. Así fue como la cerveza fue concebida como bebida sagrada y placiente a los dioses. Y no son raros los textos en los que se describe una ofrenda en la que figura la cerveza como alimento sagrado. Cerveza vulgar

Cuando la cerveza se produjo en grandes cantidades, también bajó sensiblemente su calidad. Así es como en muchos lugares del Mediterráneo clásico apareció la cerveza como bebida de taberna. El único lugar donde parece que la cerveza no tuvo mucho papel fue en la antigua Grecia, donde dominaba el vino. Por todo el resto de la cuenca, la cerveza fue la bebida popular y a la vez sagrada. En concreto, en Roma, en los bajos fondos, se consumía en cantidades ingentes. Y para elaborarla se tuvieron que arrancar viñas, lo que creó un importante conflicto con los adeptos del vino. Los ingredientes

Plantación de trigo Originalmente, las cervezas se solían hacer con un cereal antecesor del trigo llamado espelta. Pero rápidamente se impusieron el trigo y la cebada en la cervecería. El trigo, más agradable en su forma sólida, fue reservado a la panificación y la cebada destinada a la cerveza. Curiosamente, ya en épocas muy remotas, la cebada no se servía cruda. Se hacían unos panes, cocidos a diferentes niveles y que se conservaban muy bien. Para hacer la cerveza, se hacía trocitos el pan y se mezclaba con agua. Después de calentar y cocer la mezcla, se dejaba fermentar unos días. Existen muchos testimonios gráficos y documentales en la región de Mesopotamia que describen cómo los consumidores usaban una caña para beber la cerveza sin encontrarse con los trozos de pan. Los egipcios comenzaron su cervecería con panes como los sumerios, pero parece ser que fueron los


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inventores del malteo. Y tanto en la Mesopotamia como en Egipto, se hicieron grandes cantidades de cerveza de muchos tipos diferentes identificados por su color, cosa que indica que ya controlaban el grado de torrefacción de los panes o del grano. Importancia social

La cerveza tuvo una gran importancia social hasta hace poco. La nutrición de un babilonio era constituida principalmente de cerveza, grano, frutas, verdura y cebolla, dieta poco diferente de la mayoría de la gente modesta de la antigüedad. Muchos salarios se cobraban en grano o directamente en cerveza. La gente con más poder adquisitivo no cambió el consumo aunque lo sofisticó: filtraban la cerveza, haciéndola más densa (más cara). Hasta se describe cómo los pobres bebían cerveza con cañitas del río, mientras que los ricos disponían de tubos en oro para hacer el mismo servicio. Otro indicio de la importancia social de la cerveza consiste en el hecho que en aquellos países, los elaboradores de cerveza no tenían la obligación de participar en guerras. En cambio eran obligados a seguir a los ejércitos por tal de asegurarles el avituallamiento de cerveza. Como era un alimento de primera la cerveza, lo largo de lacaso historia, fue objeto También de codicias diversas parte de necesidad, la gente poderosa que ahizo en algún un monopolio. cargó el por comercio con importantes impuestos o bien se establecieron leyes de uso exclusivo de algún cereal para favorecer un monopolio de dicho cereal. Se describen algunos enfrentamientos y revueltas en diversos momentos y en diversos lugares cuando esta presión se reveló insoportable. Cerveza monacal, cerveza laica

Al norte del Pirineo, la Edad Media fue la edad de oro de la cerveza, y producirla fue un negocio favorable que extendió la práctica hasta incluso los frailes. Pronto, se estableció un conflicto intereses entre los elaboradores laicos que teníanprima en que pagar impuestos de todoy tipo y los de elaboradores monacales que disponían de materia grandes cantidades en condiciones muy ventajosas gracias a exenciones fiscales diversas. Un caso flagrante de competencia desleal. Hacia el siglo XV, los elaboradores laicos tuvieron que inventarse un nuevo tipo de cerveza, más barata, que les permitiese sobrevivir a pesar de la competencia de los frailes. Aquí radica la diferencia histórica entre la cerevisia de los frailes, más densa, más aromatizada, y más cara, y la bier/beer/bière de los laicos, menos alimenticia, más refrescante y barata, aromatizada simplemente con lúpulo. Elaboración industrial

Precisamente desde finales del siglo XIX la historia masiva de la cerveza se confunde con el desarrollo de métodos que permitían la elaboración de la cerveza, en detrimento muchas veces de los criterios de calidad. Hasta bien entrados los años 1970, fueron desapareciendo grandes cantidades de recetas y se fue uniformizando mundialmente la producción, principalmente de cervezas Lager de calidad mediana a baja, al mismo tiempo que se hacen y se consumen cada vez cantidades más grandes. Aun así, algunas asociaciones de productores y consumidores especialmente ingleses, alemanes y americanos siguen exigiendo cervezas de calidad.


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Elaboración casera

Precisamente en los años 1970, se puede decir que vuelve a aparecer la idea de producir cerveza casera. De hecho, el 80% de todas las cervezas históricas son caseras o artesanas. Las mujeres europeas fueron excelentes cerveceras, pero como hemos dicho, la costumbre de hacerse la caseros cerveza americanos en casa desapareció. Y volvió brotar por interés que europeas. tuvieron los elaboradores para reproducir lasacervezas tradicionales Hasta el punto que importantes elaboradores de talla mediana han apostado por producir cervezas históricas y para resucitar recetas perdidas. Las asociaciones de elaboradores y consumidores desarrollaron (o propiciaron) también la degustación y la apreciación científica o profesional de la cerveza. Esta corriente pasó de nuevo el Atlántico para llegar en los años 1980 primero a Inglaterra y después al resto de países de Europa. Economía

La cerveza no tuvo una producción en masa hasta finales del siglo XVIII, no adquiriendo una relativa importancia mediados primerosfue Estados productores fueron Alemania y Gran hasta Bretaña, a partirdel XIX. Hasta 1914 los de entonces el primer productor Unidos. En el período entre guerras la producción mundial alcanzó los 250 millones de hectolitros, siendo la URSS uno de los principales productores. Estilos

Los principales estilos de cerveza son:

Una Zywiec Porter polaca


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Fermentación alta Estilo alemán Altbier o o Kölsch (de Colonia)

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o

Rauchbier Steinbier (ahumada) Weizenbier o Weissbier (de trigo) o o

Estilo belga o Cerveza de abadía Bière d'abbaye. o Cerveza afrutada Bière aux fruits. Cerveza ambrée (Dorada) o Cerveza blanca o de trigo Bière blanche. o o Cerveza blonde Bière blonde. o Cerveza brune (Negra)

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o

o o o o o o o o o

double. (de doble fermentación) doble Bière especias) Cerveza épicée (con Cerveza rubia fuerte Bière blonde forte. Cerveza roja (de fermentación mixta) Cerveza de saison (de temporada) Cerveza scotch (de estilo escocés) Cerveza pils belga Cerveza trapista Bière trappiste. (hecha por monjes trapenses) Cerveza triple Bière tripel . (de triple fermentación) Cerveza Vieille brune (oscura añeja, más bien fermentación mixta entre alta y espontánea)

Algunas cervezas inglesas  Estilo británico Barley Wine (Vino de cebada) Bitter Brown Ale Irish Ale Indian Pale Ale o o o o o


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o o o o o

Mild Old Ale Porter Scottish Ale Stout

Fermentación baja      

Bock Export (Dortmunder) Pils Lager Schwarzbier Vienna

Fermentación espontánea     

Lambic Kriek Geuze Lambic aux fruits Cervezas tradicionales como en África (cerveza de sorgo) o en América Latina (cerveza a base de maíz como Tesgüino o Chicha)

Cerveza sin gluten Sus ingredientes son: Agua, trigo sarraceno, sirope de maíz, flor de lúpulo, extracto de lúpulo. El gluten es una proteína que se encuentra en los granos de trigo, cebada, centeno y posiblemente en la avena. Ciertas personas son alérgicas al gluten y no pueden tomar cerveza normal. Vé ase tambié n: Celiaquía, artículo sobre la enfermedad. Hay una cerveza especial del fabricante Bi-Aglut de sabor suave y muy agradable que no contiene gluten. Marcas y países de elaboración

Alemania      

Cerveza Altenmunster Cerveza Bamberg:Cerveza negra. Cerveza Beck´s Cerveza Bitburger :Cerveza rubia. Cerveza Dab:Cerveza rubia pilsen. Cerveza Erdinger :Cerveza de trigo turbia o Dunkel.


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Cerveza Franziskaner :Cerveza de trigo rubia o negra. Cerveza Fürstenberg:Cerveza rubia premium lager Selva Negra. Cerveza Hofbräu:Cerveza rubia original. Cerveza Hofmark :Cerveza rubia lager. Cerveza Holsten:Cerveza premium.

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Cerveza Lowen Löwenbräu Weisse:Cerveza de trigo rubia. Cerveza Paulaner :Cerveza de trigo rubia. Cerveza Radeberger :Cerveza rubia. Cerveza Reissdorf :Cerveza rubia Kolsch. Cerveza Schöfferhofer :Cerveza de trigo rubia o negra. Cerveza Warsteiner :Cerveza rubia. Cerveza Weltenburger :Cerveza de monasterio.

Argentina 

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Cerveza Quilmes Isenbeck Cerveza Schneider Cerveza Bieckert Cerveza Palermo Cerveza Andes

Australia Cerveza Foster´s:Cerveza rubia.

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Austria    

Cerveza Ottakringer Cerveza Wieselburger Cerveza Stiegl Cerveza Puntigamer

Bélgica Cerveza Augustijn:Cerveza rubia.

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Cerveza Chimay:Cerveza Belle-Vue Cerveza Trappist doble roja o azul. Cerveza Delirium Tremens:Cerveza especial. Cerveza Duvel:Cerveza rubia especial. Cerveza Grimbergen:Cerveza de abadía. Cerveza Hoegaarden:Cerveza blanca de trigo. Cerveza Judas:Cerveza exótica. Cerveza Jupiler :Cerveza más extendida por Bélgica


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Cerveza Kwak Cerveza Leffe:Cerveza rubia, roja o negra. Cerveza Rochefort:Cerveza trapense 10º. Cerveza Stella Artois Cerveza Te Deum

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Cerveza Westmalle:Cerveza trapense doble.

Brasil Cerveza Antártica Cerveza Brahma

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Chequia Cerveza Budejovicky  Cerveza Pilsner Urquell 

Chile        

Cerveza Baltica Cerveza Becker Cerveza Brahma Cerveza Cristal Cerveza Escudo Cerveza Kunstmann : elaborada en Valdivia, al sur del país Cerveza Mestra Cerveza Austral

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Cerveza Imperial Aysen Cerveza Dorada Cerveza Del Puerto

Colombia    

Cerveza Aguila Cerveza Aguila Light Cerveza Barena Cerveza Brava

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Colombia Cerveza Club Costeña Cerveza Leona Cerveza Peroni Cerveza Pilsen Cerveza Poker Cerveza Aguila Imperial


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Cuba Cerveza Palma Cristal

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Dinamarca Cerveza Carlsberg Cerveza Tuborg

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Ecuador Cerveza Pilsener (Ecuador)

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El Salvador Cerveza Pilsener

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Eslovenia Cerveza Laško Cerveza Union

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España Cerveza 1906:Cerveza extra.  Cerveza A.K.Damm.: Cerveza lager.  Cerveza Alhambra 

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Cerveza Cerveza Ámbar Amstel Cerveza Cruzcampo Cerveza Dorada Cerveza Estrella Damm Cerveza Estrella de Galicia Cerveza Estrella Levante Cerveza Keler Cerveza Mahou Cerveza Moritz Cerveza San Miguel

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Cerveza Voll-Damm:Cerveza Tropical extra doble malta.  Cerveza Yuste:Cerveza extra de abadía. 

Estados Unidos de América Cerveza Budweiser :Cerveza rubia. Cerveza Coors:Cerveza rubia.

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Cerveza Miller :Cerveza lager. Cerveza Great Lakes Cerveza Samuel Adams Cerveza Stone Brewing

Francia Cerveza Bierre du Demon:Cerveza especial.

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Guatemala Cerveza Gallo: cerveza de Maíz.

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Holanda 

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Bavaria:Cerveza Cerveza Buckler :Cerveza rubia. sin alcohol. Cerveza Grolsch:Cerveza rubia. Cerveza Heineken:Cerveza rubia. Cerveza La Trappe:Cerveza negra doble. Cerveza Rochefort:Cerveza trapense 10º.

Irlanda Cerveza Guiness:Cerveza negra. Cerveza Murphy´s:Cerveza roja.

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Japón    

Cerveza Asahi Cerveza Kirin Cerveza Sapporo Cerveza Suntory

México Cerveza Bohemia:cerveza clara de mucho sabor y alcoholosa ideal para

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acompañar carnes. Cerveza Corona(en España Coronita) Cerveza Dos Equis Cerveza Estrella Cerveza Indio


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Cerveza León Cerveza Modelo especial Cerveza Montejo Cerveza Negra Modelo Cerveza Nochebuena

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Cerveza Pacífico Sol Cerveza Superior Cerveza Tecate TJ Tijuana Beer Cerveza Victoria:La Victoria de México.

Panama Cerveza Atlas  Cerveza Balboa:Cerveza pilsener 

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Cerveza Panama Soberana

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Perú      

Cerveza Arequipeña:Tipo Pilsener y Cerveza Negra Cerveza Brahma Cerveza Cristal: Tipo Pilsener UCBJ Perú Cerveza Cusqueña:Tipo Pilsener y Cerveza Negra [Cerveza Iquiteña]:Tipo Pilsener en presentacion Clasica y Extra Cerveza Malta Polar : Cerveza Negra

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Callao Cerveza Pilsen Trujillo Cerveza Garza Real Cerveza Ucayalina:Tipo Pilsener Cerveza Andina

Puerto Rico Cerveza Medalla Light  Cerveza India 

Reino Unido Cerveza Bass:Cerveza negra.   Cerveza Marston´s: Cerveza bitter. Turquía Cerveza Efes:Cerveza rubia pilsener.

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Venezuela Cerveza Polar  Cerveza Regional  Cerveza Brahma 

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Cerveza Colonia Tovar

República Dominicana Cerveza Presidente:Cerveza rubia pilsener. Cerveza Bohemia:Cerveza rubia pilsener.

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Uruguay Cerveza Norteña:Tipo Pilsener  Cerveza Patricia:Tipo Pilsener y Porter 

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Cerveza Zillertal: Tipo Pilsen (Uruguay):Tipo pilsener Pilsener y Stout

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Fermentación butírica La fermentación butírica (descubierta por Louis Pasteur)se produce a partir de la lactosa o del ácido láctico con formación de ácido butírico y gas. Es característica de las bacterias del género Clostridium y se caracteriza por la aparición de olores pútridos y desagradables. La fermentación butírica es la conversión de los glúcidos en ácido butírico por acción de bacterias de la especie Clostridium butyricum en ausencia de oxígeno. Se puede producir durante el proceso de ensilado si la cantidad de azúcares en el pasto no es lo suficientemente grande como para producir una cantidad de ácido láctico que garantice un pH inferior a 5

Fermentación láctica Fermentación láctica se llama al proceso celular donde se utiliza glucosa para obtener energía y donde el producto de desecho es el ácido láctico. Este proceso lo realizan muchas bacterias (llamadas bacterias lácticas), algunos protozoos y ocurre en los tejidos animales, en ciertos protozoarios, hongos y bacterias. Un ejemplo de este tipo de fermentación es la acidificación de la leche . Ciertas bacterias(lactobacilos), al desarrollarse en la boba utilizan la lactosa(azúcar de leche) como fuente de energía. La lactosa, al fermentar, produce energía que es aprovechada por las bacterias y el ácido láctico es eliminado. La coagulación de la leche(cuajada) resulta de la precipitación de las proteínas de la leche, y ocurre por el descenso de pH debido a la presencia de ácido láctico. En ausencia de oxígeno, las células animales convierten el ácido pirúvico en ácido láctico.


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El ácido láctico puede ser un veneno celular. Cuando se acumula en las células musculares produce síntomas asociados con la fatiga muscular. El ácido láctico tiene excelentes propiedades conservantes de los alimentos. El ácido láctico se produce mediante la fermentación láctica. En condiciones de ausencia de oxígeno (anaerobias), la fermentación responde a la necesidad de la célula de generar la molécula de NAD+, que ha sido consumida en el proceso energético de la glucólisis. En la glucólisis la célula transforma y oxida la glucosa en un compuesto de tres átomos de carbono, el ácido pirúvico, obteniendo dos moléculas de ATP; sin embargo, en este proceso se emplean dos moléculas de NAD+ que actúan como aceptores de electrones y pasan a la forma NADH. Para que puedan tener lugar las reacciones de la glucólisis que producen energía es necesario restablecer el NAD+ por otra reacción. Los dos tipos de fermentación que se ilustran aquí son particularmente importantes ya que, sus subproductos – ácido láctico en el primer caso y etanol en el segundo-, son utilizados en la industria alimentaria. La fermentación se verifica el tejido muscular a causa de una el intensa actividad láctica motora,también no se produce unaen aportación adecuada cuando, de oxígeno que permita desarrollo de la respiración celular

Fermentación pútrida La fermentación pútrida es un tipo de fermentación que se lleva a cabo sin gasto de sustrato oxidante. Se basa en la degradación de sustratos de naturaleza proteica, para obtener productos malolientes como escatol, cadaverinas o indol. Algunas putrefacciones dan lugar a productos poco desagradables, que, por su fuerte aroma y sabor son utilizados en la fabricación de vinos y quesos, como la que lleva a cabo el Penicillum rocheforti, que es la causa de las manchas verdosas del queso roquefort


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Alimentos fermentados

Nattō, un alimento fermentado japonesa a base de soja.

Los alimentos fermentados son aquellos cuyo procesamiento involucra el crecimiento y actividad de microorganismos como mohos, bacterias o levaduras (hongos microscópicos). En esta categoría se encuentran el yogur , el miso, el kimchi, el chucrut y otros. La fermentación en alimentos seguramente fue descubierta en forma accidental, y gracias a esto se han podido conservar alimentos por largos períodos de tiempo. En la actualidad consumimos una gran variedad de alimentos que han sufrido un proceso de fermentación y que son familiares: el vino, la cerveza, la salsa de soya, el vinagre los quesos, el yogur y el pan. Beneficios de los alimentos fermentados

En países asiáticos como Japón y China, se atribuye la longevidad de su gente al consumo de alimentos sanos y beneficiosos para el cuerpo humano, como son los alimentos fermentados. Alimentos fermentados por regiones Mundialmente: alcohol, vino, vinagre, olivas, yogurt, pan, queso

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Carbón .


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El carbón o carbón mineral es una roca sedimentaria de color negro, muy rica en

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carbono, utilizada como combustible fósil. Suele localizarse bajo una capa de pizarra y sobre una capa de arena y arcilla. Se cree que la mayor parte del carbón se formó durante el período carbonífero (hace 280 a 345 millones de años).

Formación del carbón El carbón se origina por la descomposición de vegetales terrestres, hojas, maderas, cortezas, y esporas, que se acumulan en zonas pantanosas, lagunares o marinas, de poca profundidad. Los vegetales muertos se van acumulando en el fondo de una cuenca. Quedan cubiertos de agua y, por lo tanto, protegidos del aire que los destruiría. Comienza una lenta transformación por la acción de bacterias anaerobias, un tipo de microorganismos que no pueden vivir en presencia de oxígeno. Con el tiempo se produce un progresivo enriquecimiento en carbono. Posteriormente pueden cubrirse con depósitos arcillosos, lo que contribuirá al mantenimiento del ambiente anaerobio, adecuado para que continúe el proceso de carbonificación. Los geólogos estiman que una capa de carbón de un metro de espesor proviene de la transformación por el proceso de diagénesis de más de diez metros de limos carbonosos. Los depósitos de carbón están frecuentemente asociados con el mercurio. Hay otra teoría que explica que el carbón se forma con emanaciones continuas de gas metano en las profundidades de la tierra. En las cuencas carboníferas las capas de carbón están intercaladas con otras capas de rocas sedimentarias como areniscas, arcillas, conglomerados y, en algunos casos, rocas metamórficas como esquistos y pizarras. Esto se debe a la forma y el lugar donde se genera el carbón. Si, por ejemplo, un gran bosque está situado cerca del litoral y el mar invade la costa, el bosque queda progresivamente sumergido, por descenso del continente o por una transgresión marina, y los vegetales muertos y caídos se acumulan en la plataforma litoral.


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Si continúa el descenso del continente o la invasión del mar, el bosque queda totalmente inundado. Las zonas emergidas cercanas comienzan a erosionarse y los productos resultantes, arenas y arcillas, cubren los restos de los vegetales que se van transformando en carbón. Si se retira el mar, puede desarrollarse un nuevo bosque y comenzar otra vez el ciclo. En las cuencas hulleras se conservan, tanto en el carbón como en las rocas intercaladas, restos y marcas de vegetales terrestres que pertenecen a especies actualmente desaparecidas. El tamaño de las plantas y la exuberancia de la vegetación permiten deducir que el clima en el que se originó el carbón era probablemente clima tropical.

Tipos de carbón

Antracita (Ibbenbüren, Alemania) Existen diferentes tipos de carbones minerales en función del grado de carbonificación que haya experimentado la materia vegetal que originó el carbón. Estos van desde la turba, que es el menos y en quecon la materia vegetal muestraEsta pocaevolución alteración, hasta lade la antracita queevolucionado es el carbón mineral una mayor evolución. depende edad del carbón, así como de la profundidad y condiciones de presión, temperatura, entorno, etc., en las que la materia vegetal evolucionó hasta formar el carbón mineral. El rango de un carbón mineral se determina en función de criterios tales como su contenido en materia volátil, contenido en carbono fijo, humedad, poder calorífico, etc. Así, a mayor rango, mayor es el contenido en carbono fijo y mayor el poder calorífico, mientras que disminuyen su humedad natural y la cantidad de materia volátil. Existen varias clasificaciones de los carbones según su rango. Una de las más utilizadas divide a los carbones de mayor a menor rango en:       

Antracita Bituminoso bajo en volátiles Bituminoso medio en volátiles Bituminoso alto en volátiles Sub-bituminoso Lignito Turba


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La hulla es un carbón mineral de tipo bituminoso medio y alto en volátiles.

Producción y reservas

Reparto de la producción por países en 2007. Las reservas de carbón se encuentran muy repartidas, con 70 países con yacimientos aprovechables. Al ritmo actual de consumo se calcula que existen reservas seguras para 133 años, pory42 60 del petróleo 67% de las reservas de petróleo el y66% de las de gasyseel gas, respectivamente. encuentran en Oriente Además, Medio y el Rusia. El hombre extrae carbón desde la Edad Media. En los yacimientos poco profundos la explotación es a cielo abierto. Sin embargo, por lo general las explotaciones de carbón se hacen con minería subterránea ya que la mayoría de las capas se encuentran a cientos de metros de profundidad.


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Mina de carbón a cielo abierto en Garzweiler, Alemania. Panorámica en alta resolución.

Aplicaciones Evolución del consumo mundial de carbón 1984-2004. El carbón suministra el 25% de la energía primaria consumida en el mundo, sólo por detrás del petróleo. Además es de las primeras fuentes de energía eléctrica, con 40% de la producción mundial (datos de 2006). Las aplicaciones principales del carbón son: 1. Generación de energía eléctrica. Las centrales térmicas de carbón pulverizado constituyen la principal fuente mundial de energía eléctrica. En los últimos años se han desarrollado otros tipos de centrales que tratan de aumentar el rendimiento y reducir las emisiones contaminantes, entre ellas las centrales de lecho fluido a presión. Otra tecnología en auge es la de los ciclos combinados que utilizan como combustible gas de síntesis obtenido mediante la gasificación del carbón. 2. Coque. El coque es el producto de la pirólisis del carbón en ausencia de aire. Es utilizado como combustible y reductor en distintas industrias, principalmente en los altos hornos (coque siderúrgico). Dos tercios del acero mundial se producen utilizando coque de carbón, consumiendo en ello 12% de la producción mundial de carbón (cifras de 2003). 3. Siderurgia. Mezclando minerales de hierro con carbón se obtiene una aleación en la que el hierro se enriquece en carbono, obteniendo mayor resistencia y elasticidad. Dependiendo de la cantidad de carbono, se obtiene: 1. Hierro dulce: menos del 0,2 % de carbono 2. Acero: entre 0,2% y 1,2% de carbono 3. Fundición: más del 1,2% de carbono 4. Industrias varias. Se utiliza en las fábricas que necesitan mucha energía en sus procesos, como las fábricas de cemento y de ladrillos. 5. Uso doméstico. Históricamente el primer uso del carbón fue como combustible doméstico. Aún hoy sigue siendo usado para calefacción, principalmente en los


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países en vías de desarrollo, mientras que en los países desarrollados ha sido desplazados por otras fuentes más limpias de calor (gas natural, propano, butano, energía eléctrica) para rebajar el índice de contaminación. 6. Carboquímica. La carboquímica es practicada principalmente en África del Sur y China. Mediante el proceso de gasificación se obtiene del carbón un gas llamado gas de síntesis, compuesto principalmente hidrógeno y monóxido en de numerosos carbono. El síntesis es una materia prima básicade que puede transformarse productos químicos de interés como, por ejemplo: 1. Amoniaco 2. Metanol 3. Gasolina y gasoleo de automoción a través del proceso Fischer-Tropsch (proceso químico para la producción de hidrocarburos líquidos a partir de gas de síntesis, CO y H2) 7. Petróleo sintético. Mediante el proceso de licuefacción directa, el carbón puede ser transformado en un crudo similar al petróleo. La licuefacción directa fue practicada ampliamente en Alemania durante la Segunda Guerra Mundial pero en la actualidad no existe ninguna planta de escala industrial en el mundo. Estas dos últimas aplicaciones antiguas son muy contaminantes y requieren mucha energía, desperdiciando así un tercio del balance energético global. Debido a la crisis del petróleo se han vuelto a utilizar.

Carbón vegetal

Carbón vegetal. El carbón vegetal es un material combustible sólido, frágil y poroso con un alto contenido en carbono (del orden del 80%). Se produce por calentamiento de residuos vegetales, hasta temperaturas que oscilan entre 400 y 700 °C, en ausencia de aire. El poder calorífico del carbón vegetal oscila entre 29.000 y 35.000 kJ/kg, y es muy superior al de la madera, que oscila entre 12.000 y 21.000 kJ/kg.


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Hace un siglo, en zonas rurales era común ver la figura del carbonero, oficio ahora en vías de extinción, cuyo trabajo consistía en cubrir totalmente enormes pilas de leña con musgo y ramas tiernas. Luego prendía la leña (parte inferior), y dejaba que se quemara durante días. Luego, subía hasta la cima de la pila y pisaba. Cuando la capa estabaelestable y no combustible. temblaba, señal demuchos que todomurieron estaba secado abría la pila y obtenía apreciado Pero al caerylaendurecido, pila, todavía sin endurecer, lo cual convertía la profesión en un oficio arriesgado. Su trabajo se dividía en dos tareas: la tala de la madera y su transporte hacia la zona de carboneo, y el montaje de las pilas y el control del proceso de carbonización. El sueldo se repartía equitativamente entre estas dos tareas realizadas. Según su procedencia tenía diversos nombres: carbón de encina, cisco de roble, picón, ..., cada uno de los cuales tenía una aplicación característica. Uno de los lugares con tradición histórica en su elaboración es Santa Cruz de Yanguas, un pequeño pueblo al Norte de Soria, España.

Usos

El carbón vegetal es quizás el primer material de carbón utilizado por el hombre y su uso data probablemente desde el mismo momento en que se comienza a utilizar el fuego; dado que los trozos de madera carbonizada que quedarían en algunas hogueras pueden considerarse un carbón vegetal rudimentario. de que muchas pinturas rupestres de hace más de 15.000 añosDe el hecho, carbón existen vegetal pruebas se utilizaba paraenmarcar el contorno de las figuras, además de usarse como pigmento de color negro cuando se mezclaba con grasa, sangre o cola de pescado. El carbón vegetal se usa mayoritariamente como combustible, no solo de uso doméstico sino también industrial, especialmente en los países en vías de desarrollo. La producción de carbón vegetal tiene un importante impacto ambiental que es necesario disminuir.

Forja del hierro Otro uso fundamental del carbón vegetal en la historia la humanidad su empleo en la metalurgia. La metalurgia el hierro, comenzada ya unosde1.200 años a.C. es y que se desarrolla en Europa durante la ―edad del hierro‖ (700 a. C. hasta el 68 d. C.), no hubiese sido posible sin el carbón vegetal ya que las elevadas temperaturas que se requieren para fundir los minerales no pueden alcanzarse utilizando simplemente madera o los combustibles de la edad del hierro. Además, el carbono que contiene el carbón vegetal actúa como reductor de los óxidos del metal que forman los minerales y con la técnica apropiada parte de este carbono puede alearse con el hierro para dar lugar al acero, mucho más duro que el hierro,


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lo cual fue fundamental en el desarrollo de armas y herramientas más resistentes. Era el combustible utilizado en la llamada forja catalana, para la producción de acero. El uso del carbón vegetal en metalurgia ha perdurado hasta nuestros días, aunque otros combustibles como el coque metalúrgico lo han reemplazado casi por completo, en la actualidad y especialmente en países y economías desarrollo existe un resurgimiento delcon usoabundantes del carbón recursos vegetal enforestales metalurgia, dado que en además su uso representa, al menos en principio, un menor impacto ambiental que el del coque metalúrgico. El carbono se puede encontrar en las aleaciones hierro-carbono, tanto en estado ligado (Fe3C, cementita), como en estado libre (C). De una forma genérica, al aumentar el porcentaje en carbono, las aleaciones Fe-C aumentan su dureza y rigidez y pierden ductilidad. Se considera que una aleación de hierro es un acero si contiene menos de un 2 % de carbono, si el porcentaje es mayor recibe el nombre de fundición.

Otras aplicaciones Otra de lasdeaplicaciones del carbón vegetal es la fabricación de pólvora.un La13% pólvora negra se compone un 75% de salitre (nitrato de potasio), un 12% de azufre y de carbón vegetal. Estos ingredientes al quemarse producen un gas que tiende a ocupar un volumen 400 veces mayor que la mezcla original, produciendo una fuerte presión en las paredes del recipiente que los contiene. Dado que el carbón vegetal es un material poroso, otra de sus aplicaciones es su uso como adsorbente (capacidad de atrapar moléculas o iones). Así, se sabe que la madera carbonizada se usaba como adsorbente médico en el antiguo Egipto y que en el año 400 a. C. Hipócrates recomendaba filtrar con carbón el agua para beber. El carbón vegetal no posee una textura porosa tan desarrollada como la de los carbones activados. No obstante, resulta más simple barato decon producir, por lo activados, que a pesarsedeutiliza ser unenadsorbente relativamente mediocre, si seycompara los carbones determinadas aplicaciones que no requieren de una gran capacidad de adsorción. También se usa para adsorber moléculas de un tamaño relativamente grande (como los colorantes), dado que la mayoría de la porosidad de los carbones vegetales está dentro del campo de los macroporos (anchura del poro > 50 nm). Una aplicación relativamente importante es la clarificación de bebidas alcohólicas como el vino, cerveza, whisky, etc.


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DESTILACION DESTRUCTIVA DEL CARBON Cuando el carbón es sometido a la temperatura entre los 500 y 1000 ºC, sin entrar en contacto con el aire, se convierten una gran cantidad de productos líquidos, gaseosos y sólidos. La carbonización entre los 400 y 700ºC se llama a baja temperatura cuyos productos líquidos son mayores que los gaseosos. La carbonización a alta temperatura por encima de los 700ºC produce: Líquidos : agua, alquitrán y aceite crudo ligero. Gases: hidrógeno, acetileno, metano anhídrido carbónico, monóxido de carbono, ácido sulfíhidrico, amoniaco y nitrógeno. Sólidos: coque La teoría de la pirolisis del carbón es : -

Por debajo de los 200ºC los en laces alifáticos –c-c- se rompen primero.

-

las uniones C-H se rompen alrededor de los 600ºC.

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por encima de los 600ºC se produce la eliminación de los complejos heterocíclicos y la aromatización. Se desprenden agua, monóxido de carbono, metano y otros hidrocarburos.

Los principales productos que se obtienen de la destilación del carbón son: Aceite ligero Naftas solventes : Indeno, Seudo cumeno, Mesitileno, Estireno Xiloles industriales : Ortxileno, metaxileno, paraxileno. Toluoles industriales : Tolueno Benzoles Industriales : Benzoles Precursores : Ciclopentano Alquitrán de Hulla Coque bituminoso


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Breas industriales Alquitrán para carreteras Alquitranes refinados Fluorenos Acenafteno Óxido de difenilo Alfametil nafteno Betametilnafteno Antraceno crudo: fenantreno, antraceno, carbazol. Naftaleno crudo Acidos de alquitrán : Fenol, ortocresol, metacresol, paracresol, 3-5-xilenol Bases de alquitán : Piridina, alfapicolina, betapicolina, gamapicolina, 2,6-lutidina, quinolina. Aceites ácidos de alquitrán Creosota Aceites de brea Gas de Coque: Tiocianato, de amonio, azufre de flotación. El carbónsulfato activado. Obtención y caracterización. El carbón activado es un material poroso preparado por la carbonización y activación de materiales orgánicos, especialmente de origen vegetal, hullas, lignitos y turbas, con el fin de obtener un alto grado de porosidad y una importante superficie intraparticular. La elevada superficie específica facilita la adsorción física de gases y vapores de mezclas gaseosas o sustancias dispersas en líquidos. La actividad del carbón activado en los procesos de adsorción viene dada fundamentalmente, por la naturaleza de la materia prima y el proceso de activación utilizado en la producción del mismo. Su capacidad adsorbente se ve muy favorecida por la estructura porosa y la interacción con adsorbatos polares y no polares, dada su estructura química, además las reacciones químicas en su superficie están influenciadas por centros activos, dislocaciones y discontinuidades, donde los carbones tienen electrones desapareados y valencias insaturadas presentando mayor energía potencial. Estructura porosa. Basándose en la difracción de rayos X, propuso dos tipos de estructuras para el carbón activado. El primer tipo de estructura está formado por microcristalitas que en dos planos son semejantes al grafito constituido por capas paralelas de átomos de carbono ordenadas hexagonalmente, mientras que el segundo tipo de estructura se describe como un retículo tridimensional de hexágonos de carbono desordenados como resultado del ordenamiento al azar de las estructuras bencénicas condensadas que se forman durante la carbonización. Entre los microcristales que constituyen el carbón, existen huecos o espacios vacíos los cuales se denominan poros. El área superficial total de estos poros, incluida el área de sus paredes, es muy amplia, siendo la principal razón de su gran capacidad de adsorción. De acuerdo con la terminología de la IUPAC, los poros cuyo tamaño no excede de 2 nm son llamados microporos, que son donde ocurre el fenómeno de adsorción en mayor medida, los que exceden de 50 nm son llamados macroporos, éstos juegan un papel importante en el transporte del adsorbato a través de los mesoporos hasta los microporos, los mesoporos son de tamaño intermedio a los valores mencionados (entre 2 y 50 nm). El volumen de los microporos es en general mayor de 0,2 cm3/g pudiendo alcanzar elevados valores de área de superficie específica interna. Aplicaciones del carbón activado. El carbón activado tiene una amplia gama de aplicaciones tanto en polvo como granular en medio líquido y gaseoso.


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Sus aplicaciones en medio líquido abarca la decoloración de licores de azúcar, potabilización de aguas (eliminación de olor, color, sustancias químicas, bacterias, tratamientos de aguas residuales, decloración de aguas para su uso en la fabricación de bebidas refrescantes, decoloración y mejora de bebidas alcohólicas (vinos, rones), purificación de grasas y aceites comestibles, purificación de proteínas, como medicamento en la desintoxicación de personas, purificación de plasma sanguíneo, separación de elementos metálicos (oro, plata), entre otras. Por su parte en medioantigás, gaseosoprotección encuentra antirradiactiva sus aplicaciones el almacenamiento y separación de gases, en máscaras enenplantas nucleares, desodorizante de productos alimenticios, además hoy tiene amplias perspectivas de aplicación como soporte catalítico y como catalizador. Entre otras aplicaciones, de forma general, se pueden mencionar su utilización en filtros de cigarrillos y plantillas de calzados, entre otros. En general, el carbón pulverizado se aplica en medio líquido mientras el granulado puede ser aplicado en ambos medios. Preparación de los carbones activados. El carbón producto de la pirolisis es prácticamente inactivo, con área superficial específica del orden de unos pocos metros cuadrados por gramo, mientras que un adsorbente con una porosidad desarrollada y una correspondiente amplia área superficial es sólo posible por la activación del material carbonizado, por gasificación parcial, con un activante como: vapor de agua, dióxido de carbono o mezclas de ambos y otras sustancias químicas, aunque el vapor de agua es el agente activante más usado en las plantas industriales. Activación física. El proceso se inicia con la etapa de carbonización, de modo que se logre la deshidratación y la desvolatilización de forma controlada, obteniéndose un carbonizado con elevado por ciento en carbono fijo y una estructura porosa inicial. Durante la carbonización los elementos no carbonosos, como el hidrógeno y oxígeno, presentes en la materia prima, son eliminados en parte por la pirólisis del material y los átomos de carbono se organizan en estructuras microcristalinas conocidas como ―cristalitas grafíticas elementales‖. Entre estos microcristales hay espacios libres, debido a que su

ordenamiento es irregular. Estos espacios o intersticios son bloqueados por carbono amorfo, alquitranes y otros residuos de la descomposición pirolítica del material celulósico. Como resultado de ello los carbones producto de la carbonización sólo presentan una pequeña capacidad de adsorción aumentándose esta capacidad a través del proceso de activación. La activación se realiza en una segunda etapa a temperaturas entre 800 y 1100 ºC en presencia de un oxidante como agente activante que puede ser CO2 y vapor de agua. La oxidación del carbón amorfo y la gasificación no uniforme de los microcristales conduce, en la primera fase de activación, a la formación de nuevos poros, o sea, al desarrollo de una estructura microporosa. Se puede ver que hay una gran relación entre la capacidad de adsorción, como función del desarrollo de la estructura porosa, y la gasificación del material carbonoso. Por tanto el término ―pérdida por combustión‖ (burn off) se usa como una medida del grado de activación e indica el por

ciento en peso de decrecimiento del material durante la activación. Según Dubinin, para pérdidas por combustión menores del 50 % se obtienen carbones activados microporosos, si la pérdida por combustión es mayor del 75 % se obtiene un carbón macroporoso, si la pérdida por combustión está entre el 50 y 75 % el producto obtenido es una mezcla de estructura micro y macroporosa . Activación química. Este proceso se desarrolla en una sola etapa, calentando en atmósfera inerte una mezcla del agente activante con el material de partida. Las sustancias más usadas son: ácido fosfórico (H3PO4), Cloruro de cinc ( ZnCl2), ácido sulfúrico (H2SO4), aunque también se han usado sulfuros y


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tiocianatos de potasio, cloruros de calcio y magnesio, hidróxidos de metales alcalinos, entre otras sustancias, siempre en dependencia de la materia prima original a utilizar y el mayor o menor volumen de poros de un tipo o de otro que se quiera obtener. Entre las materias primas de origen vegetal se utiliza fundamentalmente aserrín de madera y como agente activante el ácido fosfórico (H3PO4). Considerando que el aserrín es un desecho y el activante se puede recuperar, hace al proceso comercialmente viable, aunque también se utilizan otras primas como los carbones minerales. El formando proceso involucra el mezclado materia primamaterias original con el agente activante (deshidratante), una pasta que luego de es lasecada y carbonizada en un horno, a una temperatura entre 200 y 650 ºC, ocurriendo una deshidratación con el resultado final de la creación de una estructura porosa y una ampliación del área superficial. Los parámetros fundamentales que controlan el proceso de activación química y el producto a obtener son: la relación de impregnación, la temperatura de activación y el tiempo de residencia. La dependencia de la estructura del carbón con estas variables puede ser seguida por los cambios en las formas de las isotermas de adsorción.

INDUSTRIA FARMACEUTICA La industria farmacéutica es un importante elemento de los sistemas de asistencia sanitaria de todo el mundo; está constituida por numerosas organizaciones públicas y privadas dedicadas al descubrimiento, desarrollo, fabricación y comercialización de medicamentos para la salud humana y animal. Su fundamento es la investigación y desarrollo (I+D) de medicamentos para prevenir o tratar las diversas enfermedades y alteraciones. Son muchos los factores dinámicos científicos, sociales y económicos que configuran la industria farmacéutica. Algunas compañías farmacéuticas trabajan tanto en los mercados nacionales como en los multinacionales. En todo caso, sus actividades están sometidas a leyes, reglamentos y políticas aplicables al desarrollo y aprobación de fármacos, la fabricación y control de calidad, la comercialización y las ventas . Investigadores, tanto de instituciones públicas como del sector privado, médicos y farmacéuticos, así como la opinión pública, influyen en la industria farmacéutica. Los proveedores dede asistencia sanitaria (p. farmacias ej., médicos, odontólogos, enfermeras, farmacéuticos y veterinarios) hospitales, clínicas, y consultas privadas pueden prescribir fármacos o recomendar cómo dispensarlos. La industria farmacéutica requiere la inversión de grandes capitales debido a los gastos asociados a la I+D, la autorización de comercialización, la fabricación, la garantía y el control de calidad, la comercialización y las ventas. • Sector que fabrica y prepara productos químicos medicinales para la prevención o tratamiento de las enfermedades, como pastillas, cápsulas o sobres para administración oral, soluciones para inyección, vacunas, óvulos y supositorioscaramelos, jarabes, aerosoles dosificados, de gotas para la nariz, orejas u ojos, o de cremas, pomadas y lociones aplicadas sobre la piel. También fabrican anestésicos y medios de contraste utilizados para visualizar estructuras corporales mediante rayos X o resonancia magnética nuclear (RMN).

Características de la industria Farmacéutica • Producción en pequeñas cantidades de productos químicos de alto valor. • Crecimiento acelerado de productos químicos. • Uso de la química orgánica clásica. • Es la industria que hace más uso de los procesos por lotes.


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• Orientada técnicamente, hasta los vendedores deben estar capacitados. • Los productos se identifican por su marca o su nombre genérico, ejem. La

tetraciclina es su nombre genérico y con su nombre comercial se le conoce como Acromicina, Sumicina, Tetracina, Hostaciclina, Steclin, Panamicina, Tetrabón y Ambramicina. • • • • • • • •

Retos de laenIndustria Farmacéutica Los gastos investigación así como los de promoción son muy elevados El alto costo del cuidado de la salud El largo tiempo requerido para producir un nuevo medicamento Las dificultades con el suministro de los servicios. La desigualdad de los planes de beneficio con los medicamentos Las nuevas tecnologías complejas La tercera edad que conduce a enfermedades crónicas y degenerativas. La baja disponibilidad de médicos y otro personal de salud Categorías Farmacológicas

Un medicamento es uno o más fármacos, integrados en una forma farmacéutica, presentado para expendio y uso industrial o clínico, y destinado para su utilización en las personas o en los animales, dotado de propiedades que permitan el mejor efecto


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farmacológico de sus componentes con el fin de prevenir, aliviar o mejorar enfermedades, o para modificar estados fisiológicos. Las formas de administración de los medicamentos pueden ser : Sublingual, parenteral, vía intravenosa, vía intraarterial, vía intramuscular, vía subcutánea, vía rectal.

Propiedades de un Medicamento. • Debe ser inocuo y sin efectos colaterales. • Dosis necesaria y en medida aceptable y no requerir una administración muy frecuente en un período demasiado prolongado. • Su eficiencia no debe verse reducida por los líquidos corporales, los exudados, las proteínas del plasma y las enzimas tisulares. • Debe ser estable y capaz de ser almacenado durante mucho tiempo, aún en climas extremos. • Debe ser posible administrarlo en varias formas: tabletas, cápsulas duras, líquidos, jarabes, supositorios, ungüentos, y soluciones para inyecciones intravenosa e intramuscular ANTIBIOTICOS Un antibiótico es una sustancia química producida por un ser vivo o derivada sintética de ella que mata o impide el crecimiento de ciertas clases de microorganismos sensibles, generalmente bacterias. Los antibióticos se utilizan en medicina humana, animal u horticultura para tratar infecciones provocadas por gérmenes. Normalmente los antibióticos presentan toxicidad selectiva, siendo muy superior para los organismos invasores que para los animales o los seres humanos que los hospedan, aunque ocasionalmente puede producirse una reacción adversa medicamentosa, como afectar a la flora bacteriana normal del organismo. Loslocales antibióticos generalmente a las defensas de unantibiótico individuo hasta que las respuestas sean suficientes paraayudan controlar la infección. Un es bacteriostático si impide el crecimiento de los gérmenes, y bactericida si los destruye, pudiendo generar también ambos efectos, según los casos.

Clases de antibióticos Atendiendo a la relación entre actividad y concentración, se puede hablar de tres categorías de antimicrobianos: Los que producen una acción bactericida poco relacionada con la concentración.

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Estoque ocurre con actividad los betalactámicos y los glucopéptidos. Los poseen bactericida dependiente de la concentración, como los

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aminoglucósidos y las fluoroquinolonas. Los que se comportan preferentemente como bacteriostáticos como los macrólidos,

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tetraciclinas y cloranfenicol.


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Criterios para el uso de antibióticos

Los antibióticos sólo deben ser usados bajo observación y prescripción de un especialista de la salud autorizado. En general no se puede consumir alcohol durante la terapia antibiótica, pues aunque no inhibe la acción del antibiótico en la mayoría de los casos, produce efectos muy similares a los de los antibióticos, potenciando el efecto indeseable de lassecundarios reacciones adversas. Otras consideraciones a tomar antes de la prescripción de antibióticos son: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Conocimiento bibliográfico, para dar tratamiento empírico. Cultivo y antibiograma (búsqueda de la sensibilidad de antibióticos). Biodisponibilidad. Edad y peso del paciente. Embarazo y lactancia. Enfermedades concomitantes.

7. Vía Alergias. 8. de administración. 9. Condiciones generales del paciente. 10. Dosificación del medicamento. 11. Duración del tratamiento. 12. Gravedad del caso. 13. Estado inmunológico del paciente. 14. Disponibilidad del medicamento en la comunidad. Efectos adversos

Los posiblesutilizado efectos como secundarios del usoEstas de antibióticos son variados dependen tanto del antibiótico del paciente. consecuencias adversasypueden incluir fiebre y náuseas, así como ciertas reacciones alérgicas. Uno de los efectos secundarios más comunes es la diarrea; ésta usualmente sobreviene cuando el antibiótico perturba el balance normal de la microbiota microbiana intestinal y la bacteria anaeróbica Clostridium difficile prolifera. Este tipo de perturbaciones no son exclusivas del sistema digestivo, pues alteran, por ejemplo, la microbiota vaginal como en el caso de la infección por el hongo Candida (candidiasis). La interacción medicamentosa con otros fármacos puede provocar otros efectos secundarios como, por ejemplo, un elevado riesgo de daño de un tendón cuando se combinan antibióticos del grupo de las quinolonas y un corticoesteroide sistémico. Abuso de los antibióticos

Las formas usuales de abuso de los antibióticos incluyen la toma de antibióticos para una enfermedad no infecciosa o infección no bacteriana con fiebre, en particular el uso de antibióticos durante una infección viral, como un catarro o una gripe; así como la administración incompleta del antibiótico, generalmente debido a que el paciente se siente mejor una vez que la infección comienza a ceder. Estas situaciones pueden facilitar la aparición de poblaciones bacterianas que desarrollen resistencia antibiótica.


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Resistencia a los antibióticos

La resistencia a antibióticos ocurre por uno de cuatro posibles mecanismos: La inactivación o modificación del medicamento, 1. 2. 3. 4.

Alteración del del antibiótico, de lasitio rutadiana metabólica inhibida por el antibiótico, Producción de mecanismos que diluyen o reducen la acumulación del antibiótico. Producción de mecanismos que diluyen o reducen la acumulación del antibiótico.


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Topicos Del Curso de Tecnologia de Procesos i

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