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Diseño de una planta de licor a partir de sorgo
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DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
DEPARTAMENTO DE DISEÑO Y CONTROL DE PROCESO
CATEDRA DE DISEÑO
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
LICORES GUÁRICO
Coordinador: Elaborado por:
Prof.: Oropeza, Leonardo Alayón, Daniela
González, Anmary
Tutor Industrial: Randelli, María Gabriela
Ing. Pérez Arnoldo
Tutor Académico:
Prof.: Oropeza Leonardo
Ciudad Universitaria, Julio 2010
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
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TABLA DE CONTENIDO
I.1. SUMARIO EJECUTIVO…………………………………………………………4
I.1.1. Resumen…………………………………………………………………………..4
I.2. BASES DE DISEÑO………………………………………………………………6
I.2.1. Ubicación de la Planta…………………………………………………………….6
I.2.2. Capacidad de la Planta…………………………………………………………….6
I.2.3. Características de la Materia Prima……………………………………………….7
I.2.4. Características de los Insumos…………………………………………………….9
I.2.5. Especificaciones del Producto Final……………………………………………..11
I.2.6. Características de los Servicio…………………………………………………...12
I.2.7. Factor de Servicio………………………………………………………………..14
I.2.8. Manejo de Efluentes……………………………………………………………..15
I.2.9. Requerimientos de Almacén……………………………………………………..15
I.2.10. Condiciones del Sitio…………………………………………………………...16
I.2.11. Normativa Aplicable............................................................................................17
I.3. FILOSOFÍA DEL DISEÑO...................................................................................17
I.3.1. Sobre Diseño de Equipos………………………………………………………...17
I.3.2. Flexibilidad Operaciones.......................................................................................18
I.3.3. Expansiones Futuras……………………………………………………………..18
I.3.4. Filosofía de Control……………………………………………………………...18
I.4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO…………………………………………………18
I.5. SELECCIÓN DE LA TECNOLOGÍA.....................................................................19
I.6. DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO……………………………………….19
I.7. DIAGRAMA DE TUBERÍAS DE INSTRUMENTACIÓN………………………19
I.8. LISTA DE EQUIPOS DEL PROCESO…………………………………………...20
I.9. LISTA DE TUBERÍAS……………………………………………………………20
I.10. LISTA DE INSTRUMENTOS...............................................................................20
I.11. DISEÑO DE EQUIPOS.........................................................................................20
I.12. EVALUACIÓN ECONÓMICA………………………………………………….21
I.13. HOJAS DE ESPECÍFICACIONES.......................................................................21
I.14. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES………………………………….21
I.15. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS…………………………………………...22
II. DIAGRAMA DE PROCESOS...............................................................................23
II.1. Descripción del Proceso…………………………………………………………..24
II.2. Diagrama de Bloques del Proceso………………………………………………...28
II.3. Diagrama de Flujo de Procesos…………………………………………………...30
II.4. Balance de Masa…………………………………………………………………..42
III. SELECCIÓN DE LA TECNOLOGÍA…………………………………………47
IV. DIAGRAMA DE TUBERÍAS DE INSTRUMENTACIÓN…………………...53
V. LISTA DE EQUIPOS DE PROCESO…………………………………………...66
VI. LISTA DE TUBERÍAS…………………………………………………………..72
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
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VII. LISTA DE INSTRUMENTACIÓN……………………………………………76
VII.1. Lista de Controladores………………………………………………………….77
VII.2. Lista de Transmisores…………………………………………………………..78
VII.3. Lista de Elementos Finales de Control…………………………………………80
VII.4. Estrategias de Control……………….………………………………………….81
VIII. DISEÑO DE EQUIPOS………………………………………………………..84
VIII.1. Criterios y Especificaciones de Diseño………………………………………...85
VIII.1.1. Licuefactor…………………………………………………………………...85
VIII.1.2. Sacarificador…………………………………………………………………87
VIII.1.3. Fermentador………………………………………………………………….89
VIII.1.4. Columna de Destilación……………………………………………………...91
IX. EVALUCACIÓN ECONÓMICA……………………………………………….93
X. ANEXOS…………………………………………………………………………111
X.1. Cálculos tipo para el diseño del Licuefactor……………………………………112
X.2. Cálculos tipo para el diseño del Sacarificador………………………………….115
X.3. Cálculos tipo para el diseño del Fermentador......................................................119
X.4. Cálculos tipo para el diseño de la Columna…………………………………….122
XI. BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………….126
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
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I. SUMARIO EJECUTIVO
I.1.RESUMEN
Desde hace 5000 años a.C, se produce el alcohol etílico con diferentes fines. En un
principio cuando nuestros antepasados descubrieron el proceso de fermentación de
ciertas frutas, por ejemplo las uvas para la obtención de vino, el cual es una bebida
consumida a nivel mundial y es parte de la cultura en muchos países que se sirva para
acompañar los almuerzos y las cenas como una tradición que ha transcurrido entre
generaciones. Las bebidas alcohólicas son también empleadas en fiestas o reuniones
para la celebración de eventos importantes. Muchos países se caracterizan a nivel
mundial por la producción de licores obtenidos a partir de productos agrícolas que más
se cosechan en esas regiones.
Con el fin de elaborar una bebida que identifique al país, o para ser más específicos al
Estado Guárico, se elaborará un licor característico de la región, a partir de sorgo
(cereal) que en su mayoría se consigue en dicho estado; ya que su producción anual
representa el 62% del total de la producción agrícola nacional y le sigue el Estado
Portuguesa. (htt://WWW.scielo.com/sorgogranifero.)
El Sorgo, es un cereal originario de la India y la zona central de África. De hecho en
estas regiones y también en China, es un alimento básico de la dieta de millones de
personas. Sin embargo, los países desarrollados no incluyen el sorgo en su alimentación
sino que lo emplean como forraje para el alimento del ganado. El sorgo es uno de los
cereales más resistentes a las sequías y posee un gran número de variedades, y su
composición es muy similar a la del maíz.
El objetivo principal de este proyecto de diseño es el de la producción de alcohol, a
partir del sorgo, para luego elaborar licores dulce saborizados, con esencias de vainilla,
canela, y coco.
También, con el fin de fomentar la agricultura en nuestro país, particularmente la
siembra de sorgo, el cual como ya se había mencionado antes, es resistente a sequías, y
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en vista de los recientes cambios climáticos, que han afectado la producción de maíz, el
sorgo por sus propiedades representa una alternativa rentable a la sustitución del maíz
como cereal.
Otro objetivo muy importante planteado, es vender una gran parte del etanol que se
produzca a las industrias venezolanas, ya que nuestro país importa 25 millones litros al
mes de etanol, empleados para la oxigenación de la gasolina.
La idea principal de utilizar el sorgo (Sorghum bicolor) L. Moench como materia prima
para la producción de etanol es fomentar el cultivo de este cereal en el país,
específicamente en el estado Guárico, generar un bajo impacto ambiental y evitar el uso
del maíz en este proceso para no afectar la disponibilidad de alimentos para los
venezolanos. (htt://WWW.scielo.com/sorgogranifero.)
Se debe destacar que la producción de alimentos para ganado a partir del sorgo no será
afectada por esta nueva aplicación, ya que uno de los efluentes sólidos resultantes del
proceso de fabricación de licor será destinado a la producción de dichos alimentos.
Con el fin de cumplir los objetivos planteados, en el siguiente trabajo se presenta, el
diseño de una planta de producción de etanol a partir de sorgo. Para ello se realizó una
investigación práctica y teórica, para el desarrollo del diseño de una planta productora
de etanol para elaborar licor: Licores Guárico. También se elaboraron los documentos
de ingeniería requeridos para el diseño de una planta, como lo son: diagramas de flujos
de proceso, diagramas de tuberías de instrumentación, lista de equipos, tuberías y
estrategias de control, dimensionamiento y especificación de equipos.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
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I.2 BASES DEL DISEÑO
I.2.1.Ubicación de la planta
La planta será ubicada en Calabozo; estado Guárico, debido a que esta región es el
mayor productor nacional de sorgo, lo que garantiza la cercanía a la materia prima.
Además, las condiciones de las vías de acceso facilitan la adquisición de insumos y la
distribución del producto final.
Figura 1. Mapa actual del Estado Guárico.
I.2.2.Capacidad de la Planta
La capacidad de la planta se estimó en función de la cantidad de etanol que se puede
producir en nuestro país a partir del sorgo, sin afectar a la industria de alimentos para
animales.
Se requerirán de 4 toneladas de sorgo diario para producir 2 metros cúbicos diarios de
etanol, anual se producirá 700 metros cúbicos a partir de 14.000 toneladas de sorgo. La
producción de sorgo en Venezuela por año es de 528.000 toneladas, de las cuales un
60% de esa producción pertenece al estado Guárico. La cantidad de sorgo que se
empleará no es representativo y por tanto no afectará a otras industrias que empleen este
cereal. (http://www.a-venezuela.com/mapas/map/html/estados/guarico.html)
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
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Para un aumento de la producción de sorgo la planta estima aumentar su capacidad para
lograr cubrir las necesidades de etanol del país.
I.2.3.Características y Condiciones de la Materia Prima
La materia prima a utilizar es el Sorgo ((Sorghum bicolor) L. Moench), cereal originario
de la India y la zona central de África. Se conoce bajo varios nombres: mijo grande y
maíz de Guinea en África occidental, kafir en África austral, duró en el Sudán, mtama
en África oriental, iowar en la India y kaoliang en China. En los Estados Unidos se
suele denominar milo o milo maíz.
El sorgo pertenece a la familia Andropogonae de la familia herbácea Poaceae. La caña
de azúcar (Saccharum officinarum) forma parte de esta tribu y es pariente próximo del
sorgo. El género Sorghum se caracteriza por espiguillas que nacen a pares. El sorgo se
trata normalmente como una planta anual, pero puede cosecharse varias veces al año.
En Venezuela se acostumbran a producir dos cosechas anuales a mediados de
septiembre y febrero de cada año aproximadamente.
El grano de sorgo varía en el color que va desde el blanco a tonalidades oscuras de rojo
y pardo, pasando por el amarillo pálido, hasta pardo púrpura profundo. Los colores más
comunes son el blanco, el bronce y el pardo. Los granos son por lo general esféricos,
pero varían en dimensión y forma.
El grano fue introducido en Venezuela durante el siglo pasado, comenzando su
producción comercial al inicio de la década de los 70, cuando la iniciativa privada
estableció un importante programa de investigación y producción en la zona de
Chaguaramas, estado Guárico. En la actualidad, existen distintos distribuidores de grano
a nivel nacional algunos de ellos son: Agroisleña, Prosevenca, Sehiveca y Sefloarca,
este último cuenta con una sede en Calabozo, Edo.Guárico, por lo que se tomará como
primera opción para el suministro de materia prima a la planta.
(htt://WWW,detodounpocotv.com/producciones/sorgo/htp)
El Sorgo cultivado en Venezuela es utilizado por la agroindustria como materia prima
para la elaboración de alimentos concentrados para animales, una vez cosechado en el
campo, el follaje de las plantas es aprovechado como forraje para el ganado vacuno. La
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
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ventaja de trabajar con este tipo de grano está en que es un cultivo rústico que se adapta
a diferentes tipos de suelo, debido a su menor requerimiento de humedad, lo que lo hace
más eficiente en el uso de agua que el maíz.
A continuación se muestran las características del grano a utilizar en la planta para la
producción de licor.
Tabla N° 1. Características del grano de Sorgo
Forma del grano Esférica
Diámetro (2,5-3,5) mm
Color Pardo
Densidad 1,36 g/cc
Humedad 12,82% (htt://WWW,detodounpocotv.com/producciones/sorgo/htp)
En la siguiente tabla se muestran los componentes nutricionales del grano de sorgo y
sus respectivos porcentajes.
Tabla N° 2. Contenido de Nutrientes del grano entero.
Compuesto %
Proteina (Nx6,25) 12,3
Grasas 3,6
Cenizas 1,67
Calcio 0,09
Fósforo 0,26
Almidón 67,8
Niacina 4,5 mg/100g
Piridoxina 0,47 mg/100g
Riboflavina 0,13 mg/100g (htt://WWW,detodounpocotv.com/producciones/sorgo/htp)
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
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I.2.4.Especificación de Insumos:
Para llevar a cabo el proceso de elaboración de etanol a partir del sorgo son necesarios
los siguientes insumos:
• Agua: Utilizada en el proceso de licuefacción para llevar a cabo la hidrólisis del
almidón, y como diluente tanto en el proceso de fermentación para control del
contenido de glucosa como en el proceso final de mezclado del etanol para la
obtención del licor.
Especificaciones: Estado Líquido, pH neutro y temperatura ambiente.
• Ácido Sulfúrico (H2SO4) e Hidróxido de Sodio (NaOH): Usados como
reguladores de pH durante el proceso de licuefacción y fermentación.
• Hidróxido de Calcio (Ca (OH)2): Usado en el proceso de licuefacción como
estabilizador de la enzima alfa amilasa.
Tabla N° 3. Especificaciones.
Propiedad
Ácido Sulfúrico
(H2SO4)
Hidróxido de
Sodio (NaOH)
Hidróxido de
Cálcio
(Ca(OH)2)
Temperatura de
28 28 28 Suministro (°C)
Peso molecular
98 40,01 74,09 (gr/mol)
Gravedad Específica
1,84 2,13 2,24
Punto de Ebullición
(°C)
270 1388 a 1 atm
Punto de Fusión (°C)
3 318,4 580 A 1atm
Solubilidad en Agua
g/100g Agua a 20°C
Soluble Soluble
Ligeramente
Soluble
Estado
Líquido Sólido Sólido
Pequiven,
Petroquímica de
Venezuela S.A,
Edo Carabobo
Grupo Polinor
C.A
Grupo Polinor
C.A
Distribuidor Edo. Aragua Edo. Aragua
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Enzimas:
o Alfa Amilasa: Obtenida de bacterias termorresistente como Bacillus
licheniformis o B.amyloliquefaciens, usada como catalizador en el proceso
de licuefacción para la hidrólisis del almidón.
o Glucoamilasa: Obtenida de Aspergillus niger o de especies de Rhizopus,
usada en el proceso de sacarificación para hidrolizar las dextrinas
provenientes de la licuefacción.
Tabla N° 4. Especificaciones de las enzimas.
Característica Alfa Amilasa Glucoamilasa
Estado Líquido Líquido
pH estable 6,0-7,0 3,0-5,5
Grado optimo pH 6,0 4,0-4,5
Temperatura de actividad (60-70)°C (40-65)°C
Levadura: Saccharomyces cerevisiae (Devoradora de azúcar) usada en el
proceso de fermentación con la finalidad de convertir la glucosa en etanol.
• Nutrientes: Usados en el proceso de fermentación con el objetivo de hacer
crecer y desarrollar la levadura, para la operación de la planta se usaran los
siguientes: (NH4)2SO4 y MgSO4.7H2O.
Para la elaboración del licor se requieren los siguientes insumos:
Aceites esenciales: Son utilizados para saborizar la bebida. Estos aceites por lo general
tienen una densidad de 0,9 por debajo de la densidad del agua. Se conservan a
temperatura ambiente. No son tóxicas, y son compuestos orgánicos extraídos de la
especie o fruta.
Colorante: Polvo de color, no tóxico, cien por ciento orgánico, apto para el consumo
humano. Proporcione color al licor.
Agua: Se emplea para diluir el alcohol. Se mantendrá a temperatura ambiente.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
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I.2.5.Especificaciones de Productos Finales
Primero definiremos nuestro producto de mayor producción, que es el etanol.
El etanol es un producto químico orgánico sintético de alto octanaje y soluble en la
gasolina. El etanol que se producirá tendrá un porcentaje de alcohol del 96 %, es un
alcohol hidratado. Para que sea comercial el etanol debe tener las siguientes
características:
Tabla N° 5. Especificaciones del etanol comercial.
Parámetro Valores
Composición (%) 96
Temperatura (ºC) 29
Densidad (Kg/m3) 790
Presión de vapor a
20 ºC (mmHg) 44
Viscosidad a 20 ºC
(cP) 1,19
En segundo lugar produciremos licores dulces (Principal producto de interes), con un
porcentaje de alcohol del 40%, tomado en base al mercado nacional, de tres diferentes
sabores: Vainilla, Canela y coco.
Tabla N° 6. Especificaciones del licor.
Parámetro Valores
Composición (%) 40
Temperatura (ºC) 29
Densidad (Kg/m3) 790
Presión de vapor a 20
ºC (mmHg)
44
Viscosidad a 20 ºC
(cP)
1,19
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
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I.2.6.Características de los servicios industriales
Para la elaboración de etanol la planta requerirá los siguientes servicios industriales:
Agua: Se utilizará para los siguientes fines:
-Para el lavado de la materia prima.
-Para mantener la temperatura a 70 °C en el proceso de licuefacción se requiere agua
de servicio a 80 °C.
-Para mantener la temperatura a 45 °C en el proceso de sacarificación se requiere agua
de servicio a 53 °C.
-Para mantener la temperatura a 30 °C en el proceso de fermentación se requiere agua
de servicio a 35 °C.
-Agua para los diversos intercambiadores de calor, en su mayoría con una temperatura
de 25 °C
Los servicios básicos como la energía eléctrica y el agua potable serán
suministrados por Elecentro e Hidro Páez respectivamente, ya que son las entidades
responsables de dichos insumos en el estado Guárico.
Los costos por consumo de energía eléctrica para aplicaciones industriales para esta
región se catalogan según Elecentro como Servicio General 3 1(T-06): Para
Demanda asignada contratada entre 30 y 100 KVA. Cargo por demanda 7.243,49
Bs/KVA. Cargo por energía 39,81 Bs/Kwh. Corriente alterna de 60 Hz en media
tensión. Tensiones de suministro: 4.8 KV, 8.12 KV, 12.47 KV, 30 KV. Se aplicará a
usuarios con una DAC mayor de 1.000 KVA. Los montos están expresados en
Bolívares antiguos ya que por reconversión monetaria el redondeo se aplica sólo a
los totales en cada caso.
A continuación se presenta una tabla que contiene las características más relevantes
de la entidad eléctrica a contratar.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
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Tabla N° 7. Especificaciones de Elecentro.
ELECENTRO - C.A. Electricidad del Centro
(Filial de CADAFE) - (Empresa Pública)
www.elecentro.com.ve
Servicios de Transmisión, Distribución y Comercialización
Niveles de Tensión en 400 - 230 - 115 - 34,5
y 13,8 KV
Superficie atendida:
336.545 Km2
Generación Máxima:
--------
Consumo de Energía:
4.756 GWh
Demanda Máxima:
1.195 MW
Factor de Potencia:
0,78
Suscriptores:
549.661
www.elecentro.com.ve
El agua suministrada por Hidro Páez tendrá un valor de 0,72 BsF por metro
cúbico. Dado que se entiende como agua potable de uso público la que es apta para la
alimentación y uso doméstico, que no deberá contener substancias o cuerpos extraños
de origen biológico, orgánico, inorgánico o radiactivo entre otros tales que la hagan
peligrosa para la salud. Deberá presentar sabor agradable y ser prácticamente incolora,
inodora, límpida y transparente.
Las aguas potables de suministro público deberán cumplir con las características físicas,
químicas siguientes:(www.elecentro.com.ve)
Características físicas:
Turbiedad: máx. 3 N T U.
Color: máx. 5 escala Pt-Co.
Olor: sin olores extraños.
Características químicas:
pH: 6,5 - 8,5
pH (para aguas de consumo): 6,0 - 9,0.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
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Substancias inorgánicas:
Amoníaco (NH4+) máx.: 0,20 mg/l.
Aluminio residual (Al) máx.: 0,20 mg/l.
Arsénico (As) máx.: 0,05 mg/l.
Cadmio (Cd) máx.: 0,005 mg/l.
Cianuro (CN-) máx.: 0,10 mg/l.
Cinc (Zn) máx.: 5,0 mg/l.
Cloruro (Cl-) máx.: 350 mg/l.
Cobre (Cu) máx.: 1,00 mg/l.
Cromo (Cr) máx.: 0,05 mg/l.
Dureza total (CaCO3) máx.: 400 mg/l.
Electricidad: Es utilizada para colocar en funcionamiento los equipos eléctricos.
Los requerimientos de electricidad serán de tipo 110 V bifásico y 220 V trifásico.
I.2.7.Factor de Servicio
La planta operará 350 días al año. Realizará un mantenimiento mínimo 2 semanas al
año, un mantenimiento medio 3 semanas cada 2 años y un mantenimiento mayor cada 4
años durante 4 semanas. Las semanas son de 7 días, con 24 horas laborables, 2 turnos
cada uno de 8 horas.
Bajo las condiciones se estableció que el factor de servicio es de 0,94 %.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
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I.2.8.Manejo de Efluentes
La planta de producción de etanol, genera los siguientes efluentes:
Efluentes gaseosos: En el proceso de fermentación se produce CO2, no se genera
suficiente gas como para considerar que afecta al ambiente por tanto será descargado al
ambiente.
Efluentes sólidos: Después de la fermentación se obtiene el DDG (Desechos de Granos
de Destilación), el cual será introducido en un equipo de secado, y luego almacenado en
un lugar fresco, para ser usado como alimento para animales.
Efluentes líquidos: La vinaza se obtiene después del proceso de destilación. Esta será
vendida para ser usada como fertilizante en la industria agropecuaria.
I.2.9.Requerimientos de Almacén
Para la producción de etanol, se requiere almacenar ciertos productos para su
elaboración, y deben cumplir con los siguientes requisitos:
Almacenamiento de la materia prima: El sorgo será recibido en sacos de 25 Kg, y
se almacenará en silos.
Almacenamiento de insumos: Las enzimas, levaduras, deberán ser almacenados en
cavas, ya que deben se conservan ha bajas temperaturas.
Los nutrientes, ácidos y bases para el control de pH durante el proceso de producción
del etanol, serán almacenados en tanques (de que tipo) no corrosivos, y deben ubicarse
en lugares ventilados.
Almacenamiento del Etanol: Se almacenará en tanques de acero inoxidable, cerrados
y a temperatura ambiente.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
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Almacenamiento del licor: En tres tanque diferentes cerrados, según el sabor del licor,
será almacenado temperatura ambiente, hasta ser distribuido en botellas de vidrio de
750 ml.
I.2.10.Condiciones del Sitio
La ciudad de Calabozo, es la ciudad agroindustrial de Venezuela. Ubicada en el
estado Guárico. Cuenta con el sistema de riego más grande del país. Tiene una
importante potencialidad por desarrollar, pues es la primera en consumo de bienes y
servicios del estado (por ser la más poblada).
Calabozo está situada a 101 msnm, en las márgenes del Río Guárico, en el alto
llano central. En el mapa es fácil de encontrar junto al embalse Guárico, una importante
obra tanto de su tiempo como en la actualidad.(http://guarico.com.ve/?p=49)
El paisaje que rodea a Calabozo ha permitido el desarrollo de la ganadería vacuna y
equina, a pesar de las muy marcadas estaciones de sequía y lluvia. Las tierras ribereñas
del río Guárico, así como las de sus afluentes, han sido buenas para un crecimiento
mínimo de pasto, necesario para el sostén de la ganadería. El río Orituco, afluente del
Guárico, es de suma importancia para el estado. Dentro de la cuenca hidrográfica del
Orinoco, sus ríos más importantes son el río Guárico, que pasa por el noroeste, y el
Orituco, por la zona sur de la ciudad.
Los hatos se distribuyeron por los espacios llaneros y los dueños de estas unidades de
producción encontraban en Calabozo un centro político-administrativo, además del
ambiente que centralizaba la vida comercial y social. Los problemas derivados de las
sequías estacionales se solucionaron en 1956, con la construcción del embalse del
Guárico cercano a Calabozo que permite el riego en las tierras del pie de la terraza
fluvial, tanto de los pastos artificiales como de los cultivos comerciales; cubre 23.150 ha
y alcanza una longitud de 15 Km.
El clima de Calabozo es el propio de la zona geográfica, típico llanero, con una
temperatura promedio anual de 27,5 °C; una máxima mensual de 34,4 °C y una mínima
de 20 °C. Tiene una pluviosidad anual de 1.476 mm, muy concentrada durante la época
de sol alto (abril a octubre). .(http://guarico.com.ve/?p=49)
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
17
Tabla N ° 8. Condiciones de la Ciudad de Calabozo
Temperatura Promedio (°C) 29
Humedad relativa (%) 83
Precipitación Anual promedio (mm) 1632
.(http://guarico.com.ve/?p=49)
I.2.11.Códigos y Normas aplicables
Para el desarrollo de este diseño se consideraron las siguientes normas:
-Normas de la Cátedra de Diseño para la Elaboración de Diagramas de Flujos del
Proceso.
-Normas de PDVSA. Manual de Preparación de Diagramas de Procesos.
- Normas COVENIN: para normalización y control de calidad.
-Normas ISA: para instrumentación y control.
I.3.FILOSOFÍA DE DISEÑO, SEGURIDAD Y PROTECCIÓN
Para optimizar y asegurar el buen funcionamiento de la planta, es indispensable que se
establezcan el uso de normas y códigos, para diseñar instalaciones, aptas para el uso del
personal que opera los equipos y resguardar la seguridad de todos los que trabajan en la
elaboración del licor.
I.3.1.Sobre diseño de equipos
La planta de producción de licor se diseñó con un 10% de sobre diseño, es decir, las
dimensiones de todos los equipos, accesorios y tuberías tienen la capacidad de procesar
un 10% más de la carga normal, esto con el objetivo de evitar el sub-dimensionamiento
de la planta y contar con la posibilidad de un aumento de producción bien sea en un
futuro ó en determinados meses del año. Todo esto con el objetivo de satisfacer el gusto
del consumidor.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
18
I.3.2.Flexibilidad operacional
La planta cuenta con un factor de servicio de 94 %, la cual funciona 350 días al año.
Este factor es bastante alto facilita la flexibilidad operacional de la compañía. Además
se cuenta con equipos de respaldos como bombas, que cumplen la misión de evitar que
el proceso de producción se interrumpa, al momento de requerir paradas de
mantenimiento o cualquier otro tipo de emergencia.
I.3.3.Expansiones futuras
De acuerdo a los análisis del mercado la demanda de licor va en aumento cada año y
con una respuesta positiva en el mercado del licor elaborado en la planta Licores
Guárico C.A , se espera aumentar el nivel de producción de licor.
También se consideran como expansiones futuras la introducción de una sección para la
elaboración de azúcar ya que la glucosa es uno de los productos intermedios del proceso
de producción de licor, y una sección para la producción de aceites esenciales los cuales
son usados para dar el sabor al licor, esto resultaría ventajoso para la planta en el sentido
que ya no se necesitaría comprar el aceite esencial por fuera, además de que se contaría
con la disponibilidad de producir más variedades (sabores) de licores.
I.3.4.Filosofía de control
Se realizará la medición en línea de todas las variables importantes, por medio de
controladores, que permitirán disminuir las posibles perturbaciones que pudieran
manifestarse durante el proceso, donde se empleara como referencia los valores de
operación ya establecidos con anterioridad.
I.4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
Para la elaboración del licor, primero se debe obtener el alcohol, (etanol), que se obtiene
a partir de la fermentación del sorgo, que es la materia prima principal. Para llevar a
cabo la fermentación se debe obtener primero glucosa, realizando un proceso de
licuefacción, luego uno de sacarificación y por último se fermenta y se obtiene el
alcohol. Después que se obtiene el etanol se procede a hacer la mezcla del alcohol con
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
19
el sabor y el colorante característico del licor. Los detalles del proceso serán expuestos
en la sección II.1 del informe.
I.5. SELECCIÓN DE LA TECNOLOGÍA
Para llevar a cabo el dimensionamiento de la planta, se consideraron investigaciones
recientes relacionadas con la obtención de etanol a partir de cereales, y los métodos y
equipos más efectivos que mostraran mayor efectividad en el proceso, es decir que
permitan una producción optima de etanol. En la sección III se encontrara la tecnología
a usar en la planta.
I.6. DIAGRAMAS DE FLUJOS DE PROCESOS
Para la elaboración del diseño de LICORES GUÁRICO, se presentan once (11)
diagramas de flujo de proceso, que se realizaron bajo las normas de la cátedra de Diseño
de la Escuela de Ingeniería química y los manuales de PDVSA. En los DFP, se muestra,
inicialmente los equipos de premezclado de la materia prima: DFP N° 1, seguidamente
en el DFP N°2 se muestra el lavado y luego a la molienda del sorgo. En los DFP N°: 3,
4,5, se encuentra el licuefactor, el sacarificador y en fermentador, respectivamente. Las
columnas de destilación se encuentran en los DFP N° 6 y 7. Los DFP N° 8 y 9, son
donde se muestra la elaboración del licor, y los dos últimos DFP N° 10 y 11, se muestra
el embotellado, etiquetado, y pasterización de las botellas de licor lista para la venta.
Los DFP se podrán encontrar en la sección II.3 del este informe.
I.7. DIGRAMA DE TUBERÍA E INSTRUMENTACIÓN.
El diagrama de tubería e instrumentación muestra el proceso principal con los detalles
mecánicos de equipos, tuberías y válvulas, así como también los lazos de control para
garantizar una operación segura en la planta.
En el presente informe, en la sección IV se encontraran once (11) DTI, los cuales
muestran los dimensionamiento y materiales de los equipos, más sus correspondientes
lazos de control enumerados, los cuales permitirán alcanzar las metas estipuladas para le
producto final.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
20
I.8. LISTA DE EQUIPOS DEL PROCESO
La lista de equipos de proceso, es aquella donde se muestra todos los equipos que ese
encuentran en el DTI, indicando el nombres, sus características principales, una de
descripción breve y su ubicación en el Diagrama de Tubería e Instrumentación. Esta se
encuentra ubicada en el informe en la sección V.
I.9. LISTA DE TUBERIAS.
La lista de tuberías se presenta en la sección VI del informe. En ella se hallará la
nomenclatura basada en las Norma PDVSA N° L-TP 1.1 y los lineamientos de la
cátedra de Diseño de Proceso, y la descripción de la cantidad de tuberías de la planta, el
diámetro nominal, entre otros aspecto de estudio.
I.10. LISTA DE INSTRUMENTACIÓN.
Se presentaran tres listas de instrumentación. La primera describe los controladores a
usar en el diseño de planta, ubicado en la parte VII.1, en esta lista se verifica la
ubicación del DTI correspondiente, el tipo de controlador y la estrategia de control
empleada. La segunda lista que se muestra en esta sección VII.2, contiene la
información de los transmisores empleados en el proceso, y la última lista contiene el
número de válvulas que requiere el diseño, el tipo de falla y las variables manipuladas y
controladas del proceso.
I.11. DISEÑO DE EQUIPOS.
Para fines prácticos de este informe, se diseñaron cuatro equipos (4), dentro de los
cuales se tiene: El reactor licuefactor R-201, el reactor sacarificador R-301, el
fermentador R-403 y por último la columna de destilación C-501. Los detalles y
criterios de diseño se ubican en la sección VIII y el cálculo requerido para el diseño y
las especificaciones se presentan en los anexos en la sección X.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
21
I.12. EVALUACIÓN ECONÓMICA
En la sección IX, se encuentra ubicado detalladamente el estudio económico del
proceso. Para determinar la factibilidad económica del diseño se consideran los costos
de producción del licor, obtenidos por la búsqueda realizada en Internet y la estimación
de costos basados en los índices de costos de los equipos principales que caracterizan
este diseño. También se halla una investigación previa que se hizo, para justificar las
ventajas de la inversión.
I.13. HOJAS DE ESPECIFICACIONES
Para cada uno de los equipos que se diseño, se elaboró una hoja de especificaciones, que
indica las condiciones de operación del equipo, por tanto en la sección VIII se hallaran
una hoja para el licuefactor, sacarificador, fermentador y columna con sus respectivos
métodos de operación.
I.14. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
- La elaboración de licor tiene mayor demanda y es más rentable que la
venta de etanol para uso del combustible vehicular.
- No se encuentran investigaciones en Venezuela referentes a la obtención
de etanol a partir de sorgo.
- Para la elaboración del diseño, se emplearon las normativas establecidas
por PDVSA y la cátedra de Diseño.
- Se estableció la operación de cada equipo en base a la tecnología
recomendada por la bibliografía para la optimización del proceso.
- El estudio de las estrategias de control de la planta, se estableció
considerando el funcionamiento seguro de la planta y la calidad del
producto.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
22
I.16. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
En la sección XI, se encuentran la detalladamente la bibliografía revisada para la
elaboración de etanol a partir de sorgo, y los manuales que se emplearon para la
elaboración de los Diagramas de Flujos del Proceso, los Diagramas de Instrumentación
de Tuberías, y las especificaciones de los equipos.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
23
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
LICORES GUÁRICO
II. DIAGRAMAS DE PROCESO
Descripción del Proceso
Diagrama de Bloque de Proceso
Diagrama de Flujo de Proceso
Balance de Masa
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
24
II. DIAGRAMAS DE PROCESO
II.1. Descripción del Proceso
Para facilitar la comprensión del proceso de producción de licor a partir de Sorgo, se
hará división en secciones de la planta, comenzando por la recolección de la materia
prima hasta sección de embotellamiento del licor listo para la venta.
1.- Recolección de la materia prima (sorgo)
El sorgo llega a la planta en sacos de 25Kg a través de camiones pertenecientes a la
misma distribuidora de granos (Sefloarca) ubicada en Calabozo, Edo Guárico. Una vez
recibidos los sacos de grano son vaciados por el personal de la planta en el silo de
almacenamiento de sorgo (SL-101), el cual cuenta con una capacidad de
almacenamiento de materia prima para tres días, en caso de que ocurra una falla en la
distribución del grano a la planta.
Una vez que el grano está en el silo este se dirige a un tanque de lavado (T-103) en
donde el sorgo se pone en contacto con agua para eliminar cualquier impureza que este
pueda contener. Seguidamente el sorgo lavado y con un poco de humedad es
transportado a través de un elevador de cangilones (X-101) hasta un ciclón (S-101) para
retirar los restos de agua contenidos en el grano. El grano procedente del ciclón, se
envía al molino de rodillo (M-101), y por último a una mezcladora (M-103) con agua
donde es enviado al reactor de licuefacción (R-201).
2.- Sección de Licuefacción
El Sorgo molido entra al licuefactor (R-201), conjuntamente con la enzima alfa amilasa
para catalizar la reacción del almidón transformándolo en dextrinas, hidróxido de calcio
(Ca (OH)2) para estabilizar la enzima, agua para llevar a cabo la hidrólisis y ácido
sulfúrico para controlar el pH en la mezcla de reacción. Este proceso se lleva a cabo a
una temperatura de 65°C (temperatura óptima de actividad enzimática), a presión
atmosférica (1 atm) y con un valor de pH controlado de 6 (pH óptimos para el buen
funcionamiento de la enzima alfa amilasa).
La temperatura de 65°C se logra haciendo pasar vapor a través de la chaqueta de
calentamiento del licuefactor (R-201), adicionalmente se tiene un sistema de reciclo en
dicho reactor, es decir, del reactor se envía una corriente de la mezcla contenida en el, a
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
25
través de una bomba (P-204 A/B), se lleva a un intercambiador (E-201) de calor de
calentamiento y nuevamente es introducida en el licuefactor (R-201). Esto se hace con
el objetivo de evitar la adhesión de la mezcla en las paredes del reactor.
3.- Sección de Sacarificación
El producto del reactor de licuefacción (R-201) es llevado al reactor de sacarificación
(R-302), por medio de la bomba (P-204 A/B); a parte de esta corriente se introduce la
enzima glucoamilasa para catalizar la reacción de transformación de la dextrina en
glucosa, y ácido sulfúrico para el control del pH que proviene del mezclador (M-102).
Este reactor opera a una temperatura de 45°C, presión de una atmósfera y un pH de 4,5.
Al igual que el licuefactor (R-201), cuenta con un sistema de reciclo donde la mezcla es
enviada a un intercambiador de calor (E-202) por medio de la bomba (P-305 A/B). La
corriente que sale del sacarificador (R-302) es rica en glucosa y se lleva una
decantadora centrífuga (S-302) en donde se separan los restos de partículas sólidas
(Tratamiento de efluentes) del líquido. En la corriente líquida que sale de la decantadora
se encuentra un punto de bifurcación en donde se separan dos corrientes (ricas en
glucosa), una de ellas es enviada a un tratamiento para obtener glucosa pura y usarla
como componente del licor, mientras que la otra corriente es enviada al fermentador (R-
403). Las dos corrientes llegan a sus destinos gracias a la bomba (P-306 A/B). .
4.- Sección de Fermentación
Una de las corrientes provenientes de la sacarificación es llevada al fermentador R-403,
y a parte de esta corriente, se agrega al fermentador: Agua para diluir la mezcla, la
levadura Saccharomyces cerevisiae para catalizar la reacción de transformación de la
glucosa en etanol, nutrientes para alimentar a la levadura y ácido sulfúrico para regular
el pH a 5,5. La fermentación se lleva a cabo a una temperatura de 30°C y presión
atmosférica, y es exotérmica por lo cual se usa un sistema de reciclo, donde la mezcla
que sale del fermentador (R-403) es enviada por medio de la bomba (P-407 A/B), un
intercambiador de calor (E-403) para enfriar la mezcla. La corriente de salida del
fermentador es llevada a un decantador centrífugo S-403, también por medio de la
bomba P-407 A/B, para separar la corriente líquida de la levadura y partículas sólidas
que pudiera contener.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
26
5.- Sección de Destilación
En esta sección se separa el etanol del agua por medio de dos columnas de destilación
(C-501 y C-502).
La separación se hace de esta forma ya que la mezcla que se obtiene del fermentador
tiene una composición de 12% p/p de etanol y 78%p/p en agua, por lo tanto, para
purificar el etanol a 96% se necesitaría una columna de un elevado número de etapas, y
debido a que los flujos que se manejan son pequeños no se cumpliría con la relación
altura-diámetro de la torre (L/D < 30). (Treybal)
La corriente del fermentador (R-403), pasa por el intercambiador de calor (E-504) que
calienta la corriente con vapor de baja antes de que entre a la columna (C-501). De la
columna (C-501) sale un corriente de tope y una de fondo. La corriente de tope es
enfriada por el condensador (E-506) empleando agua de enfriamiento. Luego de ser
condensada, es almacenada en el tambor separador (V-501), y dirigida de nuevo a la
columna (C-501), y otra parte de la corriente a la otra columna (C-502), por medio de
una bomba (P-509 A/B). Se tienen dos corrientes de fondo, una de ellas es parte de un
reflujo, y pasa por un rehervidor termo sifón (E-505), el cual usa vapor de servicio.
Después que es calentada la corriente entra de nuevo a la columna (C-501). La otra
corriente que sale de la columna (C-501), es enviada a otra para ser tratada, por medio
de una bomba (P-508 A/B).
La corriente que viene de la columna C-501, se introduce a la columna C-502. De igual
forma tiene salidas en el fondo y el tope de la columna. La corriente de tope es enfriada
por el condensador (E-508) empleando agua de enfriamiento. Luego de ser condensada,
es almacenada en el tambor separador (V-502), es dirigida de nuevo a la columna (C-
502), y otra parte de la corriente es enviada al tanque de almacenamiento de etanol (V-
502), por medio de una bomba (P-510 A/B). Se tienen dos corrientes de fondo, una de
ellas es parte de un reflujo, y pasa por un rehervidor termo sifón (E-507), el cual usa
vapor de servicio. Después que es calentada la corriente entra de nuevo a la columna (C-
501). La otra corriente que sale de la columna (C-502), es enviada a otra para ser
tratada, por medio de una bomba (P-508 A/B).
A la primera columna (C-501) entra la corriente proveniente del fermentador, que para
obtener un destilado al 50% p/p de etanol, el cual es introducido a la segunda columna
(C-502) para finalmente obtener un destilado al 96% etanol.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
27
6.- Sección de Preparación del Licor
En esta sección se prepara el licor de la siguiente manera, la corriente de etanol
proveniente del tanque de almacenamiento T-604 es enviada, por medio de una bomba
(P-612 A/B), al tanque de mezclado M-604, en este tanque se agrega el aceite esencial
y es mezclado con el etanol para que este absorba la esencia, este producto es enviado a
otro tanque de mezclado M-605 en donde se le agrega el resto de los componentes:
agua, glucosa y colorante. El colorante es prediluido en el mezclador M-606 por medio
de un sistema de reflujo, donde una de las corrientes de salida del mezclador M-605, se
dirige por medio de la bomba P-614 A/B, al mezclador M-606, para luego entre de
nuevo a la mezcladora M-605. Una vez preparado el licor, es enviado a la sección de
embotellado utilizando una bomba (P-615 A/B), y por último a la sección de
pasteurizado (A-702) para eliminar cualquier tipo de germen que pudiera estar
contenido en el licor y presentar un producto de calidad al consumidor.
7.- Sección de premezclado
El ácido sulfúrico y el hidróxido de calcio, que se emplean para el control de pH en el
licuefactor (R-201) el sacarificador (R-302) y en el fermentador (R-403), deben ser
diluidos previamente. El ácido sulfúrico que se encuentra almacenado en el tanque T-
102, se introduce en una mezcladora (M-101) con agua, y es enviada a los rectores
correspondientes por medio de la bomba P-102 A/B. El hidróxido de calcio se
encuentra almacenado en el tanque T-102, es diluido en una mezcladora (M-101), se
dirigen a los reactores correspondientes por medio de la bomba P-101 A/B.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
Limpieza del
GranoMolienda
SecaLicuefacción Sacarificación
Agua
6339,25 Kg/día
Hidróxido de
Calcio
0,264 Kg/día
Enzima
A-Amilasa
4,58 Kg/día
Ácido
Sulfúrico
Sorgo
Enzima
Glucoamilasa
13,73 Kg/día
Ácido
Sulfúrico
Fermentación
Dióxido de
Carbono
Agua
329,69 Kg/
día
Levadura
61Kg/día
Nutrientes
20,3 Kg/día
Ácido
Sulfúrico
Filtrado 1
Residuos
Húmedos
Filtrado 2
Levadura
Secado
Residuos Secos
A Destilación
Tratamiento
De Glucosa
4500 Kg/día
TITULO:
REV
.
PROYECTO No.:ARCHIVO
No.:
ESCALA
:
HOJA No.: DOCUMENTO No.:
DISEÑO:FECHA
:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA:
FECHA:
FECHA:
NOTAS: PROYECTO
:Randelli Maria 26/04/2010
1/1
Diagrama de Bloque de Proceso
DISEÑO DE UNA PLANTA PRODUCCIÓN
DE LICOR A PARTIR DE SORGO
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
29
De Filtrado 2 Destilación
Vinaza
Etanol
2065 l/día Almacenado de
Etanol
Etanol
1565 l/día
Mezclado
Agua
500 l/día
Glucosa
314,4 l/día
Aceite Esencial
30 l/día Colorante
0,28 l/día
Licor
1344,68 l/día
Almacenado
De LicorEmbotellado Pasteurización
Etiquetado
EmbaladoLicor
Saborizado
Etanol
500 l/día
TITULO:
REV
.
PROYECTO No.:ARCHIVO
No.:
ESCALA
:
HOJA No.: DOCUMENTO No.:
DISEÑO:FECHA
:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA:
FECHA:
FECHA:
NOTAS: PROYECTO
:Randelli Maria 26/04/2010
2/2
DISEÑO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE
LICOR A PARTIR DE SORGO
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
Diagrama de Bloque de Proceso
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
30
TITULO:
REV.
PROYECTO No.: ARCHIVO No.:ESCALA:
HOJA No.: DOCUMENTO No.:
DISEÑO: FECHA:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA:
FECHA:
FECHA:
NOTAS: PROYECTO:
BEBIDAS ESPIRITUOSAS A PARTIR DE SORGO25/06/2010
Diagrama de Flujo de Proceso
Preparación de la materia prima a la alimentación
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
SÍMBOLOS DE INSTRUMENTOS
MECÁNICOS
Bomba Centrífuga Cinta Transportadora
Molino de Rodillos Elevador de Cangilones
Decantador Centrífugo
SÍMBOLOS DE INSTRUMENTOS
DE CONTROL
T
Transmisor
IDENTIFICACIÓN DE SERVICIOS
CW Agua de Enfriamiento
Ips Vapor de baja Presión
SÍMBOLOS DE ENTRADAS
Y SALIDAS
Conector entre Hojas Entrada al Proceso
Salida dell Proceso
SÍMBOLOS DE LÍNEAS
Señal Eléctrica
Línea de Proceso
Línea de Servicio
SÍMBOLOS DE VÁLVULAS
Válvula de Control
Válvula de Paso
SÍMBOLOS DE EQUIPOS
Tanques de Almacenamiento
Tanques de Mezclado
Tanques de Lavado
Silo de Almmacenamiento
Ciclón
Reactor
Intercambiador de Calor
Tambor de Refljo
Embotelladora Pasteurizadora
Etiquetadora
Columna de Destilación
González Anmary
RW Agua de Reposición
Motor
Válvula dosificadora
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
31
Tratamiento
de efluentes
RW
Tratamiento
de Agua
Sorgo
A DFP 2
REV.
PROYECTO No.: ARCHIVO No.:ESCALA:
HOJA No.: DOCUMENTO No.:
DISEÑO: FECHA:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA:
FECHA:
FECHA:
NOTAS: PROYECTO:
Daniela Alayón 26/04/2010
1/11
T-103
Tanque de lavado
P = 1atm, T = 28°C
SL-101
Silo de sorgo
P=1atm, T=28°C
X-101
Elevador de cangilones
S-101
Ciclón
P= 1 atm, T=28°C
A-101
Molino de rodillos
P= 1 atm, T= 28°C
MD-103
Mezclador
P= 1 atm, T= 28°C
P-103 A/B
Bomba
Agua
Suavizada
3
2
4
5
6
78
9 10
TITULO: Diagrama de Flujo de Proceso
Preparación de la materia prima a la
alimentación
DISEÑO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LICOR A
PARTIR DE SORGO
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
DE DFP 6
A R-201
1
T-103
SL-101
S-101
A-101
MD-101
P-103 A/B
FT
LT
WT
LT
FT
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
32
Vapor De
Servicio
Agua
Tratamiento
de Agua
TITULO:
REV.
PROYECTO No.: ARCHIVO No.:ESCALA:
HOJA No.: DOCUMENTO No.:
DISEÑO: FECHA:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA
:
FECHA:
FECHA:
NOTAS:PROYECTO:
R-201
Licuefactor
T= 65°C,P=1 atm, pH= 6
E-201
Intercambiador
de Calor
P-204 A/B
Bomba
11
12
13
14
A- milasa
18
15
16 20
17
A DFP 3
DE DFP 11
DE DFP 11
DE DFP 1 Tratamiento
de Agua
Ips
Randelli Maria 26/04/2010
2/11
Diagrama de Flujo de Proceso
Sección de Licuefacción
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
DE MD-101
DE MD-102
A R-302
DE MD-103
DISEÑO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LICOR A
PARTIR DE SORGO
10
19
FT
TT
LT
TT
AT
R-201
E-201
P-204 A/B
FT
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
33
TITULO:
REV.
PROYECTO No.: ARCHIVO No.:ESCALA:
HOJA No.: DOCUMENTO No.:
DISEÑO: FECHA:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA:
FECHA:
FECHA:
NOTAS: PROYECTO:
Glucoamilsa
Tratamiento de Agua
Agua de
Enfriamiento
Tratamiento
de Efluentes
R-302
Sacarificador
T= 45°C,P=1 atm,pH= 4,5
E-302
Intercambiador
De Calor
P-305 A/B
BombaS-302
Decantador
Centrifugo
P-306 A/B
Bomba
21
23
24
26
25
27
28
29
30
31
32
DE DFP 11
DE DFP 2
cw
A DFP 4
Tratamiento
de Glucosa
Tratamiento
de Agua
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
Diagrama de Flujo de Proceso
Sección de SacarificaciónRandelli Maria
3/11
26/04/2010
DE R-301
DE MD-102
A R-403
20
22
R-302
P-305 A/B
P-306 A/BS-302
FT
LT
TT
AT
TT
E-302
DISEÑO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LICOR A
PARTIR DE SORGO
FT
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
34
Gas de
Fermentación CO2
Tratamiento
de efluentes
TITULO:
REV.
PROYECTO No.: ARCHIVO No.:ESCALA:
HOJA No.: DOCUMENTO No.:
DISEÑO: FECHA:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA:
FECHA:
FECHA:
NOTAS: PROYECTO:
Nutrientes
Levadura
Agua
Daniela Alayón 26/04/2010
4/11
Tratamiento de Agua
R-403
Fermentador
T=30°C, P= 1atm, pH=5,5
S-403
Decantador
centrifugo
P-407 A/B
Bomba
E-403
Intercambiador
De Calor
33
34
35
38
39
40
41
37
42
43
44
DE DFP 3
A DFP 5
cw
Tratamiento
de Agua
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
Diagrama de Flujo de Proceso
Sección de Fermentación
DE DFP 11
DE R-301
A C-501
FT
LT
AT
TT
DISEÑO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LICOR A
PARTIR DE SORGO
32
36
R-403
P-407 A/B
E-403
S-403
FT
DE MD-102
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
35
Tratamiento
de Agua
Tratamiento
de Efluentes
Ips
Tratamiento
de Agua
Tratamiento
de Agua
TITULO:
REV.
PROYECTO No.: ARCHIVO No.:ESCALA:
HOJA No.: DOCUMENTO No.:
DISEÑO: FECHA:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA:
FECHA:
FECHA:
NOTAS: PROYECTO:
C-501
Columna de
destilación
P = 1 atm
E-505
Intercambiador
De Calor
E-504
RehervidorE-506
Condensador
V-501
Tanque de
separación
P-508 A/B
BombaP-509 A/B
Bomba
46
47
48
4950
55
51
52
DE DFP 4
A DFP 6
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
Diagrama de Flujo de Proceso
Sección de Destilación
5/11
26/04/2010González Anmary
CW
53
54
DE R-403
A C-602
DISEÑO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LICOR A
PARTIR DE SORGO
P-509 A/B
V-501
TT LT
TT
PT
TT
LT TT
E-505
C-501E-504
E-506
P-508 A/B
Ips
44 45
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
36
Tratamiento de
Agua
Tratamiento
de Efulentes
Vapor de
Servicio
Tratamiento
de Agua
LC
TITULO:
REV.
PROYECTO No.: ARCHIVO No.:ESCALA:
HOJA No.: DOCUMENTO No.:
DISEÑO: FECHA:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA:
FECHA:
FECHA:
NOTAS: PROYECTO:
C-502
Columna de destilación
P= 1 atm
E-508
CondensadorV-502
Tanque de
separación
P-509 A/B
BombaP-510 A/B
Bomba
56
57
58
5960
65
63
61
62
64
E-507
Rehervidor
A DFP 7DE DFP 5
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
Diagrama de Flujo de Proceso
Sección de DestilaciónGonzález Anmary 26/04/2010
6/11
CW
A DFP 1
DE V-501A M-704
55
DISEÑO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LICOR A
PARTIR DE SORGO
LT TT
TT
TT
FT
LT
PT
C-502
P-509 A/B
E-507
E-508
V-502
P-510 A/B
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
37
Aceite
Esencial
Tratamiento para la venta
como combustible vehicular
TITULO:
REV.
PROYECTO No.: ARCHIVO No.:ESCALA:
HOJA No.: DOCUMENTO No.:
DISEÑO: FECHA:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA:
FECHA:
FECHA:
NOTAS: PROYECTO:
T-604
Tanque de
Almacenamiento de Etanol
P= 1 atm, T=28°C
P-612 A/B
Bomba
M-604
Mezclador de licor
P= 1 atm, T= 28°C
P-613 A/B
Bomba
66
67
69
68
70
DE DFP 6
A DFP 8
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
Diagrama de Flujo de Proceso
Sección de Preparación de LicorGonzález Anmary
7/11
26/04/2010
DE V-602
A M-605
DISEÑO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LICOR A
PARTIR DE SORGO
LT
65
FT
FT
LT
T-604
P-612 A/B
M-604
P-613 A/B
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
Agua Suavizada
Glucosa
Colorante
TITULO:
REV.
PROYECTO No.: ARCHIVO No.:ESCALA:
HOJA No.: DOCUMENTO No.:
DISEÑO: FECHA:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA:
FECHA:
FECHA:
NOTAS: PROYECTO:
M-605
Mezclador de licor
P= 1atm, T= 28°C
M-606
Mezclador de colorante
P=1atm, T= 28°C
P-614 A/B
Bomba
71
72
73
74
76
75
77
78
DE DFP 7
A DFP 9
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
Diagrama de Flujo de Proceso
Sección de Preparación de Licor
8/11
26/04/2010González Anmary
DE M-604
A T- 705
70
DISEÑO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LICOR A
PARTIR DE SORGO
M-605
M-606
P-614 A/B
FT
FT
FT
FT
LT
LT
FT
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
39
Vapor de
Servicio
Agua Clorada
Tratamiento
de Agua
Tratamiento
de Agua
TITULO:
REV.
PROYECTO No.: ARCHIVO No.:ESCALA:
HOJA No.: DOCUMENTO No.:
DISEÑO: FECHA:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA:
FECHA:
FECHA:
NOTAS: PROYECTO:
T-705
Tanque de licor
P= 1 atm, T= 28°C
P-716 A/B
Bomba
A-701
embotelladora
79
80
DE DFP 8
A DFP 10
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
Diagrama de Flujo de Proceso
Sección de Embotellado y Pasteurizado
9/11
Randelli Maria 26/04/2010
DE M-605
A A-702
DISEÑO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LICOR A
PARTIR DE SORGO
78
LT
TT
T-705
P-716 A/B
A-701
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
40
Licor dulce
TITULO:
REV.
PROYECTO No.: ARCHIVO No.:ESCALA:
HOJA No.: DOCUMENTO No.:
DISEÑO: FECHA:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA:
FECHA:
FECHA:
NOTAS: PROYECTO:
A-702
Etiquetadora
DE DFP 10
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
Diagrama de Flujo de Proceso
Sección de Etiquetado
Randelli Maria 26/04/2010
10/11
A-702
DISEÑO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LICOR A
PARTIR DE SORGO
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
41
H2SO4
Ca(OH)2
Agua
T-101
Tanque de almacenamiento
de Ca(OH)2
T-102
Tanque de alamacenamiento
de H2SO4
MD-101
Tanque de mezclado
MD-102
Tanque de mezclado
P-101 A/B
Bomba
P-102 A/B
Bomba
82
8887
A DFP 3
A DFP 3,4,5
TITULO:
REV.
PROYECTO No.: ARCHIVO No.:ESCALA:
HOJA No.: DOCUMENTO No.:
DISEÑO: FECHA:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA:
FECHA:
FECHA:
NOTAS: PROYECTO:Alayón Daniela 26/04/2010
Diagrama de Flujo de Proceso
Preparación de la materia prima a la alimentación
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
11/11
A R-201,R-302,R-403
A R-201
DISEÑO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LICOR A
PARTIR DE SORGO
83
81
84
85
89
90
91
T-101
MD-101
T-102
MD-102
P-102 A/B
P-101 A/B
86
FT FT
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
42
I.4 Balance de Masa
Tabla II.4.1 Balance de Masa
SUSTANCIA M
CORRIENTE (Kg/día)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Sorgo 4500 45 4455 4455 4455 4455
Agua suavizada 18 13500 12825 135 540 135 135 135
Agua Filtrada 18 5000 5000 5000
Ácido sulfúrico (1N) 98,08 Contr.de pH
Hidróxido de calcio 74,093
Etanol 46,07
Alphamilasa 35000
Levadura
Glucosa 180,16
Licor
Glucoamilasa 35000
Nutrientes
Residuos Sólidos
Impureza
Total 4500 13500 12870 4590 540 4590 5000 9590 9590
Tabla II.4.2 Balance de Masa
SUSTANCIA M
CORRIENTE (Kg/día)
10 11 12 13 14 15 16 17 18
Sorgo 4455 4455 4455 4455 4455
Agua suavizada 18 135 135 135 135 135
Agua Filtrada 18 1339,25 6339,25 6339,25 6339,25 6339,25 6339,25
Ácido sulfúrico (1N) 98,08 Contr.de pH
Hidróxido de calcio 74,093 0,254
Etanol 46,07
Alphamilasa 35000 4,58 4,58 4,58 4,58 4,58 4,58
Levadura
Glucosa 180,16
Licor
Glucoamilasa 35000
Nutrientes
Residuos Sólidos
Impureza
Total 0,254 1339,25 4,58 13667,3 13667,3 3416,82 3416,82 10250,47
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
43
Tabla II.4.3 Balance de Masa
SUSTANCIA M
CORRIENTE (Kg/día)
19 20 21 22 23 24 25 26 27
Sorgo 4455 4455 4455 4455 4455 4455 4455
Agua suavizada 18 135 135 135 135 135 135 135
Agua Filtrada 18 6339,25 6339,25 6339,25 6339,25 6339,25 6339,25 6339,25
Ácido sulfúrico (1N) 98,08
Hidróxido de calcio 74,093
Etanol 46,07
Alphamilasa 35000 4,58 4,58 4,58 4,58 4,58 4,58 4,58
Levadura
Glucosa 180,16
Licor
Glucoamilasa 35000 13,73 13,73 13,73 13,73 13,73 13,73 13,73 13,73
Nutrientes
Residuos Sólidos 747,34
Impureza
Total 12830,2 12830,2 3207,561 3207,56 9622,68 747,34 8875,34 8875,343
Tabla II.4.4 Balance de Masa
SUSTANCIA M
CORRIENTE (Kg/día)
28 29 30 31 32 33 34 35 36
Sorgo 4455 4455 4455 4455 4455
Agua suavizada 18 135 135 135 135 135
Agua Filtrada 18 6339,25 5655,98 11995,2 11995,2 11995,2 11995,23
Ácido sulfúrico
(1N) 98,08
Hidróxido de
calcio 74,093
Levadura 46,07 61 61 61 61 61
Etanol 35000
Alphamilasa 4,58 4,58 4,58 4,58 4,58
Glucosa 180,16 503,09
Licor
Glucoamilasa 35000 13,73 13,73 13,73 13,73 13,73
Nutrientes 20,3 20,3 20,3 20,3 20,3
Residuos Sólidos
Impureza
Total 503,09 8372,25 61 5655,98 20,3 17636,9 17636,9 4409,23 4409,229
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
44
Tabla II.4.5 Balance de Masa
SUSTANCIA M
CORRIENTE (Kg/día)
37 38 39 40 41 42 43 44 45
Sorgo 4455 4455
Agua suavizada 18 135 135
Agua Filtrada 18 11995,2 11995,23 5612,12 5612,12 5612,12 5612,12 5612,12
Ácido sulfúrico (1N) 98,08
Dióxido de Carbono 76 1419
Hidróxido de calcio 74,093
Levadura 61 61
Etanol 46,07 3244 3244 3244 3244
Alphamilasa 35000 4,58 4,58
Glucosa 180,16
Licor
Glucoamilasa 35000 13,73 13,73
Nutrientes 20,3 20,3
Residuos Sólidos 63,2
Impureza
Total 13227,7 63,2 13164,49 8856,12 8856,12 8856,12 8856,12 5612,12
Tabla II.4.6 Balance de Masa
SUSTANCIA M
CORRIENTE (Kg/día)
46 47 48 49 50 51 52 53 54
Sorgo
Agua suavizada 18
Agua Filtrada 18 5612,12 12225,8 12225,8 2242,08 9983,69 9983,69 4798,58 4798,58 4798,58
Ácido sulfúrico (1N) 98,08
Dióxido de Carbono 76
Hidróxido de calcio 74,093
Levadura
Etanol 46,07 3244 2065 2065 2065
Alphamilasa 35000
Glucosa 180,16
Licor
Glucoamilasa 35000
Nutrientes
Residuos Sólidos
Impureza
Total 3244 12225,8 2242,08 2242,08 9983,69 9983,69 2733,58 2733,58 2733,58
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
45
Tabla II.4.7 Balance de Masa
SUSTANCIA M
CORRIENTE (Kg/día)
55 56 57 58 59 60 61 62
Sorgo
Agua suavizada 18
Agua Filtrada 18 4798,58 4798,58 10500 8000 8000 1900
Ácido sulfúrico (1N) 98,08
Dióxido de Carbono 76
Hidróxido de calcio 74,093
Levadura
Etanol 46,07 2065 2065
Alphamilasa 35000
Licor
Glucosa 180,16
Aceite esencial 27
Glucoamilasa 35000
Nutrientes
Residuos Sólidos
Impureza 600 600 600 600
Total 6863,58 4798,58 2065 11100 8600 8600 2500 27
Tabla II.4.8 Balance de Masa
SUSTANCIA M
CORRIENTE (Kg/día)
63 64 65 66 67 68 69 70 71
Sorgo
Agua suavizada 18
Agua Filtrada 18 500
Ácido sulfúrico (1N) 98,08
Dióxido de Carbono 76
Hidróxido de calcio 74,093
Levadura
Etanol 46,07 2065 1565 500 500
Licor 335,42 335,42
Alphamilasa 35000
Glucosa 180,16 314,4
Aceite esencial 27
Glucoamilasa 35000
Colorante 0,28
Residuos Sólidos
Impureza
Total 2065 1565 500 527 500 314,4 0,28 335,42 335,42
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
46
Tabla II.4.9 Balance de Masa
SUSTANCIA M
CORRIENTE (Kg/día)
72 73 74 75 76
Sorgo
Agua suavizada 18
Agua Filtrada 18 500 500 500 500
Ácido sulfúrico (1N) 98,08
Dióxido de Carbono 76
Hidróxido de calcio 74,093
Levadura
Etanol 46,07 500 500 500 500
Licor 335,42
Alphamilasa 35000
Glucosa 180,16 314,4 314,4 314,4 314,4
Aceite esencial 27 27 27 27
Glucoamilasa 35000
Colorante 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28
Residuos Sólidos
Impureza
Total 335,7 1341,68 1341,68 1341,68 1341,68
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
47
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
LICORES GUÁRICO
III. SELECCIÓN DE LA TECNOLOGÍA
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
48
III. SELECCIÓN DE LA TECNOLOGÍA
III.1.Tecnología de molienda
Formas de Moler el grano
Molienda Seca: Proceso de producción para extraer el almidón contenido en el cereal
ampliamente aceptado en la industria del etanol puesto que comparativamente con el proceso
de molienda húmeda tiene menores requerimientos de capital tanto al momento de construir
como de operar la planta. En este proceso no se fracciona el grano en sus componentes y
todos sus nutrientes entran y son concentrados en un subproducto empleado para alimentación
animal llamado granos secos de destilería (DDG Dried Distillers Grains por sus siglas en
inglés), con un alto valor en el mercado.
Molienda Húmeda: Proceso en el cual las plantas transforma un gran volumen de granos. La
operación de molienda húmeda es más compleja porque el grano se debe separar en sus
componentes, con la ventaja que al lograr una separación más efectiva de los mismos se
obtienen subproductos de mayor valor agregado. En la molienda húmeda solamente el
almidón se fermenta mientras en la molienda seca se fermenta el puré entero.
La molienda húmeda consiste en empapar el grano en agua caliente en un proceso llamado
empapamiento, luego se retira el agua y los núcleos ablandados pasan a los molinos y a los
separadores donde se separa el germen. Las piezas restantes -almidón, gluten y fibras- se
muelen y se pasan a través de separadores donde se retira la fibra, se separa el almidón y el
gluten. Luego se lava y se seca el almidón que puede ser usado como almidón o ser
convertido en glucosa mediante otros tratamientos.
De estos dos procesos de molienda se escogió trabajar con la molienda en seco por su menor
costo de tanto de construcción como de operación, y por la ventaja de obtener un residuo rico
en nutrientes para ser destinado a la producción de alimentos para el ganado.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
49
Molino
El molino empleado es el molino de rodillos. Este equipo es tradicionalmente empleado para
la molienda de cereales, para convertirlos en harina de grano fino. Uno de los molinos más
empleados tiene dos pares de rodillos capaces de efectuar dos reducciones por separado.
Después de cada reducción, el producto se conduce a una máquina de cribado para separar la
harina fina, en tanto que el producto grueso se devuelve para su reducción posterior. La
alimentación se dosifica en la parte superior, en donde u sacudidor vibratorio lo disemina y
extiende hasta formar una capa delgada sobre toda la superficie de los rodillos.
Los rodillos se fabrican en varios tipos de rugosidad. Hay dos tipos estándar de uso general:
el de aristas romas y el de aristas afiladas; el primero de ellos se utiliza primordialmente para
el trigo y el centeno, en tanto que el segundo se destina al maíz y otros productos
alimenticios, como es el caso del sorgo.
III.2.Tecnología enzimática
Selección de la levadura para catalizar la reacción de fermentación
Levadura con la que operará la planta “Saccharomyces cerevisiae.”
Entre las levaduras que pueden ser usadas para acelerar el proceso de fermentación se
encuentran la
Zymomonas mobilis y la Saccharomyces cerevisiae (Devoradora de azúcar) de estas dos se
escogió la Saccharomyces cerevisiae porque aunque la Zymomonas mobilis tiene un mayor
rendimiento, según estudios realizados por ASOCIACIÓN de CERVECEROS de la
REPUBLICA ARGENTINA esta levadura presenta comportamientos altamente oscilatorios
en las variables del proceso. Desde el punto de vista del control esto representa una gran
dificultad. A parte de que su comercialización es muy reducida. Por el contrario la levadura
Saccharomyces cerevisiae es usada por numerosas industrias para la producción de licor, y es
accesible comercialmente. Por tal motivo en el proceso de fermentación se usará la levadura
Saccharomyces cerevisiae encargada de la transformación de la glucosa en etanol.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
50
III.3.Tecnologías de Separación
En el proceso de producción se encuentran dos tipos de secciones de separación:
Sección de Destilación en donde es separado el etanol del agua a través del calor
suministrado a la columna de destilación, basándose en la diferencia de punto de ebullición de
los componentes.
Sección de Centrifugado: En el proceso se hace uso de dos decantadores centrífugos uno
ubicado luego del proceso de sacarificación, con el objetivo de separar las partículas sólidas
(trozos de granos etc.…) de la corriente líquida (glucosa), y otro luego de la fermentación
para separar la levadura y restos de partículas sólidas que pudieran estar contenidas en la
corriente.
En la siguiente tabla se hace una representación de las tecnologías de separación usadas en el
proceso de producción de licor.
Tabla N° 10 Tipos de Procesos de Separación usados en la Planta de producción de Licor
Tecnologías de separación
Método
Fase de la
Alimentación
Agente de
Separación
Fase de
los
Productos Propiedad
Centrifugado
(Filtración) Líquido-Sólido
Fuerza
Centrífuga
Líquido-
Sólido
Tamaño
de las
partículas
Destilación Líquido-Vapor Calor
Líquido-
Vapor
Punto de
Ebullición
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
51
III.4. Tecnología de reacción química
La bibliografía propone diferentes métodos para la bioproducción de etanol a partir de
fuentes amiláceas.
Sacarificación-fermentación simultánea (SSF): en cocultivo de microorganismos; uno de
los microorganismos con capacidades amilolíticas y el otro con capacidades fermentativas. El
cocultivo requiere energías de mantenimiento y consumo de sustrato para crecimiento por
cada microorganismo, lo que conduce, teóricamente, a la reducción de los rendimientos
globales de sustrato en producto, afectando la rentabilidad del proceso.
Como estrategia de reducción de tiempo y requerimientos energéticos, se implementan
procesos de sacarificación y fermentación simultáneas, previa licuefacción del almidón. El
proceso simultáneo presenta dos variantes frente al uso de enzimas o microorganismos en la
etapa de sacarificación:
a. Sacarificación enzimática
b. Sacarificación con microorganismos
Fermentación alcohólica utilizando microorganismos con capacidad amilolítica. Los
microorganismos que presentan actividad amilolítica natural generalmente tienen bajos
rendimientos en la producción de etanol. Con los desarrollos de la técnica de recombinación
genética se han creado microorganismos con la capacidad de biotransformar el almidón a
etanol, mejorando los rendimientos. Ejemplo de ello es la transformación de levaduras que
expresan los genes que codifican para las enzimas α amilasas y glucoamilasas, permitiendo
que las levaduras utilicen el almidón como fuente de carbono. Los sistemas de sacarificación-
fermentación simultáneas tienen orígenes en la producción de etanol a partir de desechos y/o
fuentes lignocelulósicas, que ofrecen ventajas frente a los procesos independientes, las cuales
son:
-Reducción de la inhibición de las enzimas por sustrato.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
52
-Menos intensivos en capital si se comparan con los sistemas SHF (fermentación-
sacarificación independiente) Los sistemas SSF (sacarificación-fermentación simultánea) vs.
SHF (hidrólisis y fermentación separadas) han presentado mayores conversiones globales de
etanol.
- Reducción de los tiempos de proceso al desarrollar la sacarificación enzimática y la
fermentación en forma simultánea. La menor temperatura del proceso de sacarificación
enzimática se compensa con una mayor adición de enzimas, de forma tal que no afecte la
velocidad global del proceso. La reducción en el tiempo de proceso permite aumentar la
capacidad instalada de las plantas, mejorando la productividad y reduciendo los costos de
producción.
Sacarificación enzimática-fermentación independientes (SHF): Proceso enzimático en dos
etapas: licuefacción y sacarificación; y una tercera etapa fermentativa, mediada por
microorganismos.
Los rendimientos en la producción de etanol utilizando la estrategia SSF, son menores frente
al proceso convencional. Se presenta una mayor reducción del rendimiento para el nivel de
concentración inicial de sustrato.
Productividades obtenidas son bajas frente a los procesos discontinuos que utilizan caña de
azúcar o cereales (sorgo) como sustrato cuando se emplea el método.
De los dos métodos descritos anteriormente, se seleccionó el último, el método convencional,
sacarificación enzimática-fermentación independientes (SHF), ya que es el método más
común, y los rendimientos en la producción de etanol son mayores, a pesar de que requiere
mayor tiempo, y el proceso es enzimática por la sencillez, y se hallan en la bibliografía mayor
información de los procesos enzimáticos.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
53
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
LICORES GUÁRICO
IV. DIAGRAMA DE TUBERÍAS DE INTRUMENTACIÓN
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
54
TITULO:
REV.
PROYECTO No.: ARCHIVO No.:ESCALA:
HOJA No.: DOCUMENTO No.:
DISEÑO: FECHA:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA:
FECHA:
FECHA:
NOTAS: PROYECTO:
BEBIDAS ESPIRITUOSAS A PARTIR DE SORGO
25/06/2010 Diagrama de Flujo de Proceso
Preparación de la materia prima a la alimentación
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
SÍMBOLOS DE INSTRUMENTOS MECÁNICOS
Bomba Centrífuga Cinta Transportadora
Molino de Rodillos
Elevador de CangilonesDecantador Centrífugo
SÍMBOLOS DE INSTRUMENTOS DE CONTROL
T
Transmisor
IDENTIFICACIÓN DE SERVICIOS
CW Agua de Enfriamiento
Ips Vapor de baja Presión
hps Vapor de alta Presión
SÍMBOLOS DE ENTRADAS Y SALIDAS
Conector entre Hojas Entrada al Proceso
Salida dell Proceso
SÍMBOLOS DE LÍNEAS
Señal Eléctrica
Línea de Proceso
Línea de Servicio
SÍMBOLOS DE VÁLVULAS
Válvula de Control
Válvula de Paso
SÍMBOLOS DE EQUIPOS
Tanques de Almacenamiento
Tanques de Mezclado
Tanques de Lavado
Silo de Almmacenamiento
Ciclón
Reactor
Rehervidor
Tambor de Refljo
Embotelladora PasteurizadoraEtiquetador
a
Columna de Platos
González Anmary
Señal Neumática
Y
Transductor Controlador
Señal de Software
Y
X
Bloque de Cálculo
Válvula de Globo
Válvula de Alivio Sistema de Válvulas de
Control
Intercambiador de Calor
Columna Empacada
RW Agua de Reposición
C
Válvula dosificadora
Motor
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
55
LCV
102LT
101
SL-101 S-101
Tratamiento de efluentes
Agua de Retorno
Tratamiento de efluentes
DTI 3
FCV
102
TITULO:
REV.
PROYECTO No.: ARCHIVO No.:ESCALA:
HOJA No.:DOCUMENTO No.:
DISEÑO: FECHA:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA:
FECHA:
FECHA:
NOTAS:
PROYECTO:
LC
101
T-103
LY
101
LCV
101
WC
V
101
X-101
A-101
M-101
P-101 A
P-101 B
T-103
Tanque de lavado
P y T ambiente
SL-101
Silo de sorgo
P y T ambiente
Humedad <14%
X-101
Elevador de cangilonesS-101
Ciclón
A-101
Molino de rodillosM-101
Mezclador
P-101 A/B
Bomba
Agua
½” RW101 AA1
½” XW102 AA1
½” XW101 AA1
½” PW101 EK1
¾ " P101 EK1
¾ ” P102 EK1
Sorgo
De FY-505 A
FT
101
I/P
Hacia R-301
Daniela Alayón 18/06/2010 Diagrama de Tubería e instrumentación. Sección:
Preparación a la alimentación DISEÑO DE UN A PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LICOR A PARTIR
DE SORGO
1/11
FT
102
FCV
101
FY
101
I/P
FC
101
LSP
FSP
WT
101WC
101
WSP
I/P
FT
103
I/P
FY
102 A
FC
102
FSP
R
x
FY
102 B
I/PLY
102
LC
102LC
102
LSP
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
56
Vapor de agua
R-201
Agua
Tratamiento de Agua
LCV
203
FCV
203
TCV
201
TITULO:
REV.
PROYECTO No.: ARCHIVO No.:ESCALA:
HOJA No.:DOCUMENTO No.:
DISEÑO: FECHA:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA:
FECHA:
FECHA:
NOTAS:
PROYECTO:
ACV
202
AT
201
FSP
AY
201 B
AC
201
ACV
201
DTI 11
DTI 11
DTI 1
DTI 4
DTI 3
FCV
204
FT
206
FT
205
FT
204
FSP
FSP
LT
203
LY
203
FCV
205
R-201
Licuefactor
T= 90°C, pH= 6
E-201
Intercambiador de calor
T=100° C vapor de baja
P-204 A/B
Bomba
DTI 3
½” PW202 EK1
Amilasa
X
X
FY
2O3 A
FY
2O4 A
FC
204
FC
2O3
I/P
I/P
TC
201
TSP
I/P
AY
201 A
I/P
I/P
I/P
LSPTT
202TC
202
TCV
202
TSP
E-201
LC
203I/P
Hacia R-302
Para Sacarificar
Hacia R-403
Control de pH
Hacia R-302
Control de pH
María Randelli 16/06/2010 Diagrama de Tubería e instrumentación. Sección:
Licuefacción
P-202 B
P-202 A
De M-101
Vapor de agua
¼ ” P203 EK1
1” P
20
4 E
K1
½ ” P205 EK1
½ ” P206 EK1
FY
205 B
I/P
FT
207FY
205 A
FY
203 B
FY
204 B
TY
201 TT
201
TY
202
TY
202
DISEÑO DE UN A PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LICOR A PARTIR
DE SORGO
FC
205
FSP
X
2/11
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
57
ACV
303
TITULO:
REV.
PROYECTO No.: ARCHIVO No.:ESCALA:
HOJA No.:DOCUMENTO No.:
DISEÑO: FECHA:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA:
FECHA:
FECHA:
NOTAS:
PROYECTO:
R-302
Glucoamilsa
Tratamiento de Agua
Tratamiento de Efluentes
LT
304
LY
304
P-304 A
P-304 B
P-303 A
P-303 B
DTI 2
FCV
306
FT
308
AT
302
DTI 2 DTI 4
R-302
Sacarificador
T= 45°C, pH= 4,5
E-302
Intercambiador de
calor
P-303 A/B
Bomba
S-302
Decantador
Centrifugo
P-304 A/B
Bomba
FT
309
FSP
X
I/P
FC
306
FY
306 A
TCV
303
I/P
TT
303TC
303
TSP
AY
303AC
302
I/PASP
TT
304
TCV
304
TSP
E-302
I/P
LC
304
LCV
304
A producción de
jarabe de glucosa
Hacia R-403
Para
fermentación
CW
S-302
¼”P307 EK1
1”P
30
6 E
K1
3/4
” P
30
9 E
K1
3/4 ” P310 EK1
½ ”
P3
11
EK
1
½ ” P312 EK1
½ ” P312 EK1
FCV
307
DISEÑO DE UN A PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LICOR A PARTIR
DE SORGO
Diagrama de Tubería e instrumentación. Sección:
Sacarificación
De R-201
TY
303
FY
306 B
FT
310
FC
307
FY
307 B
FY
307 A
FSP
I/P
TC
304 TY
304
TY
304
María Randelli 16/06/2010
X
3/11
½ ” P205 EK1
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
58
Gas de fermentación CO2
DTI 5
TITULO:
REV.
PROYECTO No.: ARCHIVO No.:ESCALA:
HOJA No.:DOCUMENTO No.:
DISEÑO: FECHA:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA:
FECHA:
FECHA:
NOTAS:
PROYECTO:
Nutrientes
Levadura
Agua
Daniela
Alayón
Anmary Gonzalez
María Randelli
26/04/2010
28/04/2010
4/11
FY
409 B
FY
410 B
FY
411 B
FCV409
FT
417
FSP
FSP
FSPFC
409
FT
414
FT
415
FC
V410
FC
410
FT
416
FC
V411
FC
411
AT
403
AY
403
ASP
P-405 A
P-405 B
P-327
TY
406
TY
406
TC
406
TCV
406
TSP
AC
V403
DTI 2
DTI 3
R-403
Fermentador
T=30°C
E-403
S-403
Decantador
centrifugo
P-405 A/B
Bomba
E-403
Intercambiador de
Calor
x
I/P
FY
409 A
FY
410 A
XI/P
FY
411 A
X
I/P
TCV
405
TY
405I/P
TT
405TC
405
TSP
LCV
403
LT
405
LY
403
LC
405
I/P
LSP
TT
406I/P
AC
403
I/P
CW
¼ ” P414 EK1
½ ” P415 EK1
3/4” P416 EK1
1”
P4
17
EK
1
3/4” P418 EK1
3/4” P419 EK1
De R-302
2” P401 EK1
FY
418 B
FC
V418
FT
418
FY
418 A
FC
418
Diagrama de Tubería e instrumentación. Sección:
FermentaciónDISEÑO DE UN A PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LICOR A PARTIR
DE SORGO
½ ” P420 EK1
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
59
V-501
E-506
Tratamiento
de Agua
P-507 A
A C-502
Tratamiento
de Efluentes
Vapor de
Servicio
Tratamiento
de Agua
Tratamiento
de Agua
P-507 B
P-506 B
P-506 A
TITULO:
REV.
PROYECTO No.: ARCHIVO No.:ESCALA:
HOJA No.: DOCUMENTO No.:
DISEÑO: FECHA:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA:
FECHA:
FECHA:
NOTAS: PROYECTO:
DTI 4
E-504
C-501
Columna de destilación
E-505
Rehervidor
E-504
Calentador
E-506
Condensador
V-501
Tanque de separación
P-506 A/B
BombaP-507 A/B
Bomba
CW
TY
507
TCV507
TT
507
TSP
TC
507
I/P
PY
502
PC
V502
I/P
PT
502
TSP
PC
502
TY
508
TCV508
I/P
TT
508
TC
508
TSP
LY
503
LCV503
I/P
LC
503
LSP
LT
503
TY
509
TCV509
I/P
TT
509
TC
509
TSPTT
510
TY
510
TCV510
I/P
TSP
TC
510
LT
504
LY
504
LCV504
I/PLC
504
LSP
E-505
DISEÑO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LICOR A
PARTIR DE SORGO
Diagrama de Flujo de Proceso
Sección de Destilación
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
5/11
Vapor de Servicio
DTI 6
C-501
½ ” P521 AA2
½ ” P522 AA2
½ ” P523 AA2
½ ”
P5
25
AA
2
½ ” P524 AA2
½ ” P526 AA2
A S-403
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
60
V-502
E-508
Tratamiento
de Agua
P-509 A
A C-502
Tratamiento
de Efulentes
Vapor de
Servicio
Tratamiento
de Agua
P-509 B
P-5108 B
P-508 A
TITULO:
REV.
PROYECTO No.: ARCHIVO No.:ESCALA:
HOJA No.: DOCUMENTO No.:
DISEÑO: FECHA:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA:
FECHA:
FECHA:
NOTAS: PROYECTO:
DTI 5
C-502
Columna de destilación
E-507
Rehervidor
E-508
Condensador
V-502
Tanque de separación
P-508 A/B
BombaP-509 A/B
Bomba
DTI 7
CWTY
511
TCV511
TT
511
TSP
TC
511
I/P
P-1621
PY
503
PC
V503
I/P
PT
503
PSP
PC
503
TY
512
TCV512
I/PTT
512
TC
512
TSP
LY
505
LCV505
I/P
LC
503
LSP
LT
505
TY
513
TCV513
I/P
TT
513
TC
513
TSP
LT
506
LY
506
LCV506
I/P
LC
506
LSP
E-507
C-502
FT
507
FY
505 A
X
DTI 1P-1643
A control de inventario
De C-501
6/11
Diagrama de Flujo de Proceso
Sección de DestilaciónDISEÑO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LICOR A
PARTIR DE SORGO
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
½ ” P527 AA2
½ ” P528 AA2
½ ” P529 AA2
½ ”
P5
31
AA
2
½ ” P530 AA2
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
61
M-604
De V-502
P-610 A
Aceite Esencial
Tratamiento para la venta
como combustible vehicular
LSP
I/P
V-319
I/P
P-610 B
P-611 A
T-604
TITULO:
REV.
PROYECTO No.: ARCHIVO No.:ESCALA:
HOJA No.: DOCUMENTO No.:
DISEÑO: FECHA:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA:
FECHA:
FECHA:
NOTAS: PROYECTO:
T-604
Tanque de almacenamiento
de Etanol
P-610 A/B
Bomba
M-604
Mezclador de
licor
P-611 A/B
Bomba
DTI 8
DTI 6
LC
607
I/P
LSP
LSP
LC
607
FY
612 A
X
Diagrama de Flujo de Proceso
Sección de Preparación de Licor DISEÑO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LICOR A
PARTIR DE SORGO
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
P-611 B
FT
618
FCV
612
FT
619
LT
607
LY
607
LCV
607
LY
608
LT
608
FY
612B
LCV
608
LC
607
7/11
½ ” P633 AA2
½ ” P636 EK1
½ ” P635 EK1
½ ” P637 EK1
1/4 ” P634 EK1
A M-605
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
62
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
63
Vapor de Servicio
Agua Clorada
P-713 A
P-713 B Tratamiento
de efuentes
Tratamiento
de efuentes
TT
714
714
I/P
TITULO:
REV.
PROYECTO No.: ARCHIVO No.:ESCALA:
HOJA No.: DOCUMENTO No.:
DISEÑO: FECHA:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA:
FECHA:
FECHA:
NOTAS:PROYECTO:
DTI 8
DTI 10
T-705
Tanque de licor
P-713 A/B
Bomba
A-702
Lavadora
TSP
Diagrama de Flujo de Proceso
Sección de Embotellado DISEÑO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LICOR A
PARTIR DE SORGO
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
LT
711
LC
711
LY
711
LCV
711
TCV
714
YT
714
TC
A-703
EmbotelladoraA-704
Pasteurizadora
A-704A-703A-702
T-705
9/11
1/2 ” P744 EK1
A A- 705
DE M-605
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
64
Licor dulce
TITULO:
REV.
PROYECTO No.: ARCHIVO No.:ESCALA:
HOJA No.: DOCUMENTO No.:
DISEÑO: FECHA:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA:
FECHA:
FECHA:
NOTAS: PROYECTO:
DTI 9
A-705
Etiquetadora
A-705
Diagrama de Flujo de Proceso
Sección de EmbotelladoDISEÑO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LICOR A
PARTIR DE SORGO
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
10/11
DE A- 704
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
65
TITULO:
REV.
PROYECTO No.: ARCHIVO No.:ESCALA:
HOJA No.:DOCUMENTO No.:
DISEÑO: FECHA:
CALCULO: FECHA:
DIBUJADO:
REVISADO:
APROBADO:
FECHA:
FECHA:
FECHA:
NOTAS:
PROYECTO:
DTI 3
DTI 3
T-102
T-101
M-101
M-102
FY
102 B
FCV
102
FCV
104 B
FY
104
FY
101 B
FCV
101
FY
103
FCV
103 B
FT
101
FT
103
FSP
FC
102
FC
101
FT
102
FT
104
FC
103
FC
104
FT
106
FSP
FSP
FT
105
H2SO4
Ca(OH)2
Agua Destilada
P-102 A
P-102 B
P-101 A
P-101 B
T-101
Tanque de almacenamiento de Ca(OH)2
T-102
Tanque de alamacenamiento de H2SO4
MD-101
Tanque de mezclado
MD-102
Tanque de mezclado
P-101 A/B
Bomba
P-102 A/B
Bomba
FSP
I/P
I/P
FY
101 A
FY
102 A
R
R
R R
FY
104 A
FY
103 A
Hacia R-201
Corrector de pH
Hacia R-201
Corrector de pH
Daniela Alayón 18/06/2010
Diagrama de Tubería e instrumentación. Sección: Preparación a la alimentación
1/11
BEBIDAS ESPIRITUOSAS A PARTIR DE SORGO
X
X
X X
I/P
I/P
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
66
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
LICORES GUÁRICO
V. LISTA DE EQUIPOS DE PROCESO
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
67
V. LISTA DE EQUIPOS DE PROCESO
Tabla V.1 Equipos de reacción química
Nombre Descripción Material de Volumen Ubicación
Construcción (m^3) en el DTI
Reactor Acero
R-201 Licuefactor Inoxidable 1,12 DTI-03
Reactor Acero
R-302 Sacarificador Inoxidable 1,05 DTI-04
Reactor Acero
R-403 Fermentador Inoxidable 34,1 DTI-05
Tabla V.2 Columnas de separación
Nombre Descripción Material de Diámetro Altura Ubicación
Construcción (m) (m) en el DTI
Torre de Acero
C-501 Destilación de platos Inoxidable 0,6 5,5 DTI-06
Torre de Acero
C-502 Destilación empacada Inoxidable 0,4 10 DTI-07
Tabla V.3 Equipos de mezclado
Nombre Descripción Material de Ubicación
Construcción en el DTI
Mezcladora Acero
M-604 de doble inoxidable DTI-07
fondo
Mezcladora Acero
M-605 de doble inoxidable DTI-08
fondo
Mezcladora Acero
M-606 de doble inoxidable DTI-08
fondo
Mezcladora Acero
M-101 de doble inoxidable DTI-11
fondo
Mezcladora Acero
M-102 de doble inoxidable DTI-11
fondo
Mezcladora Acero
M-103 de doble inoxidable DTI-02
fondo
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
68
Tabla V.4 Silo de almacenamiento
Nombre Descripción Material de Capacidad Ubicación
Construcción (m^3) en el DTI
Silo de Metálico de
SL-101 almacenamiento lamina 3,462 DTI-02
del sorgo corrugada
Tabla V.5 Equipos de separación
Nombre Descripción Cantidad Material de Ubicación
Construcción en el DTI
Ciclón Acero
S-101 1 inoxidable DTI-02
Decantador Acero
S-302 centrifugo 1 inoxidable DTI-04
Decantador Acero
S-403 centrifugo 1 inoxidable DTI-05
Tabla V.6 Recipientes
Nombre Descripción Material de Capacidad Ubicación
Construcción (m^3) en el DTI
Reflujo de la Acero al
V-501 columna de Carbono 0,6 DTI-06
destilación
Reflujo de la Acero al
V-502 columna de Carbono 0,5 DTI-06
destilación
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
69
Tabla V.7 Tanques
Nombre Descripción Material de Capacidad Ubicación
Construcción (m^3) en el DTI
Hidróxido de
T-101 calcio para Acero 1,5 DTI-01
el control de inoxidable
pH
Acido
T-102 sulfúrico
para Acero 1,5 DTI-01
el control de inoxidable
pH
T-103 Lavado del Acero 4,45 DTI-02
sorgo inoxidable
Tanque
T-604 de Acero 3,2 DTI-08
etanol inoxidable
Tanque
T-705 de Acero 2,5 DTI-10
licor inoxidable
Tabla V.8 Equipos de molienda
Nombre Descripción Material de Capacidad Ubicación
Construcción (m^3) en el DTI
Pulverizador Acero
A-101 de cereales Inoxidable 4 DTI-02
de rodillos
Tabla V.9 Equipos de transporte
Nombre Descripción Cantidad Ubicación
en el DTI
Elevador de
X-101 Cangilones 1 DTI-02
Tabla V.10 Equipo de lavado, embotellado y etiquetado
Nombre Descripción Cantidad Ubicación
en el DTI
Tres
A-702 Equipos 1 DTI-10
Conectados
Entre si.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
70
Tabla V.11 Equipos de intercambio de calor
Nombre Descripción Material de Q Área Ubicación
Construcción (KJ) (m^2) en el DTI
Carcasa:
Acero al
E-201 Calentador Carbono 129,84 0,046 DTI-03
Tubos:
Acero
Inoxidable
Carcasa:
Acero al
E-302 Enfriador Carbono 60,55 18,015 DTI-04
Tubos:
Acero
Inoxidable
Carcasa:
Acero al
E-403 Enfriador Carbono 125,58 0,019 DTI-05
Tubos:
Acero
Inoxidable
Carcasa:
Acero al
E-504 Calentador Carbono 803,03 0,037 DTI-06
Tubos:
Acero
Inoxidable
Carcasa:
Acero al
E-505 Rehervidor Carbono 6,73 0,008 DTI-06
Tubos:
Acero
Inoxidable
Carcasa:
Acero al
E-506 Condensador Carbono 407,38 0,075 DTI-06
Tubos:
Acero
Inoxidable
Carcasa:
Acero al
E-507 Condensador Carbono 194,89 0,015 DTI-07
Tubos:
Acero
Inoxidable
Carcasa:
Acero al
E-508 Rehervidor Carbono 6,73 0,008 DTI-07
Tubos:
Acero
Inoxidable
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
71
Tabla V.12 Bombas
Nombre Descripción Ubicación Potencia
en el DTI hp
Bomba centrifuga
P-101A/B periférica elevadora DTI-01 4,55
del carbonato de calcio
Bomba centrifuga
P-102A/B periférica elevadora DTI-01 4,55
para el acido sulfúrico
Bomba centrifuga
P-103A/B periférica elevadora DTI-02 4,55
de agua
P-204A/B Bomba reciprocante DTI-03 6,24
P-305A/B Bomba reciprocante DTI-04 6,7
P-306A/B Bomba reciprocante DTI-04 7,34
P-407A/B Bomba reciprocante DTI-05 6,59
Bomba
P-508A/B Centrifuga DTI-06 5,89
Periférica
Elevadora
Bomba
P-509A/B Centrifuga DTI-06 5,62
Periférica
Elevadora
Bomba
P-510A/B Centrifuga DTI-07 5,18
Periférica
Elevadora
Bomba
P-511A/B Centrifuga DTI-07 4,96
Periférica
Elevadora
Bomba
P-612A/B Centrifuga DTI-08 4,24
Periférica
Elevadora
Bomba
P-613A/B Centrifuga DTI-08 4,73
Periférica
Elevadora
Bomba
P-614A/B Centrifuga DTI-09 4,48
Periférica
Elevadora
Bomba
P-615A/B Centrifuga DTI-09 5,02
Periférica
Elevadora
Bomba
P-716A/B Centrifuga DTI-10 5,57
Periférica
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
72
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
LICORES GUÁRICO
VI. LISTA DE TUBERÍAS
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
73
VI. LISTA DE TUBERÍAS
Tabla VI. 1 Lista de tuberías
Lista de tuberías
Plano Tubería
Identificación
Tamaño
(pulg) Servicio
Descripción Temp.
(°C)
Desde Hasta Operación
Diseño
DTI 2 ½” RW101 AA1 ½ Servicio Filtro T-103 30 36
DTI 2 ½” XW101 AA1 ½ Servicio T-103 Filtro 30 36
DTI 2 ½” XW102 AA1 ½ Servicio S-101 Filtro 30 36
DTI 2 ½” PW101 EK1 ½ Proceso Servicio M-103 30 36
DTI 2 1” P101 EK1 1 Proceso M-103 P-103 A/B 30 36
DTI 2 ¾” P102 EK1 ¾ Proceso P-103 A/B R-201 30 36
DTI 3 ½” PW202 EK1 ½ Proceso Filtración R-201 30 36
DTI 3 ¼” P203 EK1 ¼ Proceso Almacén R-201 30 36
DTI 3 1” P204 EK1 1 Proceso R-201 P-204 90 96
DTI 3 ¾” P205 EK1 ¾ Proceso R-201 R-302 90 96
DTI 3 ¾” P206 EK1 ¾ Proceso R-201 E-201 90 96
DTI 4 ¼” P307 EK1 ¼ Proceso Almacén R-302 30 36
DTI 4 1” P308 EK1 1 Proceso R-302 P-305 A/B 45 52
DTI 4 ¾ ” P309 EK1 ¾ Proceso P-305 A/B S-302 45 52
DTI 4 ¾ ” P310 EK1 ¾ Proceso P-305 A/B R-302 45 52
DTI 4 ½ ” P311 EK1 ½ Proceso P-306 A/B Distribución 40 46
DTI 4 ½” P312 EK1 ½ Proceso P-306 A/B R-403 40 46
DTI 4 ½” P313 EK1 ½ Proceso P-306 A/B Producción
Jarabe 40 46
DTI 5 ½” P414 EK1 ½ Proceso Almacén R-403 30
36
DTI 5 ½” P415 EK1 ½ Proceso Almacén R-403 30 36
DTI 5 ¼” P416 EK1 ¼ Proceso Almacén R-403 30 36
DTI 5 1” P417 EK1 1 Proceso R-403 P-407 A/B 30
36
DTI 5 ¾ ” P418 EK1 ¾ Proceso P-407 A/B S-403 30 36
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
74
Lista de tuberías
Plano Tubería
Identificación
Tamaño
(pulg) Servicio
Descripción Temp.
(°C)
Desde Hasta Operación
Diseño
DTI 5 ¾ ” P419 EK1 ¾ Proceso P-407 A/B R-403 30 36
DTI 5 ½” P420 EK1 ½ Proceso S-403 E-504 30
36
DTI 6 ½” P521 AA2 ½ Proceso C-501 E-506 94
105
DTI 6 ½” P522 AA2 ½ Proceso E-506 V-501 94
105
DTI 6 ½” P523 AA2 ½ Proceso P-509 A/B C-502 94
105
DTI 6 ½” P524 AA2 ½ Proceso C-501 E-505 94
105
DTI 6 ½” P525 AA2 ½ Proceso C-501 P-508 A/B 94
105
DTI 6 ½” P526 AA2 ½ Proceso P-508 A/B Almacén
para venta
94
105
DTI 7 ½” P527 AA2 ½ Proceso C-502 E-508 82
90
DTI 7 ½” P528AA2 ½ Proceso E-508 V-502 82
90
DTI 7 ½” P529 AA2 ½ Proceso P-510 A/B T-601 82
90
DTI 7 ½” P530 AA2 ½ Proceso C-502 E-507 82 90
DTI 7 ½” P531 AA2 ½ Proceso C-502 P-511 A/B 82
90
DTI 8 ½” P633 AA2 ½ Proceso P-511 A/B T-604 30
36
DTI 8 ¼ ” P634 EK1 ¼ Proceso P-511 A/B M-604 30
36
DTI 8 ½ ” P635 EK1 ½ Proceso T-604 M-604 30
36
DTI 8 ½ ” P636 EK1 ½ Proceso T-604 P-613 A/B 30
36
DTI 8 ½ ” P637 EK1 ½ Proceso P-613 A/B M-605 30
36
DTI 8 ½ ” P638 EK1 ½ Proceso Almacén M-605 30
36
DTI 8 ½ ” P639 EK1 ½ Proceso Almacén M-605 30
36
DTI 8 ½ ” P640 EK1 ½ Proceso Almacén M-605 30
36
DTI 8 ½ ” P641 EK1 ½ Proceso M-605 P-615 A/B 30
36
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
75
Lista de tuberías
Plano Tubería
Identificación
Tamaño
(pulg) Servicio
Descripción Temp.
(°C)
Desde Hasta Operación
Diseño
DTI 8 ½ ” P642 EK1 ½ Proceso M-605 P-614 A/B 30
36
DTI 8 ½ ” P643 EK1 ½ Proceso P-615 A/B T-705 30
36
DTI 9 ½ ” P744 EK1 ½ Proceso P-716 A/B A-702 30 36
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
76
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
LICORES GUÁRICO
VII. LISTA DE INTRUMENTACIÓN
Lista de Controladores
Lista de Transmisores
Lista de Elemento Finales de Control
Estrategias de Control
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
77
VII. LISTA DE INTRUMENTACIÓN
VII.1. Lista de Controladores
IDENTIFICACIÓN DTI ACCIÓN ESTRATEGÍA FC-101 1 Directa Relación FC-102 1 Directa Relación FC-103 1 Directa Relación FC-104 1 Directa Relación FC-105 2 Inversa Feedback FC-117 2 Inversa Feedback LC-110 2 Inversa Feedback WC-101 2 Directa Feedback FC-206 3 Directa Relación FC-207 3 Inversa Relación TC-201 3 Inversa Feedback AC-201 3 Directa Rango Dividido LC-201 3 Inversa Feedback TC-202 3 Inversa Feedback FC-308 4 Directa Relación TC-303 4 Inversa Feedback AC-302 4 Directa Rango Dividido LC-302 4 Inversa Feedback TC-304 4 Inversa Feedback FC-409 5 Directa Relación FC-410 5 Directa Relación FC-411 5 Directa Relación LC-403 5 Inversa Feedback TC-406 5 Inversa Feedback AC-403 5 Directa Rango Dividido TC-507 6 Inversa Feedback PC-502 6 Inversa Feedback TC-508 6 Directa Feedback LC-503 6 Inversa Feedback TC-509 6 Directa Feedback TC-510 6 Directa Feedback LC-504 6 Inversa Feedback TC-511 7 Inversa Feedback PC503 7 Inversa Feedback TC-512 7 Inversa Feedback LC-505 7 Inversa Feedback TC-513 7 Directa Feedback LC-506 7 Inversa Feedback LC-607 8 Inversa Feedback LC-608 8 Inversa Feedback FC-612 8 Directa Relación LC-609 9 Inversa Feedback FC-613 9 Directa Relación FC-614 9 Directa Relación FC-615 9 Directa Relación TC-714 10 Directa Feedback
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
78
VII.2. Lista de Transmisores
IDENTICACIÓN DTI VARIABLE A
MEDIR FT-101 1 Flujo FT-102 1 Flujo FT-103 1 Flujo FT-104 1 Flujo FT-105 1 Flujo FT-106 1 Flujo FT-507 2 Flujo WT-101 2 Peso FT-126 2 Flujo LT-110 2 Nivel FT-108 2 Flujo FT-109 2 Flujo FT-210 3 Flujo FT-211 3 Flujo FT-212 3 Flujo TT-201 3 Temperatura AT-201 3 Concentración LT-201 3 Nivel TT-202 3 Temperatura FT-313 4 Flujo FT-314 4 Flujo TT-303 4 Temperatura AT-302 4 Concentración LT-302 4 Nivel TT-304 4 Temperatura FT-415 5 Flujo FT-416 5 Flujo FT-417 5 Flujo FT-418 5 Flujo LT-403 5 Nivel TT-406 5 Temperatura AT-403 5 Concentración TT-507 6 Temperatura PT-502 6 Presión TT-508 6 Temperatura LT-503 6 Nivel TT-509 6 Temperatura TT-510 6 Temperatura LT-504 6 Nivel TT-511 7 Temperatura PT-503 7 Presión TT-512 7 Temperatura LT-505 7 Nivel
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
79
IDENTIFICACIÓN DTI VARIABLE A
MEDIR TT-513 7 Temperatura LT-506 7 Nivel LT-607 8 Nivel LT-608 8 Nivel FT-619 8 Flujo FT-620 8 Flujo LT-609 9 Nivel FT-621 9 Flujo FT-622 9 Flujo FT-623 9 Flujo FT-624 9 Flujo FT-625 9 Flujo TT-714 10 Temperatura
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
80
VII.3. Lista de Elementos Finales de Control
IDENTICICACIÓN DTI FALLA JUSTIFICACIÓN FCV-101 1 FC/ATO Seguridad FCV-102 1 FC/ATO Seguridad FCV-103 1 FC/ATO Seguridad FCV-104 1 FC/ATO Seguridad FCV-116 2 FC/ATO Seguridad WCV-101 2 FC/ATO Seguridad WCV-102 2 FC/ATO Seguridad FCV-206 3 FC/ATO Seguridad FCV-207 3 FO/ATC Seguridad TCV-201 3 FC/ATO Seguridad ACV-201 3 FC/ATO Seguridad ACV-202 3 FC/ATO Seguridad LCV-201 3 FO/ATC Seguridad TCV-202 3 FC/ATO Seguridad FCV-308 4 FC/ATO Seguridad TCV-303 4 FC/ATO Seguridad ACV-303 4 FC/ATO Seguridad LCV-302 4 FO/ATC Seguridad TCV-304 4 FC/ATO Seguridad FCV-409 5 FC/ATO Seguridad FCV-410 5 FC/ATO Seguridad FCV-411 5 FC/ATO Seguridad TCV-405 5 FO/ATC Seguridad LCV-403 5 FO/ATC Seguridad TCV-406 5 FO/ATC Seguridad ACV-403 5 FC/ATO Seguridad PCV-401 5 FO/ATC Seguridad TCV-507 6 FO/ATC Seguridad PCV-502 6 FO/ATC Seguridad TCV-508 6 FC/ATO Seguridad LCV-503 6 FO/ATC Seguridad TCV-509 6 FO/ATC Seguridad TCV-510 6 FO/ATC Seguridad LCV-504 6 FO/ATC Seguridad TCV-511 7 FO/ATC Seguridad PCV-503 7 FO/ATC Seguridad TCV-512 7 FC/ATO Seguridad LCV-505 7 FO/ATC Seguridad TCV-513 7 FO/ATC Seguridad LCV-506 7 FO/ATC Seguridad LCV-607 8 FO/ATC Seguridad LCV-608 8 FC/ATO Seguridad FCV-612 8 FC/ATO Seguridad LCV-609 9 FC/ATO Seguridad FCV-613 9 FC/ATO Seguridad FCV-614 9 FC/ATO Seguridad FCV-615 9 FC/ATO Seguridad TCV-714 10 FO/ATC Seguridad
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
81
VII.4. Estrategias de Control
Sección de Licuefacción
En esta sección se usa el control de relación, el control feedback, y de rango dividido.
El control de relación involucra la corriente principal (sorgo) con la corriente de la enzima
alfa amilasa y la corriente de agua. La estrategia consiste en medir el flujo de sorgo de entrada
al licuefactor por medio del transmisor FT-210, esta señal es enviada a un bloque de cálculo
FY-206A, el cual tiene como set point la relación sorgo-enzima. La señal de salida del bloque
de cálculo va al controlador FC-206, que también recibe la señal leída por el transmisor FT-
211 colocado en la corriente de la enzima, el controlador compara y envía la señal a la válvula
de control FCV-06 la cual manipula el flujo de enzima entrante al licuefactor con la finalidad
de cumplir con la relación sorgo-enzima. El control de relación entre el agua y la corriente de
sorgo se hace de la misma manera, se mide el flujo de sorgo y el flujo de agua y por medio
de la estrategia de control se cumple con la relación agua-sorgo a la entrada del licuefactor.
El control de rango dividido tiene como función regular el pH en el licuefactor, este control
consiste en medir la concentración en el licuefactor (pH) a través del transmisor AT-201, el
cual envía la señal al controlador AC-201, y este a su vez envía la señal a las válvulas ACV-
201 y ACV-202, para abrir una de ellas y cerrar la otra dependiendo del valor de pH medido
en el licuefactor.
Como se dijo anteriormente en esta sección también se utiliza el control feedback para
controlar la temperatura del licuefactor. Esta temperatura se controla manipulando el flujo de
vapor de entrada a la chaqueta mediante la válvula TCV-01, y manipulando el flujo de vapor
de entrada al intercambiador E-201 mediante la válvula TCV-202.
Y finalmente se controla el nivel de líquido en el licuefactor manipulando el flujo de salida
del mismo mediante la válvula LCV-201.
Sección de Sacarificación
En esta sección al igual que en la sección de licuefacción se utiliza un control de relación, en
este se mide el flujo proveniente del licuefactor compuesto mayoritariamente por dextrina y
agua, luego de ser medido por el transmisor FT-314 la señal es enviada al controlador FC-
308 el cual realiza el cálculo de la relación adecuada glucosa-dextrina y envía la señal a la
válvula de control FCV-308, que manipula el flujo de glucoamilasa a ser introducida al
sacarificador R-302.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
82
Al igual que en el licuefactor se controla la temperatura en el sacarificador manipulando el
flujo de agua de enfriamiento que entra a la chaqueta y el flujo de agua que entra al
intercambiador E-302. El nivel del reactor R-302 se controla manipulando la corriente de
salida mediante la válvula LCV-302, y el pH se controla manipulando el flujo de acido
mediante la válvula ACV-303.
Sección de fermentación
En esta sección se usa el control de relación para agregar las cantidades adecuadas de agua,
levadura y nutrientes al fermentador R-403, en función de la corriente proveniente del
sacarificador, conformada en su mayoría por glucosa. El pH en el fermentador se controla
manipulando el flujo de ácido mediante la válvula ACV-403, la temperatura es controlada
manipulado el flujo de agua de enfriamiento de entrada al intercambiador de calor E-403
mediante la válvula TCV-406, y por último se controla el nivel del fermentador manipulando
en flujo de salida del fermentador mediante la válvula LCV-403.
Sección de Destilación
En la sección de destilación tanto para la columna C-501 como para la columna C-502 se usan
controles de tipo feedback y se controla:
La temperatura de la alimentación a la columna C-501 manipulando el flujo de vapor de
servicio una mediante válvula de control, la cual se configuró para fallar cerrada,
considerando que si falla abierta causaría pérdidas de energía y sobrecalentamiento en los
equipos.
En la las columnas C-501 y C-502 se controla el nivel de líquido en la columna manipulando
el flujo de salida del fondo de la columna mediante una válvula de control. Esta válvula falla
cerrada de tal manera de asegurar en todo momento un nivel de líquido en la columna con el
objetivo de evitar daño en la bomba y perdida de energía lo cual se traduce en costos. Se
controla la presión del tope de la columna manipulando la válvula de control del sistema. Esta
válvula falla abierta para evitar una sobre presión en la columna. Y finalmente se controla la
temperatura del vapor a la salida de los rehervidores, manipulando el flujo de vapor de
servicio a través de las correspondientes válvulas de control del sistema respectivamente.
En el tope de la columna se encuentra el condensador. Este tiene como función condensar
los vapores provenientes del la columna de destilación, el fluido usado para el enfriamiento es
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
83
agua de servicio, la misma es manipulada para controlar la temperatura del líquido a la salida
del condensador para garantizar el condensado de los mismos.
Los destilados provenientes del condensador pasan a un tambor de separación en donde es
controlado el nivel del líquido manipulando la salida del destilado a través de la respectiva
válvula. El objetivo de este control es asegura un suministro de líquido para la bombas y un
reflujo para la columna de destilación garantizado el líquido en los platos más superiores
controlando la temperatura y la transferencia de masa entre el líquido y el vapor.
Sección de Almacenado de Etanol y Saborización del licor
El etanol a un 96% (p/p) de pureza proveniente de la segunda columna de destilación C-502.
Es enviado a un tanque de techo flotante. En el cual se controla el nivel del líquido
manipulando el flujo de etanol que al tratamiento para la deshidratación a través de una
válvula. Esta válvula es de tipo aire para cerrar falla abierta para evitar cualquier rebose o
sobre presión en el tanque.
En el tanque de mezclado, se introduce el aceite esencial y el etanol proveniente de una
bifurcación de la corriente de etanol que va al deshidratado. Para el control del flujo de aceite
esencial al tanque se usó un controlador de relación el cual mide la corriente de alcohol de
entrada al tanque, y en base a la relación etanol-aceite compara con el flujo de aceite de
entrada, y de esta manera el controlador envía la señal correcta a la válvula. Para cumplir con
la relación. Esta válvula es de tipo aire para abrir, es decir, falla cerrada para evitar pérdidas
tanto de materia prima (aceite esencial) como productos (licores) por no cumplir con las
especificaciones de calidad.
El nivel del líquido en el tanque de mezclado. Se controla con la corriente de entrada de
etanol manipulándola válvula.
Sección de preparación de Licor
En esta sección se controla el nivel de líquido en el tanque, manipulando el flujo de entrada de
etanol saborizado a través de la válvula. Para el control de entrada de agua, glucosa y
colorante se usan controladores de relación para cada una de ellas. Midiendo la corriente de
entrada de etanol al tanque y conociendo las proporciones de agua azúcar y colorante se
manipulan las válvulas, para controlar la entrada de agua, glucosa y colorante
respectivamente. Estas válvulas fallan cerradas para evitar la pérdida de dinero por
desperdicio de materia prima
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
84
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
LICORES GUÁRICO
VIII. DISEÑO DE EQUIPOS
Reactor Licuefactor
Reactor Sacarificador
Fermentador
Columna de Destilación
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
85
VIII. DISEÑO DE EQUIPOS
VIII.1. Criterios y especificaciones de diseño
VIII.1.1.Reactor: Licuefactor (Perry)
El tiempo de residencia en el reactor es de 2 h.
El reactor R-301 es de tipo mezcla completa
Las ecuaciones empleadas para el diseño son las correspondientes a los
reactores mezcla completa.
La temperatura de operación es de 65 °C ya que es la temperatura de
actividad de la ὰ-amilasa.
La presión de operación es igual a una atmosfera.
El material de construcción es de acero inoxidable, ya que para
controlar el pH se utiliza ácido sulfúrico que es altamente corrosivo.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
86
POR:
HOJA
No.: de
APROB.:
FECHA:
PROYECTO: Diseño de una planta de
producción de licor a partir de sorgo
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
Especificación del proceso
Reactor-Licuefactor
IDENTIFICACIÓN: Reactor-Licuefactor PLANTA:
SERVICIO: Nº REQUERIDO:
DESCRIPCIÓN: Reactor que convierte la mezcla de sorgo con agua y enzimas en dextrina
DATOS DE OPERACIÓN / MECÁNICOS
Temperatura de Operación, Máx./Nor./Mín. ºC Presión de Operación, Máx./Nor./Mín. KPa
Presión de Diseño, Tope / Fondo. KPa Temperatura de Diseño, Tope / Fondo
ºC Flujo de líquido, máx..
Kg./hr
Densidad líquido s cond standard (0ºC, 1 atm),
gr/cm3
Densidad líquido a Temperatura de operación,
Kg/m3
Viscosidad líquido a Temperatura de operación, cSt
Medio de enfriamiento
Flujo máximo requerido, lt/min
Diámetro interno, m Diámetro externo, m Longitud de liquido máxima,
m
Ancho de aspas,
m
Diámetro del impulsor, m
Tipo de
Agitador
IDENT
TAMAÑO
SERVICIO
FLUJOS,
Kg/h
Carcaza
:
Cabezales
: Boquillas
:
Bridas:
Empacaduras Soportes
Volumen Total del Recipiente,
m3:
Rango volumen requerido control de nivel,
m3:
Volumen máximo de líquido,
m3:
Tiempo de residencia, min:
Válvulas de Alivio - Tipo / Tamaño
-Presión / Especificación,
psi:
-Número requerido:
FECHA:
BOQUILLAS MATERIALES
OBSERVACIONES / REVISIONES
POR: APROB.:
FECHA: FECHA:
POR: APROB.:
FECHA: FECHA:
POR: APROB.:
FECHA: FECHA:
A
D
C
B
E
H
G
F
J
I
REV.
REV.
REV.
REV.
65
103,42
113,76
75
410,7
4
-----
1180
-----
Ancla
-----
Longitud Total, H, m
Ancho de los deflectores, m
Longitud de aspas, m
-----
0,9
0,901
1,4
1,8
0,075
-----
-----
0.45
Acero inoxidable
Acero inoxidable
Acero inoxidable
2
1,12
Max:
1,12
Min:0,9
120
3’’
Flujo del
proceso
142,3
6
399,58
Flujo del
proceso 3’
’
2’
’
Flujo del proceso
569,47
1’
’
Flujo del proceso
55,8
0
H
Dt
A
C
B
D
E
1/4’’
Flujo del proceso
4,58
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
87
VIII.1.2.Reactor: Sacarificador(Perry)
El tiempo de residencia en el reactor es de 2 h.
El reactor R-302 es de tipo mezcla completa
Las ecuaciones empleadas para el diseño son las correspondientes a los
reactores mezcla completa.
La temperatura de operación es de 45 °C ya que es la temperatura de
actividad de la Glucoamilasa.
La presión de operación es igual a una atmosfera.
El material de construcción es de acero inoxidable, ya que para controlar
el pH se utiliza ácido sulfúrico que es altamente corrosivo.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
88
POR:
HOJA No.: de
APROB.:
FECHA:
PROYECTO:
Diseño de una planta de producción de licor a partir de sorgo
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
Especificación del proceso Reactor-Sacarificaridor
IDENTIFICACIÓN: Reactor-Sacarificadorr PLANTA:
SERVICIO: Nº REQUERIDO:
DESCRIPCIÓN: Reactor que convierte la enzima y la dextrina en glucosa
DATOS DE OPERACIÓN /
MECÁNICOS Temperatura de Operación, Máx./Nor./Mín. ºC Presión de Operación, Máx./Nor./Mín. KPa
Presión de Diseño, Tope / Fondo.
KPa Temperatura de Diseño, Tope / Fondo ºC Flujo de líquido, máx.. Kg./hr
Densidad líquido s cond standard (0ºC, 1 atm), gr/cm3
Densidad líquido a Temperatura de operación, Kg/m3
Viscosidad líquido a Temperatura de operación,
cSt
Medio de enfriamiento
Flujo máximo requerido,
lt/min
Diámetro interno,
m Diámetro externo, m
Longitud de liquido máxima, m
Ancho de aspas, m
Diámetro del impulsor, m
Tipo de Agitador
IDEN
T
TAMAÑ
O
SERVICI
O FLUJOS, Kg/h
Carcaza:
Cabezales: Boquillas
:
Bridas:
Empacaduras Soporte
s
Volumen Total del Recipiente,
m3:
Rango volumen requerido control de nivel, cm3:
Volumen máximo de líquido, m3:
Tiempo de residencia, min:
Válvulas de Alivio - Tipo /
Tamaño -Presión / Especificación, psi:
-Número requerido:
FECHA:
BOQUILLAS MATERIALES
OBSERVACIONES / REVISIONES
POR: APROB.:
FECHA: FECHA:
POR: APROB.:
FECHA: FECHA:
POR: APROB.:
FECHA: FECHA:
A
D
C
B
E
H
G
F
J
I
REV.
REV.
REV.
REV.
45
103,42
113,76
55
551,15
-----
1590
-----
Ancla
-----
Longitud Total, H,
m
Ancho de los deflectores, m
Diametor del agitador,
m
-----
0,87
0,871
1,4
1,74
0,073
-----
-----
0.47
Acero
inoxidable
Acero inoxidable
Acero inoxidable
2
1,05
Max: 1,05
Min:0,9
12
0
2’’
Flujo del
proceso
539,
6
3’’
3’’
427,10
133,65
Flujo del proceso
Flujo del
proceso
13,7
3 Flujo del proceso
1/4¨
H
Dt
A
C
B
D
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
89
VIII.1.3. Fermentador(Perry)
El tiempo de residencia en el reactor es de 72 h.
El reactor R-403 es de tipo mezcla completa
Las ecuaciones empleadas para el diseño son las correspondientes a los
reactores mezcla completa.
La temperatura de operación es de 30 °C ya que es la temperatura de
trabajo de la levadura.
La presión de operación es igual a una atmosfera.
El material de construcción es de acero inoxidable.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
90
POR:
HOJA No.:
de
APROB.:
FECHA:
PROYECTO: Diseño de una planta de producción de licor a partir de
sorgo
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA Especificación del proceso
Reactor-Fermentador
IDENTIFICACIÓN: R-403 PLANTA:
SERVICIO: Nº REQUERIDO:
DESCRIPCIÓN: Fermentación
DATOS DE OPERACIÓN / MECÁNICOS
Temperatura de Operación, ºC
Presión de Operación, KPa
Presión de Diseño, Tope / Fondo. KPa
Temperatura de Diseño, ºC
Flujo de líquido, Kg./hr
Densidad líquido s cond standard (0ºC, 1 atm), gr/cm3
Densidad líquido a Temperatura de operación, Kg/m3
Viscosidad líquido a Temperatura de operación, cSt
Medio de enfriamiento
Diámetro externo, m
Longitud de liquido , m
Separación Agitador-Fondo
Tipo de Agitador
IDENT TAMAÑO SERVICIO FLUJOS, Kg/h Carcaza:
Cabezales:
Boquillas:
Bridas:
Empacaduras
Soportes
Volumen Total del Recipiente, m3:
Rango volumen requerido control de nivel, m3:
Volumen máximo de líquido, m3:
Tiempo de residencia, hr
Válvulas de Alivio - Tipo / Tamaño
-Presión / Especificación, psi:
-Número requerido:
FECHA:
BOQUILLAS MATERIALES
OBSERVACIONES / REVISIONES
POR: APROB.:
FECHA: FECHA:
POR: APROB.:
FECHA: FECHA:
POR: APROB.:
FECHA: FECHA:
A
D
C
B
E
H
G
F
J
I
REV.
REV.
REV.
REV.
30
170,23
113,76
40
734,88
-----
1150
-----
Longitud Total, H, m
Ancho de los deflectores, m
Separación Deflector-Líquido tope S2, m
4,87
6,42
0,22
0,81
Acero inoxidable
Acero inoxidable
Acero inoxidable
34,1
31
72
4’ Flujo de Salida
18,72
348,84 Flujo de Entrada 4’’
1’’ Flujo de Reciclo
734,87
2’’ Flujo de Agua 235,67
Turbina de Seis Palas
Agua
Diámetro interno, m 2,6
Espesor, mm 2,5
2,61
0,036
Separación Deflector-Líquido fondo S1, m 0,6
Diámetro del agitador m 1,2
3,1
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
91
VIII.1.4 Columna de destilación (Treybal)
Proceso de separación, se utiliza la destilación ya que se usa como criterio
de separación la diferencia de volatilidad entre el etanol y el agua.
Esta operación se utiliza una columna de platos ya que se pueden diseñar
con más garantía que las columnas empacadas.
Se emplea un condensador total.
Tomando en cuenta que la temperatura de diseño debe estar 10°C por
encima de la temperatura de operación, la temperatura de diseño será
105°C para el tope de la columna y 109°C para el fondo.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
92
POR:
HOJA No.:
De:
APROB.:
FECHA:
PROYECTO: Diseño de una Planta de Producción
de Licor a partir de Sorgo
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA Especificación del proceso
Columna de Destilación
IDENTIFICACIÓN: PLANTA:
SERVICIO: Nº REQUERIDO:
DESCRIPCIÓN:
DATOS DE OPERACIÓN / MECÁNICOS
Temperatura de Operación, tope/fondo ºC
Presión de Operación, KPa
Presión de Diseño, KPa
Temperatura de Diseño, Tope / Fondo ºC
Flujo de líquido, Kg./hr
Densidad líquido condiciones de operación Kg/m3
Peso molecular del Líquido Kg/Kmol
Flujo de Vapor Kg/hr
Densidad del Vapor Kg/m3
Peso molecular del Vapor Kg/Kmol
Espesor de pared mm
Medio de enfriamiento
Diámetro interno, mm
Diámetro externo, mm
Caída de presión del Vapor KPa
Tipo de Platos
Plato de alimentación a la columna
Diámetro de orificio mm
Espesor del plato mm
IDENT TAMAÑO SERVICIO Carcaza:
Cabezales:
Boquillas:
Bridas:
Empacaduras
Soportes
Volumen Total del Recipiente, cm3:
Rango volumen requerido control de nivel, cm3:
Volumen máximo de líquido, cm3:
Tiempo de residencia, min:
Válvulas de Alivio - Tipo / Tamaño
-Presión / Especificación, psi:
-Número requerido:
FECHA:
BOQUILLAS MATERIALES
OBSERVACIONES / REVISIONES
POR: APROB.:
FECHA: FECHA:
POR: APROB.:
FECHA: FECHA:
POR: APROB.:
FECHA: FECHA:
A
D
B
C
E
H
G
F
J
I
REV.
REV.
REV.
REV.
C-501
Separación Etanol-Agua
Columna de Destilación
95/99
101,3
107,23
105/109
998
509,4
17,5
367,5
0,855
25,85
1
Agua
0,6
0,602
Espaciamiento entre los platos m 0,5
Altura de la columna m 6
0,47
Perforados
3
45
2
Alimentación Etanol-Agua
Líquido de Fondo
Vapor de Fondo
Vapor Destilado
Reflujo
3,5”
3”
0,5”
2”
0,5”
Acero Inoxidable
Acero Inoxidable
Acero Inoxidable
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
93
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
LICORES GUÁRICO
IX. EVALUACIÓN ECONÓMICA
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
94
IX. EVALUACIÓN ECONÓMICA
IX.1 Estudio de Mercado
Tradicionalmente el consumo de licor en Venezuela se ha relacionada con la situación
económica del país. Con una moneda que carece de estabilidad y con una crisis económica
que ha causado un alto porcentaje de desempleo en la población, se han establecido ciertos
limites en el consumo no solo de licores si no también de todas las bebidas que contienen
alcohol etílico.
Según expertos en el área, en el año 1999, el consumo de las bebidas alcohólicas cayó un
9,2%, esto debido a la falta de efectivo del consumidor, sin embargo por la devaluación del
bolívar, las bebidas importadas comenzaron abarcar el mercado y resultaron mucho más
atractivas para el consumidor por sus bajos precios.
Las bebidas alcohólicas en Venezuela, se dividen en tres grupos: Cervezas, vinos y las
bebidas espirituosas. La cerveza abarca el 68% del mercado, ya que por ser un país tropical,
esta bebida es consumida muy fría para refrescar, y su precio se encuentra por debajo del agua
y los refrescos, por tanto su demanda es mayor. Le siguen las bebidas espirituosas con un 12.2
% del mercado, estas son todas aquellas bebidas de sabores como nuestro producto, que es un
licor de frutas, el resto son bebidas como vodka, tequila y ginebra. Después le sigue el
whisky con un 6,4 %, el ron con un 5,6% y con ultimo el vino con un 0,6%. (www.veneconomia.com)
Grafico IX.1. Consumo de bebidas alcohólicas en Venezuela
Consumo de bebidas alcohólicas en Venezuela
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Cerveza Bebidas
espirituosas
Whisky Ron Vino
Bebidas
%
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
95
Fuente: www.veneconomia.com
Bebidas como el vino, tequila, whisky, ginebra; son bebidas típicas de ciertos países. Por
ejemplo tequila es una bebida tradicional mexicana, por tanto no es una bebida que se
caracterice a nuestro país, a diferencia de la cerveza venezolana que si es una bebida adaptada
a nuestro clima. Sin embargo los licores, después de la cerveza, tienen una gran demanda.
Para el año de 1998, el consumo de este tipo de bebidas representaba 10.4% del mercado
venezolano y para 1999 el aumento fue de 12,2 %. Este tipo de bebidas tiene un precio
accesible para el público en general y por tanto al igual que la cerveza su demanda aumenta.
En estos últimos años el aumento de bebidas espirituosas ha sido de entre 2,4% y 4,3%,
incrementando su demanda debido a sus bajos costos y a su fácil producción que ha
permitido que el mercado se inunde de bebidas con sabor a limón, naranja, parchita, guayaba,
entre otros.
En la siguiente tabla, se muestra la demanda de bebidas alcohólicas en Venezuela desde 1990
hasta el 2000, mostrando, también la demanda de licor importado en nuestro país.
En la tabla también se puede apreciar a partir de que año se inicia la demanda significativa de
licores en Venezuela. En el año de 1996, el consumo de licores producidos en el país fue de
1017 litros, si embargo la demanda importada se mantuvo durante los 10 años, con algunos
incrementos como en el 2000 que fue de 413 mil litros. (CIVEA)
Tabla IX.1, Consumo de bebidas alcohólicas 1990-2000
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
96
Se debe destacar que el mercado de licores venezolano, comenzó a principios de los años 90,
cuando las transnacionales Seagran y United Distillers llegaron al país para hacerse cargo
directamente de sus marcas. Por esta razón la mayoría de los estudios económicos se basan en
estos 10 años y su crecimiento progresivo en Venezuela
Recientemente con el auge de los biocombustibles, y la necesidad de producir etanol con
otros fines ajenos a la producción de bebidas alcohólicas, las industrias se han abocado a la
venta y producción de etanol a partir de los cereales.
El fin principal que se le ha dado al etanol, es como oxigenante para la gasolina, ya que esta
requiere aditivos que aumenten su octanaje y así disminuir su capacidad autodetonante,
incrementando su resistencia a la compresión. En la primera mitad del siglo pasado, se utilizó
el tetraetil plomo (TEP) como antidetonante, pero estudios posteriores sugirieron que por cada
litro de gasolina consumida se formaba 1g de óxido de plomo. Fue solo en enero de 1996 que
la gasolina con plomo fue prohibida en EEUU. En Colombia también fue prohibida, pero en
muchos países todavía se utiliza como es el caso de Ecuador, Perú y la mayoría de países
africanos.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
97
Brasil es el principal productor mundial de etanol. A través del programa Proalcool, en Brasil
se ha utilizado el alcohol hidratado como combustible y el alcohol anhidro como oxigenante
(24% v/v). Sin embargo, los ritmos de aumento en la producción y consumo de alcohol
carburante en Brasil están disminuyendo, aunque se espera una reactivación de la producción
en el mediano plazo. En los EEUU hay también un programa de adición de etanol a la
gasolina que se vio impulsado especialmente por el Clean Air Act Amendments de 1990. La
Unión Europea ha expedido varias directivas que prevén una meta de oxigenación de los
combustibles del 2% en peso para 2005, y del 5,75% para 2010. Francia tiene un programa de
obtención de bioetanol a partir de remolacha azucarera; la oxigenación de la gasolina se hace
en este país a través de la síntesis de ETBE a partir de etanol. Se pronostica que Europa se
convertirá en el futuro en importadora neta de alcohol.
En América Latina, Colombia inicia en noviembre de 2005 la adición de un 10% de etanol a
la gasolina en ciudades con más de 500000 hab. Para los años siguientes, esta disposición se
ampliará a todo el país. Para responder a una demanda interna estimada en cerca de 800mill L
por año, se tienen que construir entre siete y nueve plantas con una capacidad entre 150 y 300
m3 diarios; algunas de ellas ya iniciaron la fase de construcción y montaje. El gobierno ha
otorgado exenciones tributarias a fin de apoyar los proyectos privados, la mayoría vinculados
a la industria azucarera. Argentina por su parte, planea para los próximos cinco años la
transición hacia mezclas de gasolina con un 5% de etanol. Los gobiernos de varios países han
puesto en marcha programas de oxigenación de la gasolina con etanol, como es el caso de
Canadá, China y Tailandia.
En Venezuela el gobierno, se plantea la construcción de cerca de 14 centrales azucareros y la
siembra de 300 mil hectáreas. La política de desarrollo agroindustrial que adelanta el
Ejecutivo Nacional, la cual contempla un plan de cultivo y procesamiento de caña de azúcar,
yuca y arroz, bases para la producción de etanol, así como el reacondicionamiento del parque
refinador venezolano y la construcción de un conjunto de centrales azucareros.
Con respecto al sorgo, el gobierno ha decidido apoyar el complejo de investigación ALUR
(Alcoholes Uruguay) en Bella Unión, el cual ha realizado estudios con respecto ha este cereal
y se obtuvo que el sorgo es muy rico para la producción de alcohol. El proceso para producir
alcohol (del sorgo no se puede conseguir azúcar) es muy similar al de la caña de azúcar. Con
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
98
la caña de azúcar se puede producir etanol para lograr una mezcla de 5% en las naftas (el
etanol oxigena la nafta y se mezcla para disminuir el consumo de combustible), pero la ley
establece que se debe llegar al 10%.
Instituto Nacional de Capacitación Tecnológica de Venezuela está estudiando el sorgo,
remolacha y deshechos de madera para poder producir más alcohol. Se enviaron técnicos
venezolanos a Uruguay para el desarrollo de estas investigaciones en nuestro país.
Venezuela compra 25 millones de litros al mes de etanol, la mayoría proveniente Brasil, aun
cuando en el país existe capacidad para producir esa cantidad de biocombustibles, procesando
desechos como pajas de maíz y arroz, follaje de yuca y bagazo de la caña de azúcar. (Agroenergético
Etanol Combustible)
Gráfico IX.2. Demanda Interna de Combustible.
Fuente: Proyecto Agroenergético Etanol Combustible.
En el Gráfico IX.2. se observa que el consumo de Etanol es creciente, debido a que la
demanda del mismo esta relacionado con la industria de los automóviles, y cabe destacar la
tendencia mundial que existe hoy en día para la sustitución de los combustibles fósiles por
biocombustibles.
DEMANDA INTERNA DE COMBUSTIBLE
0
50
100
150
200
250
300
2005 2006 2008 2010
AÑO
MBPD
10% de Etanol
90% de Gasolina
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
99
Actualmente nuestro país compra entre 1900 a 5200 barriles diarios con un precio de 4,171
Bs. por litro y la producción de etanol que se hace en el país no es significativa y se emplea
para la producción de alcohol etílico, para la producción de bebidas alcohólicas y alcohol
farmacéutico. (Agroenergético Etanol Combustible)
Tabla IX.2. Producción de Etanol por planta y total anual del Proyecto Agroenergético
Etanol Combustible.
Inicio Operaciones Complejos Ubicación Capacidad (Ton/día) Etanol (MBA) Área Total (Ha)
2007. Caña de azúcar Lara - Pío Tamayo 357 55 1.000
SUBTOTAL 1 357 55 1.000
Cojedes 10.000 700 20.700
2009 Barinas 10.000 700 20.700
Caña de azúcar Trujillo 10.000 700 20.700
Portuguesa 10.000 700 20.700
SUBTOTAL 4 40.000 2.800 82.800
Zulia 10.000 700 20.700
2010 Monagas 10.000 700 20.700
Caña de azúcar, Anzoátegui 2.000 600 25.000
Yuca y arroz Guárico 670 600 15.500
SUBTOTAL 4 22.670 2.600 81.900
Barinas 10.000 700 20.700
2011 Trujillo 10.000 700 20.700
Caña de azúcar, yuca Monagas 2.000 600 25.000
Trujillo 2.000 600 25.000
SUBTOTAL 4 24.000 2.600 91.400
Zulia 10.000 700 20.700
2012 Apure 6.000 420 13.700
Caña de azúcar, arroz Guárico 6.000 420 13.700
Apure 670 600 15.500
SUBTOTAL 4 22.670 2.140 63.600
TOTALES 17 109.697 10.195 320.700
Fuente: Proyecto Agroenergético Etanol Combustible.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
100
En la tabla anterior se puede a preciar el plan de producción de etanol del gobierno hasta el
2012, observando que para el 2012 la producción anual se va triplicar. Si este plan se cumple
las importaciones de Venezuela serian menores, se fomentaría la agricultura, y no solo la de
la caña de azúcar si no también de cereales como el arroz y el sorgo.
XI.2. Estimación de la Inversión Inicial
Para poder establecer la rentabilidad del diseño o si es factible económicamente invertir en el
proyecto, es necesario determinar la inversión inicial, que es el monto mínimo o indispensable
para emprender la ejecución del proyecto.
Para estimar el costo de los equipos, se determinó la capacidad de operación de cada equipo, y
en base a ella, se realizó una búsqueda en catálogos actuales, localizados en la Internet, de
compañía que se encarga de la elaboración y venta de equipos industriales. Los equipos no
localizados en catálogos (Ej. ciclón), se estimo su valor, empleando la regla de Williams, que
consiste en relacionar el costo con la capacidad del equipo, para determinar un precio
estimado, correspondiente al año de inversión.
Para cada caso, se estimaron los costos para el presente año, 2010. La estimación de la
inversión inicial se hizo para una planta que producirá 2065 L de etanol diarios.
La inversión inicial determinada, es de dólares (4842862,1$)
Seguidamente se mostrará, las tablas con los costos de los equipos empleados para la
producción de etanol, y la elaboración del licor posteriormente.
En la ultima tabla de esta sección se mostrará las páginas y catálogos buscados en Internet
para determinar el costo de algunos equipos, el resto de los equipos que no se localicen en
esta tabla, se determino su precio empleando la regla de Williams, y se utilizó como
referencia el Stanley M. Walas. Chemical Process Equipment
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
101
Tabla IX.1 Equipos de reacción química
Nombre Descripción Material de Costo Ubicación Construcción ($) en el DTI
Reactor Acero
R-201 Licuefactor Inoxidable 18000 DTI-03 Reactor Acero
R-302 Sacarificador Inoxidable 18000 DTI-04
Reactor Acero
R-403 Fermentador Inoxidable 18000 DTI-05
Tabla IX.2 Columnas de separación
Nombre Descripción Material de Costo Ubicación Construcción ($) en el DTI
Torre de Acero C-501 destilación Inoxidable 221578 DTI-06
Torre de Acero C-502 destilación Inoxidable 221578 DTI-07
Tabla IX.3 Equipos de mezclado
Nombre Descripción Material de Costo Ubicación
Construcción ($) en el DTI Mezcladora Acero
M-101 de doble inoxidable 40000 DTI-01 fondo
Mezcladora Acero M-102 de doble inoxidable 40000 DTI-01
fondo Mezcladora Acero
M-103 de doble inoxidable 40000 DTI-02 fondo Mezcladora Acero
M-604 de doble inoxidable 40000 DTI-08 fondo Mezcladora Acero
M-602 de doble inoxidable 40000 DTI-09 fondo Mezcladora Acero
M-606 de doble inoxidable 40000 DTI-09 fondo
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
102
Tabla IX.4 Silo de almacenamiento
Nombre Descripción Cantidad Material de Costo Ubicación Construcción ($) en el DTI Metálico de
SL-101 Silo 1 lamina 1000 DTI-02 corrugada
Tabla IX.5 Equipos de separación
Nombre Descripción Material de Costo Ubicación Construcción ($) en el DTI
S-101 Ciclón Acero DTI-02 inoxidable 13195,24 Decantador Acero
S-302 centrifugo inoxidable 3000 DTI-04 Decantador Acero
S-403 centrifugo inoxidable 3000 DTI-05
Tabla IX.6 Recipientes
Nombre Descripción Material de Costo Ubicación Construcción ($) en el DTI
Reflujo de
la Acero al V-501 columna de Carbono 1360 DTI-06
destilación
Reflujo de
la Acero al V-502 columna de Carbono 1360 DTI-07
destilación
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
103
Tabla IX.7 Tanques
Nombre Descripción Material de Costo Ubicación Construcción ($) en el DTI
Hidróxido
de T-101 calcio para Acero 7500 DTI-01
el control de inoxidable pH Acido
T-102 sulfúrico
para Acero 7500 DTI-01 el control de inoxidable pH
T-103 Lavado del Acero 9000 DTI-02
Sorgo inoxidable Tanque
T-604 De Acero 1000 DTI-08 etanol inoxidable Tanque
T-705 De Acero 1000 DTI-10 Licor inoxidable
Tabla IX.8 Equipos de molienda
Nombre Descripción Material de Costo Ubicación Construcción ($) en el DTI
Pulverizador Acero A-101 de cereales Inoxidable 7900 DTI-02
de rodillos
Tabla IX.9 Equipos de transporte
Nombre Descripción Cantidad Costo Ubicación ($) en el DTI
Elevador de X-101 cangilones 1 5000 DTI-02
Tabla IX.10 Equipo de lavado, embotellado y etiquetado
Nombre Descripción Cantidad Costo Ubicación ($) en el DTI Tres
A-702 equipos 1 180000 DTI-10
conectados Entre si.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
104
Tabla IX.11 Equipos de intercambio de calor
Nombre Descripción Material de Costo Ubicación Construcción ($) en el DTI Carcasa: Acero al
E-201 Enfriador Carbono 1260 DTI-03 Tubos: Acero Inoxidable
Carcasa: Acero al
E-302 Enfriador Carbono 1260 DTI-04 Tubos: Acero Inoxidable Carcasa: Acero al
E-403 Enfriador Carbono 1260 DTI-05 Tubos: Acero Inoxidable
Carcasa: Acero al
E-504 Calentador Carbono 1689 DTI-06 Tubos: Acero Inoxidable
Carcasa: Acero al
E-505 Rehervidor Carbono 1248 DTI-06 Tubos: Acero Inoxidable Carcasa: Acero al
E-506 Condensador Carbono 1689 DTI-06 Tubos: Acero Inoxidable Carcasa: Acero al
E-507 Condensador Carbono 1689 DTI-07 Tubos: Acero Inoxidable Carcasa: Acero al
E-508 Rehervidor Carbono 1248 DTI-07 Tubos: Acero Inoxidable
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
105
Tabla XI.12 Bombas
Nombre Descripción Cantidad Costo Ubicación ($) en el DTI Bomba
P-101A/B centrifuga 2 744 DTI-01
periférica elevadora Bomba
P-102A/B centrifuga 2 744 DTI-01
periférica elevadora Bomba
P-103A/B centrifuga 2 744 DTI-02
periférica elevadora
P-204A/B Bomba 2 955 DTI-03
Reciproca
P-305A/B Bomba 2 955 DTI-04
Reciproca
P-306A/B Bomba 2 955 DTI-04
Reciproca
P-407A/B Bomba 2 955 DTI-05
Reciproca Bomba
P-508A/B centrifuga 2 744 DTI-06
periférica elevadora Bomba
P-509A/B centrifuga 2 744 DTI-06
periférica elevadora Bomba
P-510A/B centrifuga 2 744 DTI-07
periférica elevadora Bomba
P-511A/B centrifuga 2 744 DTI-07
periférica elevadora
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
106
Nombre Descripción Cantidad Costo Ubicación ($) en el DTI Bomba
P-612A/B centrifuga 2 744 DTI-08
periférica elevadora Bomba
P-613A/B centrifuga 2 744 DTI-08
periférica elevadora Bomba
P-614A/B centrifuga 2 744 DTI-09
periférica elevadora Bomba
P-615A/B centrifuga 2 744 DTI-09
periférica elevadora
Bomba P-716A/B centrifuga 2 744 DTI-10
periférica elevadora
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
107
Tabla XI.13 Referencias bibliográfica de los costos de algunos equipos
Equipo Lugar
Silo http://gorbea.olx.cl/silos-galvanizados-elevadores-planta-de-silos-iid-21973665
Cintas http://www.mundoanuncio.com/anuncio/transportadora_1209585111.html
transportadoras
Elevador de http://santiago.olx.cl/elevadores-de-grano-galvanizados-trigo-maiz-avena-etc-22
cangilones metros-de-altura-y-45-t-hora-iid-22316279
Tanques de http://buenosaires.evisos.net/compra-venta/avisos-varios/tanques-acero
almacenamiento Inox-de-2000-lts-usados.html
Reactores http://quito.olx.com.ec/tanque-reactor-concentrador-iid-94606254
Molino http://mexico.evisos.net/negocios-empresas/avisos-varios/molino-pulverizadorazucar-
glass-mezcladora-harina-de-tamal.html
Bombas http://articulo.mercadolibre.com.ar/MLA-87142133-bomba-centrifuga-periferica-
elevadora-gamma-34hp-turbina-br-_JM
Decantador http://material-profesional.vivavisos.com.ar/equipo-profesional+resistencia/vendo-
Centrifugo extractor-centrifugo-para-miel--batea--decantador/19051448
Columnas de http://html.rincondelvago.com/diseno-de-una-columna-de-destilacion-con-costos.html
destilación http://tarapoto.olx.com.pe/columnas-para-destilacion-de-alcohol-carburante-etanol-95-iid-9330695
Mezcladora http://articulo.mercadolibre.com.ve/MLV-24515916-mezcladora-industrial-_JM
Etiquetadora
http://articulo.mercadolibre.com.ve/MLV-15254026-llenadoras-codificador-etiquetadoras-tapadoras-termoenco-
_JM
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
108
Para poder calcular la tasa interna de retorno, es necesario el cálculo de los ingresos, y los
egresos.La tasa interna de retorno (TIR), es la tasa que iguala el valor presente neto a cero. La
tasa interna de retorno también es conocida como la tasa de rentabilidad producto de la
reinversión de los flujos netos de efectivo dentro de la operación propia del negocio y se
expresa en porcentaje. También es conocida como Tasa crítica de rentabilidad cuando se
compara con la tasa mínima de rendimiento requerida (tasa de descuento) para un proyecto de
inversión específico.
La evaluación de los proyectos de inversión cuando se hace con base en la Tasa Interna de
Retorno, toman como referencia la tasa de descuento. Si la Tasa Interna de Retorno es mayor
que la tasa de descuento, el proyecto se debe aceptar pues estima un rendimiento mayor al
mínimo requerido, siempre y cuando se reinviertan los flujos netos de efectivo. Por el
contrario, si la Tasa Interna de Retorno es menor que la tasa de descuento, el proyecto se debe
rechazar pues estima un rendimiento menor al mínimo requerido.
La tasa de descuento es la tasa de retorno requerida sobre una inversión. La tasa de descuento
refleja la oportunidad perdida de gastar o invertir en el presente por lo que también se le
conoce como costo o tasa de oportunidad. Su operación consiste en aplicar en forma contraria
el concepto de tasa compuesta. Es decir, si a futuro la tasa de interés compuesto capitaliza el
monto de intereses de una inversión presente, la tasa de descuento revierte dicha operación.
En otras palabras, esta tasa se encarga de descontar el monto capitalizado de intereses del total
de ingresos percibidos en el futuro.
Para el estudio de este diseño, el cálculo de la TIR, se hizo considerando la inversión inicial, y
no los costos detallados de la sección seleccionada para diseñar.
Los egresos están representados por la inversión inicial y los costos de los insumos, como se
muestra en la siguiente tabla:
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
109
Tabla IX. 13 Costo de materias primas e insumos.
Materia prima Consumo anual Costo Egreso
y insumos Kg ($/Kg) Total
Sorgo 1575000 575,58 201453,488
Agua 1984129 0,95 332,226
a- Amilasa 1603 13,74 4809,000
Ca(OH)2 92,4 0,21 75,209
Glucoamilasa 4805,5 27,46 9611,000
Levadura 21357 1513,68 529787,702
Nutrientes 7474,95 7,35 2574,164
Ácido Sulfúrico Control de pH 1,29 451,500
Na(OH)2 Control de pH 0,45 157,500
Aceite Esencial 10500 563,37 197180,233
Botellas 627550 3586,00 1255100,000
Total 2201532,023
Los ingresos, están representados por la venta de licor anual, y la venta de etanol, como se
muestra en las siguientes tablas:
Tabla IX. 14 Ingresos de la venta de etanol para combustible.
Producto Producción
anual Costo Ingreso Total
(L) ($/L) ($)
Etanol 547750 0,96 531317,5
Tabla IX. 15 Ingresos de la venta del licor
Producto Producción
anual Costo Ingreso Total
(Botellas) ($/Botellas) ($)
Licor 627550 6,977 4378255,814
Se puede apreciar que la venta de botellas de licor por año, es mucho más elevada y
significante que la de etanol para combustible, lo que indica que es mucho más rentable la
venta de licor.
Debido al ingreso elevado de licor, la Tasa Interna de Retorno fue de 95 %, para un lapso de
tiempo de 4 años. Esta elevada tasa interna se debe a que el primer año el ingreso de la venta
del licor mas el etanol es de 66711,2112 $, si no hay variaciones en el flujo de caja, y los no
se presentan variaciones en los costas de los insumos, se puede tomar la decisión de de
realizar la inversión.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
110
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
LICORES GUÁRICO
X. ANEXOS
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
111
X. ANEXOS
X.1 Cálculos Tipos para El Diseño Del Reactor Licuefactor (Perry)
A continuación se presenta el procedimiento de calculo empleado para determina las
dimensiones del reactor R-201, en donde se da lugar la primera reacción y se obtiene la
dextrina.
1- Volumen del reactor
Vr= νo. (Ec.1)
Donde:
Vr: Volumen del reactor (m3)
νo: Flujo volumétrico de entrada al reactor (m3/h)
: Tiempo medio de residencia del reactor (h)
Vr=0,50805 m3/h* 2 h= 1,0161 m
3
Agregando el 10 % del sobre diseño el volumen de reactor es de 1,12 m3
2- Diámetro interno del reactor
Se tiene que por criterio de diseño para un reactor mezcla completa la siguiente relación:
2˂ Hliq/Dt˃3
Donde:
Hliq: Altura del liquido en el reactor (m)
Dt:Diametro interno del reactor (m)
Los diseños básicos para un tanque agitado tienen esta relación. Para asegurar la transmisión
de calor a través de una camisa o serpentín interno, para ello se estableció que:
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
112
2Dt
H liq
En base a la relación establecida anteriormente se determino el diámetro interno del reactor y
la altura del líquido.
3
*2
*4
VrDt (Ec.2)
mDt 9,0*2
12,1*43
DtH liq *2 (Ec.3)
mH liq 8,19,0*2
3- Agitador
Debido a las características del sistema, el tipo de agitador seleccionado es de ancla. Los
agitadores tipo ancla sirven para satisfacer las necesidades de los líquidos viscosos. Se
determino el uso de este agitador, por las altas viscosidades que se dan el mezclar la harina de
sorgo con agua y la A-alfhamilasa. Se debe destacar que no se conoce la cinética de la
reacción, la dimensión del reactor se determina gracias a la información bibliográfica hallada.
4- Diámetro del agitador
0,3˂ d/Dt˃0,6 (Ec.4)
Donde:
da: Diametro de agitador
mda 45,09,0/41,0
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
113
5-Ancho del deflector
12
Dtw (Ec. 5)
Donde:
w: Ancho del deflector (m)
mw 075,012
9,0
6-Separación de los deflectores
61
wS (Ec.6)
Donde:
S1: Separación de los deflectores (m)
mS 0125,06
075,01
22
dS (Ec.7)
mS 205,02
41,02
Los tabiques deflectores se utilizan para impedir el movimiento de la masa de reacción tenga
lugar si se tratase de un solo volumen en conjunto.
7- Velocidad del impulsor
NDv *11 (Ec.8)
Donde:
v1: Velocidad del impulsor (m/h)
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
114
N: Revoluciones por minuto (rpm)
Cuando se emplean tanques de entre 5,7 y 18,9 m3,
las velocidades de agitación deben ser del
orden de 50 a 200 rpm, con valores típicos para la velocidad del impulsor comprendidos entre
15 y 20 ft/s. Para poder determinar la velocidad precisa del impulsor es necesario hacer el
cálculo de N, por lo cual se toma el valor de la velocidad de 17,5 ft/s.
1
1
* DN
(Ec.9)
rpm
m
ftm
ssft
N 3,113
1
28,3*9,0*
min1
60*/¨5,17
sftftrpmm
ftmv /54,17min/22,10523,113*
1
28,3*9,01
X.2 Cálculos Tipos para El Diseño Del Reactor Sacarificador(Perry)
El diseño del sacarificador es similar al licuefactor, por tanto los cálculos tipos se hicieron de
la misma forma. En este procedimiento de cálculo se determina las dimensiones del reactor R-
301, en donde se da lugar la segunda reacción y se obtiene la glucosa.
1- Volumen del reactor
Vr= νo. (Ec.10)
Donde:
Vr: Volumen del reactor (m3)
νo: Flujo volumétrico de entrada al reactor (m3/h)
: Tiempo medio de residencia del reactor (h)
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
115
Vr=0,477 m3/h* 2 h= 0,954 m
3
Agregando el 10 % del sobre diseño el volumen de reactor es de 1,05 m3
2- Diámetro interno del reactor
Se tiene que por criterio de diseño para un reactor mezcla completa la siguiente relación:
2˂ Hliq/Dt˃3
Donde:
Hliq: Altura del liquido en el reactor (m)
Dt:Diametro interno del reactor (m)
2Dt
H liq
En base a la relación establecida anteriormente se determino el diámetro interno del reactor y
la altura del líquido.
3
*2
*4
VrDt (Ec.11)
mDt 87,0*2
05,1*43
DtH liq *2 (Ec.12)
mH liq 74,187,0*2
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
116
3- Agitador
De la misma forma como se determina el agitador para el licuefactor, se determino el del
sacarificador. Al igual que licuefactor se tiene un fluido muy viscoso, y por tanto se empleara
un agitador de ancla.
4- Diámetro del agitador
0,3˂ d/Dt˃0,6 (Ec.13)
Donde:
da: Diametro de agitador
mda 47,087,0/41,0
5-Ancho del deflector
12
Dtw (Ec. 14)
Donde:
w: Ancho del deflector (m)
mw 073,012
87,0
6-Separación de los deflectores
61
wS (Ec.15)
Donde:
S1: Separación de los deflectores (m)
mS 012,06
073,01
22
dS (Ec.16)
mS 233,02
47,02
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
117
Los tabiques deflectores se utilizan para impedir el movimiento de la masa de reacción tenga
lugar si se tratase de un solo volumen en conjunto.
7- Velocidad del impulsor
NDv *11 (Ec.17)
Donde:
v1: Velocidad del impulsor (m/h)
N: Revoluciones por minuto (rpm)
Cuando se emplean tanques de entre 5,7 y 18,9 m3,
las velocidades de agitación deben ser del
orden de 50 a 200 rpm, con valores típicos para la velocidad del impulsor comprendidos entre
15 y 20 ft/s. Para poder determinar la velocidad precisa del impulsor es necesario hacer el
cálculo de N, por lo cual se toma el valor de la velocidad de 17,5 ft/s.
1
1
* DN
(Ec.18)
rpm
m
ftm
ssft
N 2,117
1
28,3*87,0*
min1
60*/¨5,17
sftftrpmm
ftmv /18min/10702,117*
1
28,3*87,01
X.3 Cálculos Tipos para El Diseño Del Fermentador(Perry)
En el en fermentador ocurre la ultima reacción y es donde se obtiene el etanol con otros
residuos.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
118
1-Flujo de Líquido a la Salida del Reactor
Haciendo un balance de masa:
Considerando que no hay acumulación en el reactor:
(Ec.19)
Donde;
me = Flujo másico que entra al fermentador (Kg/día)
ms = Flujo másico que sale del fermentador (Kg/día)
17636,92 Kg/día
2- Volumen del reactor
Vr= νo. (Ec.20)
Donde:
Vr: Volumen del reactor (m3)
νo: Flujo volumétrico de entrada al reactor (m3/h)
: Tiempo medio de residencia del reactor (h)
Vr = 0,3588(72) = 25,83 m3
3.- Volumen del gas
Considerando que el volumen que ocupa la fase vapor dentro del reactor es un 20% el
volumen total:
Vt = 0,2583(0,2) + 25,83 = 31,00 m3
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
119
Y con un factor de sobre diseño del 10%:
VR = 0,1(31) + 31 = 34,1 m3
Donde;
Vr: Volumen de Líquido en el reactor ( m3)
Vt : Volumen total del reactor ( m3)
VR: Volumen de Diseño ( m3)
3- Diámetro interno del reactor (Dt) y Altura del Líquido (Hliq)
Se tiene que por criterio de diseño para un reactor mezcla completa la siguiente relación:
2˂ Hliq/Dt˃3
Tomando:
2Dt
H liq,46
En base a la relación establecida anteriormente se determino el diámetro interno del reactor y
la altura del líquido.
3
*2
*4
VrDt (Ec.21)
mDt 6,2*2
1,34*43
DtH liq *2 (Ec.22)
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
120
4- Diámetro del agitador
Se tiene que:
0,4˂ da/Dt˃0,6
Donde;
da: Diámetro de agitador
Considerando: da/Dt = 0,46
mda 2,1)6,2(46,0
5-Ancho del deflector
12
Dtw (Ec. 23)
Donde:
w: Ancho del deflector (m)
mw 22,012
6,2
6-Separación de los deflectores
6
1
wS (Ec.24)
Donde:
S1: Separación de los deflectores (m)
mS 036,06
22,01
2
2
dS (Ec.25)
mS 6,02
2,12
7.- Separación entre el agitador y el fondo del reactor (Sa)
Sa= Hliq/6
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
121
Sa = 4,87/6 = 0,81m
X.4 Cálculos Tipos para la Columna de Destilación(Treybal)
1.- Criterios de Diseño: Las columnas de destilación trabajarán a presión atmosférica,
tomando en cuenta que no es necesario eliminar el azeótropo en la mezcla etanol-agua, ya que
para la elaboración de licor se requiere de un alcohol etílico a 96 % p/p, y este porcentaje
puede obtenerse a partir de la destilación simple.
En la primera columna el medio de contacto entre el líquido y el vapor será a través de platos
perforados, ya que estas presentan una alta eficiencia y bajos costos para diámetros de una
magnitud igual o mayor a 0,6 m en relación a las columnas empacadas. Otro motivo es que,
las columnas de platos se pueden diseñar con más garantía que las columnas empacadas.
Siempre hay una duda de que tan buena pueda ser la distribución del líquido bajo todas las
condiciones de operación. Además la eficiencia de un plato se puede predecir con más certeza
que el término equivalente para un empaque (HETP).
2.- Selección del tipo de condensador:
Para determinar el tipo de condensador adecuado se calculó la presión de burbuja del
destilado a una temperatura de 49°C mediante la siguiente ecuación:
PB = ∑ XiPi*(T)
Donde;
PB: Presión de Burbuja
Xi: Fracción molar del componente i
Pi*(T): Presión de Vapor del componente i a la temperatura T
Cálculo tipo 1era columna
PB =
PB = 123,388 mmHg ≈ 0,02 MPa
Si PBD < 1,48 MPa (215 psia) se usa un condensador total, realizando el mismo cálculo para
la segunda columna se tiene una PB = 0,03 MPa, por lo tanto para las dos columnas se usa un
condensador total.
3.- Presión y Temperatura de diseño
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
122
Tomando en cuenta que la temperatura de diseño debe estar 10°C por encima de la
temperatura de operación, la temperatura de diseño será 105°C para el tope de la columna y
109°C para el fondo.
La presión de diseño se tomará 10psi por encima de la presión de operación, entonces la
presión de diseño de las columnas tendrá un valor de 0,17MPa.
4.- Número de platos
La Separación y recuperación de alcohol etílico producido a partir de la fermentación se hace
de la misma forma para la mayoría de los procesos de producción de etanol. La primera etapa
para su obtención es hacer pasar la mezcla por una primera columna de destilación de 6
etapas para elevar la concentración de la mezcla entre (45-50) % p/p de etanol. La segunda
etapa consiste en llevar el destilado a otra columna de destilación de 15 etapas, para
finalmente obtener un destilado de etanol de 96% p/p de pureza.
En base a estos datos el número de platos usados en las columnas de destilación para la
obtención del alcohol etílico serán 6 y 15 respectivamente.
5.- Altura de la columna
Considerando un espaciamiento entre los platos de 0,5 m, un espaciamiento entre el primer
plato y el tope de la columna de 1,2m y entre el último plato y el fondo de la columna de 1,8
m.
5.-Diámetro de la Columna
Factor de flujo Líquido Vapor
Donde;
ρl: Densidad del líquido (Kg/m3)
ρv: Densidad del Vapor (Kg/m3)
L: Flujo de Líquido (m3/s)
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
123
V: Flujo de vapor (m3/s)
Velocidad de Inundación (Vf)
Donde;
: Constante de inundación para los platos
Empleándose 80% de la velocidad de inundación
Velocidad superficial (V)
Área neta de la sección transversal de la torre para el flujo del vapor (An)
Tomando una longitud del derramadero 0,7W el área del plato usada por el vertedero ≈ 8,8%
Área de la sección transversal de la torre (At)
Diámetro interno de la torre ( Di)
Con un factor de sobre diseño de 10%
Di = (0.1* 0,5) +0,5 = 0,6 m
Espesor de la columna (E)
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
124
Donde;
P: Presión de Diseño (psi)
Diámetro externo (De)
6.- Relación entre el área de orificio y el área activa (Ao/Aa)
Considerando platos perforados con un diámetro de orificio (do) de 4,5mm, una distancia
entre los centros de los orificios (ds) de 12mm, y un espesor de 2mm.
7.- Área activa (Aa)
8.- Número de orificios ( No)
Donde;
A1o: Área de un orifico
9.- Caída de Presión del gas (hg)
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
125
Donde;
hl : Frente hidráulico (mH2O)
hr: Caída de presión residual (mH2O)
hd: Caída de presión en seco (mH2O)
10.- Verificación de la inundación
hw +h1+h3 = 0,05 + 0,003 + 0,048 = 0.1013 m
Donde;
hw: altura del derramadero
h1: Cresta del derramadero
h3: Retroceso en el vertedero
t/2 = 0,5/2 = 0,25 m
Como 0,1013 < 0,25 no hay inundación, entonces espaciamiento elegido entre los platos es
correcto.
11.- Diámetro de las Boquillas
Donde;
Ve: Velocidad a la entrada de la boquilla (ft/s)
ρm: Densidad de la mezcla (lb/ft3)
Dbi : Diámetro de la boquilla en la posición i (ft)
Qg : Caudal de Vapor ( ft3/s )
Ql : Caudal de Líquido ( ft3/s )
Realizando los cálculos para cada una de los puntos mostrados en las especificaciones, se
obtuvo:
DbA = 3,5” , DbB = 0,5” , DbC = 3” , DbD = 2” , DbE = 0,5”
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
126
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
LICORES GUÁRICO
XI. BIBLIOGRAFÍA
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
127
XI.BIBLIOGRAFÍA
XI. 1. Textos
Corripio, A. (1991). Control Automático de Procesos. Primera Edición. Editorial
Limusa.
Mc. Cabe, W. (1991). Operaciones Unitarias en Ingeniería Química. Cuarta Edición.
Editorial Mc.Graw Hill.
KISTER, H.(1992). Distillation design. McGraw-Hill. Nueva York, Estados Unidos
de América.
PDVSA. Preparación de Diagramas de Proceso. Manual de Ingeniería de Diseño.
Vol. 15, Nº L-TP 1.1. Procedimiento de Ingeniería.
Robert, Treybal.(1973).Operaciones con transferencia de masa. 2da Edición
Argentina, Editorial, Hispano Americana.
PERRY, R. GREEN, D. Manual del Ingeniero Químico. McGraw-Hill. Séptima
edición. España, 2001.
Stanley M. Walas. Chemical Process Equipment. Butterworth-Heinemann Series in
Chemical Engineering.
Howard F. Rase. Chemical Reactor Design for Process Plants. A Wiley-Interscience
Publication. Volume one.
Amparo, L. Palacio, S. Métodos y Algorítmos de Diseño de Ingeniería Química.
Universidad de Antoquia.
DISEÑO DE UNA PLANTA DE LICOR A PARTIR DE SORGO
128
XI.2. Normas
Normas PDVSA, Normas ISA.
XI.3. Páginas de Internet
Pág. htt://WWW.scielo.com/sorgogranifero.
Pág. htt://WWW,detodounpocotv.com/producciones/sorgo/htp
Pág. http://guarico.com.ve/?p=49
http://gorbea.olx.cl/silos-galvanizados-elevadores-planta-de-silos-iid-21973665
http://www.mundoanuncio.com/anuncio/transportadora_1209585111.html
http://santiago.olx.cl/elevadores-de-grano-galvanizados-trigo-maiz-avena-etc-22
http://buenosaires.evisos.net/compra-venta/avisos-varios/tanques-acero
http://quito.olx.com.ec/tanque-reactor-concentrador-iid-94606254
http://mexico.evisos.net/negocios-empresas/avisos-varios/molino-pulverizadorazucar
http://articulo.mercadolibre.com.ar/MLA-87142133-bomba-centrifuga-periferica
http://material-profesional.vivavisos.com.ar/equipo-profesional+resistencia/
http://html.rincondelvago.com/diseno-de-una-columna-de-destilacion-con-costos.html
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