Diseño de una planta de licor a partir de sorgo

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


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


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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


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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


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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.


6

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)


7

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


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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)


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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.


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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


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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


-Para mantener la temperatura a 30 °C en el proceso de fermentación se requiere agua


-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.


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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.

http://www.elecentro.com.ve/




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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 %.


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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.


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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)

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_riego_del_R%C3%ADo_Gu%C3%A1rico

http://es.wikipedia.org/wiki/Msnm

http://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADo_Gu%C3%A1rico

http://es.wikipedia.org/wiki/Embalse_Gu%C3%A1rico

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=R%C3%ADo_Orituco&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Orinoco

http://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADo_Gu%C3%A1rico

http://es.wikipedia.org/wiki/1956



http://es.wikipedia.org/wiki/Hect%C3%A1rea

http://es.wikipedia.org/wiki/Clima

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

http://es.wikipedia.org/wiki/Mm


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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.


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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


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.


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.


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.


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.


23


LICORES GUÁRICO

II. DIAGRAMAS DE PROCESO

Descripción del Proceso

Diagrama de Bloque de Proceso

Diagrama de Flujo de Proceso

Balance de Masa


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


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.


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.


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.


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


DISEÑO DE UNA PLANTA PRODUCCIÓN

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

:


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






30

TITULO:

REV.

PROYECTO No.: ARCHIVO No.:ESCALA:


DISEÑO: FECHA:

CALCULO: FECHA:

DIBUJADO:

REVISADO:

APROBADO:

FECHA:

FECHA:

FECHA:

NOTAS: PROYECTO:

BEBIDAS ESPIRITUOSAS A PARTIR DE SORGO25/06/2010


Preparación de la materia prima a la alimentación




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


31

Tratamiento

de efluentes

RW

Tratamiento

de Agua

Sorgo

A DFP 2

REV.



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




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


32

Vapor De

Servicio

Agua

Tratamiento

de Agua

TITULO:

REV.



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


Sección de Licuefacción




DE MD-101

DE MD-102

A R-302

DE MD-103


PARTIR DE SORGO

10

19

FT

TT

LT

TT

AT

R-201

E-201

P-204 A/B

FT


33

TITULO:

REV.



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





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


PARTIR DE SORGO

FT


34

Gas de

Fermentación CO2

Tratamiento

de efluentes

TITULO:

REV.



DISEÑO: FECHA:

CALCULO: FECHA:

DIBUJADO:

REVISADO:

APROBADO:

FECHA:

FECHA:

FECHA:

NOTAS: PROYECTO:

Nutrientes

Levadura

Agua


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





Sección de Fermentación

DE DFP 11

DE R-301

A C-501

FT

LT

AT

TT


PARTIR DE SORGO

32

36

R-403

P-407 A/B

E-403

S-403

FT

DE MD-102


35

Tratamiento

de Agua

Tratamiento

de Efluentes

Ips

Tratamiento

de Agua

Tratamiento

de Agua

TITULO:

REV.



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





Sección de Destilación

5/11

26/04/2010González Anmary

CW

53

54

DE R-403

A C-602


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


36

Tratamiento de

Agua

Tratamiento

de Efulentes

Vapor de

Servicio

Tratamiento

de Agua

LC

TITULO:

REV.



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





Sección de DestilaciónGonzález Anmary 26/04/2010

6/11

CW

A DFP 1

DE V-501A M-704

55


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


37

Aceite

Esencial

Tratamiento para la venta

como combustible vehicular

TITULO:

REV.



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





Sección de Preparación de LicorGonzález Anmary

7/11

26/04/2010

DE V-602

A M-605


PARTIR DE SORGO

LT

65

FT

FT

LT

T-604

P-612 A/B

M-604

P-613 A/B


Agua Suavizada

Glucosa

Colorante

TITULO:

REV.



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





Sección de Preparación de Licor

8/11

26/04/2010González Anmary

DE M-604

A T- 705

70


PARTIR DE SORGO

M-605

M-606

P-614 A/B

FT

FT

FT

FT

LT

LT

FT


39

Vapor de

Servicio

Agua Clorada

Tratamiento

de Agua

Tratamiento

de Agua

TITULO:

REV.



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





Sección de Embotellado y Pasteurizado

9/11


DE M-605

A A-702


PARTIR DE SORGO

78

LT

TT

T-705

P-716 A/B

A-701


40

Licor dulce

TITULO:

REV.



DISEÑO: FECHA:

CALCULO: FECHA:

DIBUJADO:

REVISADO:

APROBADO:

FECHA:

FECHA:

FECHA:

NOTAS: PROYECTO:

A-702

Etiquetadora

DE DFP 10





Sección de Etiquetado


10/11

A-702


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.



DISEÑO: FECHA:

CALCULO: FECHA:

DIBUJADO:

REVISADO:

APROBADO:

FECHA:

FECHA:

FECHA:

NOTAS: PROYECTO:Alayón Daniela 26/04/2010






11/11

A R-201,R-302,R-403

A R-201


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


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


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


43


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


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


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


44


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


Dióxido de Carbono 76 1419


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


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


Dióxido de Carbono 76


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


45


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




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


SUSTANCIA M

CORRIENTE (Kg/día)

63 64 65 66 67 68 69 70 71

Sorgo

Agua suavizada 18

Agua Filtrada 18 500




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


46


SUSTANCIA M

CORRIENTE (Kg/día)

72 73 74 75 76

Sorgo

Agua suavizada 18

Agua Filtrada 18 500 500 500 500




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


47


LICORES GUÁRICO

III. SELECCIÓN DE LA TECNOLOGÍA


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.


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.


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


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.


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.


53


LICORES GUÁRICO

IV. DIAGRAMA DE TUBERÍAS DE INTRUMENTACIÓN


54

TITULO:

REV.



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





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


55

LCV

102LT

101

SL-101 S-101

Tratamiento de efluentes

Agua de Retorno

Tratamiento de efluentes

DTI 3

FCV

102

TITULO:

REV.


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


56

Vapor de agua

R-201

Agua

Tratamiento de Agua

LCV

203

FCV

203

TCV

201

TITULO:

REV.



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


57

ACV

303

TITULO:

REV.



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


58

Gas de fermentación CO2

DTI 5

TITULO:

REV.



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


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.



DISEÑO: FECHA:

CALCULO: FECHA:

DIBUJADO:

REVISADO:

APROBADO:

FECHA:

FECHA:

FECHA:

NOTAS: PROYECTO:

DTI 4

E-504

C-501


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


PARTIR DE SORGO






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


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.



DISEÑO: FECHA:

CALCULO: FECHA:

DIBUJADO:

REVISADO:

APROBADO:

FECHA:

FECHA:

FECHA:

NOTAS: PROYECTO:

DTI 5

C-502


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


Sección de DestilaciónDISEÑO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LICOR A

PARTIR DE SORGO




½ ” P527 AA2

½ ” P528 AA2

½ ” P529 AA2

½ ”

P5

31

AA

2

½ ” P530 AA2


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.



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


Sección de Preparación de Licor DISEÑO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LICOR A

PARTIR DE SORGO




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


62


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.



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


Sección de Embotellado DISEÑO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LICOR A

PARTIR DE SORGO




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


64

Licor dulce

TITULO:

REV.



DISEÑO: FECHA:

CALCULO: FECHA:

DIBUJADO:

REVISADO:

APROBADO:

FECHA:

FECHA:

FECHA:

NOTAS: PROYECTO:

DTI 9

A-705

Etiquetadora

A-705


Sección de EmbotelladoDISEÑO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIÓN DE LICOR A

PARTIR DE SORGO




10/11

DE A- 704


65

TITULO:

REV.



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


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


66


LICORES GUÁRICO

V. LISTA DE EQUIPOS DE PROCESO


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


fondo

Mezcladora Acero


fondo

Mezcladora Acero


fondo

Mezcladora Acero


fondo

Mezcladora Acero


fondo


68

Tabla V.4 Silo de almacenamiento

Nombre Descripción Material de Capacidad Ubicación


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



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


69

Tabla V.7 Tanques



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



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.


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


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


para el acido sulfúrico

Bomba centrifuga


de agua

P-204A/B Bomba reciprocante DTI-03 6,24




Bomba

P-508A/B Centrifuga DTI-06 5,89

Periférica

Elevadora

Bomba


Periférica

Elevadora

Bomba


Periférica

Elevadora

Bomba


Periférica

Elevadora

Bomba


Periférica

Elevadora

Bomba


Periférica

Elevadora

Bomba


Periférica

Elevadora

Bomba


Periférica

Elevadora

Bomba


Periférica


72


LICORES GUÁRICO

VI. LISTA DE TUBERÍAS


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 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 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


74

Lista de tuberías

Plano Tubería

Identificación

Tamaño

(pulg) Servicio

Descripción Temp.

(°C)


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


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


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


36


36

DTI 8 ½ ” P641 EK1 ½ Proceso M-605 P-615 A/B 30

36


75

Lista de tuberías

Plano Tubería

Identificación

Tamaño

(pulg) Servicio

Descripción Temp.

(°C)


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


76


LICORES GUÁRICO

VII. LISTA DE INTRUMENTACIÓN

Lista de Controladores

Lista de Transmisores

Lista de Elemento Finales de Control

Estrategias de Control


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


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


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


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


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.


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.


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


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


84


LICORES GUÁRICO

VIII. DISEÑO DE EQUIPOS

Reactor Licuefactor

Reactor Sacarificador

Fermentador



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.


86

POR:

HOJA

No.: de

APROB.:

FECHA:

PROYECTO: Diseño de una planta de

producción de licor a partir de sorgo




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


87

VIII.1.2.Reactor: Sacarificador(Perry)






actividad de la Glucoamilasa.


El material de construcción es de acero inoxidable, ya que para controlar

el pH se utiliza ácido sulfúrico que es altamente corrosivo.


88

POR:

HOJA No.: de

APROB.:

FECHA:

PROYECTO:

Diseño de una planta de producción de licor a partir de sorgo




Especificación del proceso Reactor-Sacarificaridor

IDENTIFICACIÓN: Reactor-Sacarificadorr PLANTA:


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


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:


Válvulas de Alivio - Tipo /

Tamaño -Presión / Especificación, psi:

-Número requerido:

FECHA:



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


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


89

VIII.1.3. Fermentador(Perry)






trabajo de la levadura.


El material de construcción es de acero inoxidable.


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:


DESCRIPCIÓN: Fermentación


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


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


-Presión / Especificación, psi:

-Número requerido:

FECHA:



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


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


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.


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


IDENTIFICACIÓN: PLANTA:


DESCRIPCIÓN:


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


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:



-Presión / Especificación, psi:

-Número requerido:

FECHA:



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


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


93


LICORES GUÁRICO

IX. EVALUACIÓN ECONÓMICA


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

%


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


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.


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


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


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.


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


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


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-606 de doble inoxidable 40000 DTI-09 fondo


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


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


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


103

Tabla IX.7 Tanques


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


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.


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


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




periférica elevadora

P-204A/B Bomba 2 955 DTI-03

Reciproca


Reciproca


Reciproca


Reciproca Bomba










106

Nombre Descripción Cantidad Costo Ubicación ($) en el DTI Bomba









Bomba P-716A/B centrifuga 2 744 DTI-10



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

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://html.rincondelvago.com/diseno-de-una-columna-de-destilacion-con-costos.html

http://articulo.mercadolibre.com.ve/MLV-24515916-mezcladora-industrial-_JM

http://articulo.mercadolibre.com.ve/MLV-15254026-llenadoras-codificador-etiquetadoras-tapadoras-termoenco-_JM

http://articulo.mercadolibre.com.ve/MLV-15254026-llenadoras-codificador-etiquetadoras-tapadoras-termoenco-_JM


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:


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.


110


LICORES GUÁRICO

X. ANEXOS


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:


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


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)


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.


Vr= νo. (Ec.10)

Donde:





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


2˂ Hliq/Dt˃3

Donde:

Hliq: Altura del liquido en el reactor (m)

Dt:Diametro interno del reactor (m)

2Dt

H liq



3

*2

*4

VrDt (Ec.11)

mDt 87,0*2

05,1*43

DtH liq *2 (Ec.12)

mH liq 74,187,0*2


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.


0,3˂ d/Dt˃0,6 (Ec.13)

Donde:

da: Diametro de agitador

mda 47,087,0/41,0


12

Dtw (Ec. 14)

Donde:


mw 073,012

87,0


61

wS (Ec.15)

Donde:


mS 012,06

073,01

22

dS (Ec.16)

mS 233,02

47,02


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.


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


Vr= νo. (Ec.20)

Donde:




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


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)


2˂ Hliq/Dt˃3

Tomando:

2Dt

H liq,46



3

*2

*4

VrDt (Ec.21)

mDt 6,2*2

1,34*43

DtH liq *2 (Ec.22)


120


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


12

Dtw (Ec. 23)

Donde:


mw 22,012

6,2


6

1

wS (Ec.24)

Donde:


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


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


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)


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)


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)


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”


126


LICORES GUÁRICO

XI. BIBLIOGRAFÍA


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.


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://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/


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Diseño de una planta de licor a partir de sorgo