Evaluacion y optimizacion operativa en el control de perdidas de aceite

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA
EVALUACIÓN Y OPTIMIZACIÓN OPERATIVA EN EL CONTROL DE
PÉRDIDAS DE ACEITE EN ESTERILIZADO Y CLARIFICADO DEL
PROCESO EXTRACTIVO DE CRUDO DE PALMA ACEITERA.
TESIS:
PARA OBTENER EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO QUIMICO
AUTORES: Bach. IDROGO BUSTAMANTE, ITA MELVA
Bach. CASTILLO BENITES, GABRIEL FELIPE
ASESOR: MS. MONCADA ALBITRES, LUIS
TRUJILLO-PERU
2014
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajola misma licencia 2.5 Perú.
Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
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PRESENTACIÓN
Señores Miembros del Jurado:
Cumpliendo con las disposiciones del Reglamento de Grados y Títulos de la
Universidad Nacional de Trujillo, presentamos ante su ilustrado criterio la
siguiente tesis:
“EVALUACIÓN Y OPTIMIZACIÓN OPERATIVA EN EL CONTROL DE
PÉRDIDAS DE ACEITE EN ESTERILIZADO Y CLARIFICADO DEL PROCESO
EXTRACTIVO DE CRUDO DE PALMA ACEITERA”.
Siendo éste un requisito obligatorio para obtener el Título Profesional de Ingeniero
Químico.
Mediante el presente trabajo buscamos obtener parámetros operativos para
controlar y disminuir las pérdidas de aceite en las etapas de esterilizado y
clarificado del proceso extractivo del crudo de palma aceitera en la Planta
Extractora CPO Nuevo Horizonte.
Trujillo, 31 de Enero del 2014.
……………………………………… ………………………………………..
Bach. Castillo Benites Gabriel Felipe Bach. Idrogo Bustamante Ita Melva.
Código: 0511603507 Código: 051603507
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DEDICATORIA
A Dios por cada nuevo día.
Con todo mi cariño y mi amor para las personas que hicieron todo
en la vida para que yo pudiera lograr mis sueños y locuras, por
motivarme y darme la mano cuando sentía que el camino se
terminaba, a ustedes por siempre todo mi corazón y mi
agradecimiento: Papá y Mamá
Ita Melva Idrogo Bustamante
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A mis padres, Tula Gabriela y Ricardo Wellington
Por su apoyo, su paciencia, por su fe depositada en mi futuro.
Por ser mí ejemplo, por ustedes sé que no hay imposibles.
A Dolores Marcela y Josefina Benites,
Gracias a su aliento siempre seguí adelante
por duro que fuera el camino.
A Sara Edith, sin tu ternura, sin tu cariño, nada hubiese sido posible
Gracias por fortalecer mi confianza.
Tu música ha sido mi inspiración y el color de mi alegría.
A Yana Castillo, eres mi motivo y mi fortaleza para ser ejemplo.
La razón de querer ser cada día mejor.
Juntos siempre, cerca o lejos…. SIC PARVIS MAGNA
A mi abuelita Editha Jara. En su gran amor, recosté mi infancia.
Gracias por proteger mis sueños,
sé que vivo en ellos, como tú en los míos.
Gabriel Felipe Castillo Benites
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AGRADECIMIENTO
A la Universidad Nacional de Trujillo por abrirnos sus puertas y brindarnos
todo el conocimiento adquirido a lo largo de este tiempo.
A nuestro asesor el Dr. Moncada Albitres Luis por el apoyo y las facilidades
brindadas para el desarrollo de ésta tesis.
A todos los Ingenieros de la Facultad de Ingeniería Química, por sus
conocimientos y experiencias compartidas.
A nuestras familias por su apoyo incondicional durante nuestra formación
profesional.
De la misma manera a todos nuestros compañeros y amigos que de una u otra
manera nos apoyaron.
Nuestra gratitud y reconocimiento por siempre.
Los autores.
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RESUMEN
La presente investigación tiene como objetivo optimizar los procesos de
esterilizado y clarificación dinámica en la obtención industrial de Aceite Crudo de
Palma (CPO), controlando las condiciones y parámetros operativos a la cual se
lleva a cabo; obteniendo como resultado una reducción de las pérdidas de aceite
durante estas etapas proceso. La investigación demuestra que manteniendo la
presión de vapor saturado a servicio durante el proceso de esterilizado del
Racimo de Fruto Fresco (RFF) entre 2,5 y 3,0 bar, las pérdidas se reducen por
debajo del estándar establecido de 0.06% como límite máximo expresado en
%Aceite/TM RFF procesado. Así mismo, para la operación de clarificación
dinámica, se comprueba que con diluciones Aceite - Agua de 1,0 %v/v y a una
temperatura de 90°C se aumenta la eficiencia de separación de aceite,
disminuyendo la presencia de CPO en los lodos a proceso de recuperación.
Palabras clave: optimización operativa, esterilizado, clarificación, pérdidas de
aceite.
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ABSTRACT
This research aims to optimize processes of sterilized and dynamic
clarification in the industrial production of Crude Palm Oil (CPO), controlling the
conditions and operating parameters which take place, resulting in a reduction of
oil losses during these process stages. Research shows that maintaining the
pressure of saturated steam at sterilization process for Bunch of Fresh Fruit
(BFF) between 2,5 and 3,0 bar, the losses are reduced below the standard set of
0.06% expressed as maximum limit of %Oil/MT BFF processed. Likewise, for the
Operation of dynamic clarification, it is found that with dilutions Oil - Water of 1,0
%v/v and a temperature of 90°C, the oil separation efficiency is increased,
reducing the presence of oil in sludge at the recovery process.
Keywords: operational optimization, sterilized, clarification, oil losses.
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ÍNDICE GENERAL
PRESENTACIÓN……………………………………………………………….. ii
DEDICATORIA………………………………………………………………….. iii
AGRADECIMIENTO……………………………………………………………. v
RESUMEN……………………………………………………………………….. vi
ABSTRACT……………………………………………………………………… v
INDICE DE TABLAS…………………………………………………………… xii
INDICE DE FIGURAS…………….……………………………………………. xiii
INDICE DE GRAFICOS…………..……………………………………………. xiv
CAPITULO I:
INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………… 1
1. ASPECTOS GENERALES DE LA PALMA ACEITERA………………… 5
1.1. ORIGEN……………………………………………………………………… 5
1.2. GENERALIDADES DE LA PALMA ACEITERA………………………… 5
1.2.1. Descripción botánica……………………………………………….. 5
1.2.2. Tipos de palma aceitera………….………………………………… 6
1.2.3. Condiciones climáticas para el cultivo de palma aceitera……… 6
1.2.4. Cultivo de palma en Perú………………………………………….. 7
1.3. FRUTO DE PALMA ACEITERA………………………………………….. 7
1.3.1. Aceite crudo de palma……………………………………………… 9
1.3.2. Aceite de palmiste…………………………………………………… 9
1.3.3. Torta de Palmiste……………………………………………………. 9
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1.4. PROPIEDADES QUÍMICAS……………………………………………… 10
2. PRINCIPALES OPERACIONES PARA LA EXTRACCION DE ACEITE
CRUDO……………………………………………………………………………….. 10
2.1. ESTERILIZACIÓN………………………………………………………….. 11
2.2. DESFRUTADO……………………………………………………………. 11
2.3. DIGESTIÓN O MALAXADO…………………………………………….. 11
2.4. EXTRACCIÓN O PRENSADO………………………………………….. 12
2.5. CLARIFICACIÓN…………………………………………………………. 12
2.5.1. Licor de prensa…………………………………………………....... 13
2.6. TANQUES PRECLARIFICADORES……………………………………. 13
2.7. SECADO…………………………………………………………………… 14
2.8. DESFIBRACIÓN Y TRITURACIÓN…………………………………….. 14
2.9. PALMISTERIA…………………………………………………………….. 15
3. CALIDAD DEL ACEITE DE PALMA……………………………………… 16
4. RECONOCIMIENTO DE LA PLANTA EXTRACTORA……………...… 17
4.1. Descripción de las etapas del proceso de la Planta Extractora……… 18
4.1.1. Balanza………………………………………………………………. 18
4.1.2. Tolvas de almacenamiento………………………………………… 18
4.1.3. Esterilizado…………………………………………………………… 19
4.1.4. Mesa de volteo………………………………………………………. 20
4.1.5. Extracción…………………………………………………………….. 20
4.1.6. Clarificación…………………………………………………………... 21
4.1.7. Palmistería……………………………………………………………. 21
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4.1.8. Palmiste...…………………………………………………………….. 21
4.1.9. Caldero………………………………………………………………… 21
4.1.10. Casa de fuerza……………………………………………………… 22
4.1.11. Tratamiento de agua……………………………………………….. 22
4.1.12. Tratamiento de efluentes…………………………...……………... 22
4.1.13. Tanques de almacenamiento………………………………...…… 22
5. PÉRDIDAS DE ACEITE ASOCIADAS A LOS PROCESOS DE
ESTERILIZACIÓN Y CLARIFICACIÓN…………………………………………. 23
5.1. PÉRDIDAS DE ACEITE EN EL PROCESO DE ESTERILIZADO……. 23
5.2. PÉRDIDAS DE ACEITE EN EL PROCESO DE CLARIFICACIÓN…... 23
5.2.1. Características físicas de licor de prensa diluido………………… 24
5.2.2. Tipos de clarificación………………………………………………… 25
CAPITULO II:
METODOLOGÍA Y DISEÑO DE CONTRASTACIÓN………………………….. 27
2.1 MATERIAL DE ESTUDIO………………………………………………….. 27
2.2 METODOLOGÍA……………………………………………………………. 27
2.2.1 EFECTO DE LA PRESION DE VAPOR DE SERVICIO A ESTERILIZADO
EN LA DISMINUCIÓN DE PÉRDIDAS POR ARRASTRE EN CONDENSADOS. 27
A. Operación de esterilizado…………………………………………………. 28
B. Recolección de muestras en pérdidas de condensados………………. 28
2.2.2. EFECTO DEL FACTOR DE DILUCION ACEITE-AGUA Y PERFILES DE
TEMPERATURA EN LA EFICIENCIA DE SEPARACIÓN DE ACEITE EN EL
PROCESO DE CLARIFICACIÓN DINÁMICA…………………………………... 29
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A. Operación de clarificación dinámica……………………………………… 29
B. Recolección de muestras en eficiencia de separación………...………. 29
CAPÍTULO III
RESULTADOS Y DISCUSIÓN…………………………………………………… 31
3.1 OPTIMIZACIÓN OPERATIVA ESTERILIZADO DE RFF EN LA
REDUCCION DE PÉRDIDAS DE ACEITE……………………………………… 31
3.2 OPTIMIZACIÓN OPERATIVA DE CLARIFICACIÓN DINÁMICA EN EL
AUMENTO DE EFICIENCIA DE RECUPERACIÓN DE CPO………………… 38
CAPITULO IV
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES…………………………………… 47
4.1. CONCLUSIONES…………………………………………………………… 47
4.2. RECOMENDACIONES………………………………………………….…. 48
ANEXOS
ANEXO A: MÉTODO DE MUESTREO DE CONDENSADOS PARA PÉRDIDAS
DE ACEITE………………………………………………………………………….. 49
ANEXO B: CARACTERIZACIÓN DE LICOR DE PRENSA Y DETERMINACIÓN
DE LA VELOCIDAD DE SEPARACIÓN DE CPO EN LABORATORIO……… 54
B.1. Caracterización de licor de prensa…………………………………………... 54
B.2. Evaluación de velocidad de separación de aceite…………………………. 57
BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………… 66
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INDICE DE TABLAS:
Tabla 1.1: principales países productores de palma aceitera – 2012 (miles
de Tm.)……………………………………………………………………...…. 1
Tabla 1.2: porcentaje de cuesco, pulpa y almendra del fruto en palma
aceitera………………………………………………………………………… 6
Tabla 1.3: Composición ideal del racimo de fruto de palma…….……... 8
Tabla 1.4. Composición del aceite de palma…………………………….. 10
Tabla 1.5. Características de un aceite de palma de excelente calidad. 16
Tabla 1.6: clarificación estática vs clarificación dinámica………………. 26
Tabla 3.1: % perdidas de aceite en el proceso de esterilizado – control de
proceso julio – 2013…………………………………………………………. 32
Tabla 3.2: evaluación % pérdidas de aceite en esterilizado – presión de
vapor 2.0 – 3.5 bar. Agosto 2013………………………………………….. 34
Tabla 3.3: proceso de clarificación dinámica, factor de dilución 1:0 –
temperatura 85º………………………………………………………………. 39
temperatura 90º………………………………………………………………. 40
temperatura 85º……………………………………………………………..... 44
temperatura 90ºC.…………………………………………………………..... 45
Tabla A 1: presión de servicio 2.0 bar.…………………………………….. 50
Tabla B1.1: caracterización Nº 1: licor de prensa sin diluir a 80ºC..…… 55
Tabla B2.1: volumen de agua separado, relación agua aceite a 80ºC... 58
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INDICE DE FIGURAS:
Fig. 1.1: Producción mundial de palma aceitera, 2012 (miles de Tm.).... 2
Fig. 1.2: Planta joven de palma aceitera………………………………….... 7
Fig. 1.3: Fruto de la palma aceitera y sus partes………………………….. 8
Fig. 1.4: Porcentajes RFF durante su proceso de extracción de aceite
crudo de palma………………………………………………………………… 15
Fig. 1.5: Flujograma de proceso para la obtención de aceite crudo de
palma en la planta extractora ………………….……………………………. 17
Fig. 1.6: Tolva de almacenamiento………………………………………….. 19
Fig. 1.7: Vagones con el fruto fresco……………………………………….. 19
Fig, 1.8: Autoclaves de esterilización………………………………………. 20
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INDICE DE GRÁFICOS:
Gráfico 3.1: % perdidas de aceite en el proceso de esterilizado – control de
proceso julio – 2013………………………………………………………….. 33
Gráfico 3.2: evaluación % pérdidas de aceite en esterilizado – presión de
vapor 2.0 – 3.5 bar. Agosto 2013………………………………………….. 35
Gráfico 3.3: comparativas superpuestas % pérdidas aceite esterilizado. 37
Gráfico 3.4: operación de clarificación – factor de dilución 1.1……….. 42
Gráfico 3.5: operación de clarificación – factor de dilución 1.2……….. 46
Gráfico B2.1: curva de separación a 80ºC………………………………. 59
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CAPITULO I
INTRODUCCION
La palma africana de aceite (Elaeis guineensis), también llamada Palma
Aceitera o Palma Africana, es el cultivo oleaginoso que mayor cantidad de
aceite que se produce por hectárea; puede rendir de 3 a 5 TM de CPO (Aceite
Crudo de Palma) por hectárea y de 600 a 1 000 kg. de aceite de palmiste
(KPO); su rendimiento es 10 veces superior a la soya.
En el mundo se comercializan anualmente alrededor de 35 millones de
toneladas de aceites de palma. Los principales países exportadores son
Malasia, Indonesia, Tailandia y Nigeria contribuyendo alrededor del 90% de la
oferta mundial.
Tabla 1.1: principales productores de palma aceitera al 2012(miles de Tm.)
Año Indonesia Malasia Tailandia Colombia Nigeria Otros Total
2007/2008 18 000 17 567 1 050 780 850 2 867 41 114
2008/2009 20 500 17 259 1 540 795 850 3 048 43 992
2009/2010 22 000 17 763 1 345 770 850 3 131 45 859
2010/2011 23 600 18 215 1 288 775 850 3 202 47 390
2011/2012 25 400 18 700 1 450 885 850 3 281 50 566
(FUENTE: MURO V. JOSE A., 2012)
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Fig. 1.1: Producción porcentual mundial de palma aceitera, 2012
(FUENTE: MURO V. JOSE A., 2012)
En América, los principales países exportadores son Colombia, Ecuador y
Costa Rica. Durante el año 2008, los importadores estuvieron más
diversificados, el 67% de las importaciones corresponden a países en
desarrollo y la Unión Europea, alrededor del 18% EEUU y 15% China. Se
espera un incremento del consumo de palma mayor que el de la soya para los
próximos 10 años y mayor para China, India y países bajos con relación a
países en desarrollo, EEUU y Europa, según FAO.
La palma Aceitera, considerada como la mayor fuente de aceite y grasas
en el mundo, es un cultivo permanente que se desarrolla en tierras bajas del
trópico húmedo, encuentra en el Perú condiciones óptimas para su desarrollo.
El Perú es un país deficitario en la producción de aceites y grasas, por lo
que para satisfacer la demanda es necesaria la importación de otros países
productores.
La palma aceitera surge como gran alternativa para cubrir esta demanda
por los siguientes puntos:
INDONESIA
50%
MALASIA
37%
TAILANDIA
3%
COLOMBIA
2%
NIGERIA
2%
OTROS
6%
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• Tiene el más alto rendimiento de aceite por unidad de área (de 4 – 7
TM aceite/Ha).
• Es altamente rentable
• Existe en el país áreas con gran potencial para el cultivo.
La situación actual del mercado nos conlleva a dejar la dependencia de
aceites y grasas, para convertirnos en un país que satisfaga sus necesidades,
así como iniciar un trabajo sostenido que nos permita alcanzar la demanda
mundial de biocombustibles, como alternativa a otros mercados.
Es importante mencionar que el mercado de aceites y grasas comestibles
en el Perú produjo en 1999 alrededor de 239 334 toneladas. Esta producción
ha ido en aumento en la última década creciendo a una tasa promedio de 3 %
al año. En este sector, se distinguen dos grandes categorías de productos: los
aceites, que pueden ser de origen vegetal o compuesto, y las grasas, entre las
que se distinguen las mantecas y las margarinas.
La hectárea de palma produce 25 a 30 toneladas de racimos de frutos
frescos (RFF) y requiere de una inversión de dos mil quinientos a tres mil
dólares. La recuperación del monto se inicia al tercer año y para el quinto la
inversión está prácticamente recuperada.
La palma aceitera permite obtener dos subproductos atractivos en los
mercados: el aceite puro de palma y el palmiste. Del primer producto se tiene
desde 16 a 24% de extracción por hectárea y 3,5% en el caso del palmiste,
insumo especial que sirve para la elaboración de aceites especiales utilizados
por la industria cosmética.
A las ventajas mencionadas se suma el interés de los inversionistas
peruanos por lo que la palma aceitera representa para la producción de
biocombustibles o biodiesel. Es importante destacar que los biocombustibles
son una mejor alternativa en vistas a buscar fuentes de energías sustitutivas
que sirvan de transición hacia una nueva tecnología.
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Del total de 57 752 has. Instaladas en campo definitivo y en crecimiento
de palma aceitera en zonas nuevas se tiene que: 28 657 has (49%) se
encuentran en la Región San Martín, 14 791 has. (26%) en la Región Ucayali,
13 354 has. en la región Loreto (23%) y 1 000 has. pertenecen a la Región
Huánuco (2%). (MURO V. JOSE A., 2012)
Palmas del Espino S.A, es la principal productora de aceite de palma en
el Perú, contando con 21 294 ha. en explotación, mientras que 4 500 ha. se
encuentran en etapa productiva, según un informe de Equilibrium (Mayo 2013).
(C). Esto es equivalente a una entrada diaria de 1 200 Toneladas Métricas de
Racimo de Fruto Fresco (RFF) que a una tasa de Potencial de Aceite (PA%) de
27,5% representan cerca de 330 TM de CPO para procesos de trasformación
en planta de beneficio olequímico.
La palma de aceite es una oleaginosa perteneciente a la familia de las
monocotiledóneas. Su fruto se encuentra adherido al raquis, formando racimos.
El fruto está compuesto por el mesocarpio y la nuez. En el mesocarpio se
almacena el aceite crudo y en la nuez se encuentra la almendra que es de
donde se obtiene el aceite de palmiste
El proceso de producción comienza con la recolección de racimos de fruto
fresco (RFF) y pasa por etapas como de esterilización, desfrutado, digestado,
prensado, clarificado y aceite crudo de palma y palmiste.
El objetivo de la presente investigación es la evaluación y optimización de
los parámetros operativos en las etapas de esterilización y clarificado para
minimizar o controlar las pérdidas de aceite en proceso extractivo del crudo de
palma aceitera en la Planta Extractora CPO Nuevo Horizonte.
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1. ASPECTOS GENERALES DE LA PALMA ACEITERA
1.1. ORIGEN
La palma aceitera (Elaeis guineensis) es originaria de la costa de Guinea
en el oeste de África, desde donde fue introducido a otras partes de África,
sudeste de Asia y Latinoamérica a partir del siglo XV (VELÁZQUEZ Y GÓMEZ,
2010).
La palabra Elaeis deriva de la palabra griega “Elaion” que significa aceite
y guinensis, deriva de la costa de guinea de su origen (Barrero, 2006)
1.2. GENERALIDADES DE LA PALMA ACEITERA
1.2.1. Descripción botánica
Según QUESADA, (1998), el científico Hutchinson ha clasificado la palma
aceitera como sigue:
División : Fanerogamas.
Tipo : Angiosperma.
Clase : Monocotiledóneas.
Orden : palamles.
Familia : Palmaceae.
Tribu : Cocoinea.
Género : Elaeis.
Especie : Elaeis guinensis, Elaeis oleífera.
Según Raygada, (2005), menciona que la palma aceitera inicia su
producción de 32 a 34 meses de edad de sembrada y puede hacerlo más de
25 años.
La palma aceitera es el cultivo oleaginoso que mayor cantidad de aceite
produce por unidad de superficie. Con un contenido del 50% en el fruto, puede
rendir de 3 000 a 5 000 Kg de aceite de pulpa por hectárea, más 600 a 1 000
Kg de aceite de palmiste (LARES, 2009).
Es un cultivo perenne de tardío rendimiento y su producción, con
rentabilidad variable, puede durar hasta 50 años. Sin embargo, la planta
consigue su producción máxima entre los siete y los diez años de vida. A partir
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de los 25 años, es más difícil su cosechado por la altura del tallo
(MINGORANCE, 2006).
1.2.2. Tipos de palma aceitera
Los tipos de la palma aceitera se clasifican según el grosor de la cascara
de almendra: dura, tenera, y pisifera de ellas la variedad tenera es la que se
utiliza comercialmente para la extracción de aceite y es un cruce entre las otras
dos variedades (COCEPU, 1996).
Tabla 1.2: porcentaje de cuesco, pulpa y almendra del fruto en palma aceitera
TIPO %CUESCO %PULPA %ALMENDRA
DURA 25-55 37-70 1-20
TENERA 5-30 60-91 3-15
PESIFERA 92-99 0-18
FUENTE: CENIPALMA (1996)
1.2.3. Condiciones climáticas para el cultivo de palma aceitera
Según VELAQUEZ Y GOMEZ (2010), menciona que las condiciones
climáticas de mayores rendimientos de la palma de aceite se han obtenido
cuando se desarrolla en zonas con temperaturas medias entre los 25 y 27°C.
Existe una relación estrecha entre la precipitación y el crecimiento de la palma
y su rendimiento: bajo condiciones de temporal crece en forma excelente en
regiones con lluvias anuales entre 1 800 y 2 000 mm, siendo mejor si se tiene
una distribución de 150 mm mensuales. Se considera que una humedad
relativa mínima de 70% es adecuada durante el año, ya que valores menores
durante la floración pueden afectarla; en cambio, valores mayores al 70% son
benéficos para la maduración del fruto.
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1.2.4. Cultivo de palma en Perú
La selva peruana tiene un potencial de 1,4 millones de hectáreas
que pueden ser destinadas a la producción de la palma aceitera, un cultivo que
contribuirá al desarrollo de la región oriental, como se muestra en la figura
1. Según el Ministerio de Agricultura, en la región Loreto existe un potencial de
620 000 hectáreas, en Amazonas de 300 000 hectáreas y 150 000 en San
Martín. Adicionalmente existen otras 265 000 hectáreas con potencial para el
cultivo de palma en Ucayali, 40 000 en Huánuco y 30 000 en Cusco (TERRA,
2012).
Fig. 1.2: Planta joven de palma aceitera. (FUENTE: TERRA, 2012)
1.3. FRUTO DE PALMA ACEITERA
El fruto es una drupa de forma casi esférica, ovoide o alongada, de 2 a 5
cm de largo y de 3 a 30 g de peso, como se muestra en la figura 1.3.
(VELÁZQUEZ Y GÓMEZ, 2010).
El fruto de palma está constituido por 4 secciones la almendra o palmiste,
contiene del 5 al 7% de agua y del 48 al 52% de aceite, el cuadro 2 muestra la
Composición ideal del fruto de la palma, el cual está constituido de afuera hacia
adentro de la siguiente manera:
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 Exocarpio: Es la capa epidérmica delgada y cerosa (cascara).
 Mesocarpio: Es la pulpa de donde se obtiene el aceite.
 Endocarpio: Es la que junto con la almendra forma la semilla.
 Endospermo: Conocida mayormente como almendra o palmiste.
Tabla 1.3: Composición ideal del racimo de fruto de palma
Fuente: FAO (2003)
Fig. 1.3: Fruto de la palma aceitera y sus partes. (FUENTE: VELÁZQUEZ Y
GÓMEZ, 2010)
Componentes parámetro ideal
peso del racimo 23-27kg
fruto/racimo 60-65%
Aceite/racimo 21-23%
almendro/racimo 5-7%
mesocarpio/fruto 71-76%
almendra/fruto 21-22%
cascara/fruto 10-11%
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1.3.1. Aceite crudo de palma
El aceite de palma crudo se caracteriza por su alto contenido de
carotenos y pigmentos que caracterizan el color y olor del crudo (NUÑEZ Y
RAMIREZ, 2004).
Según LARES (2009), menciona que se obtiene mediante el
fraccionamiento del Aceite Crudo de Palma lo siguiente: La Oleína: que es
líquida en climas cálidos y se puede mezclar con cualquier aceite vegetal. La
Estearina: es la fracción más sólida, y sirve para producir grasas,
principalmente margarina y jabones. Ambas fracciones son utilizadas en la
industria alimenticia.
1.3.2. Aceite de palmiste.
El aceite de palmiste obtenido de las semillas o almendras. El contenido
de aceite por semilla varía del 45% al 51%. Se caracteriza por poseer mejor
calidad que el aceite obtenido del mesocarpio del fruto (aceite crudo de
palma), ya que posee un grado de acidez variable, en general superior al 15%
y se utiliza sobre todo con fines alimentarios como la margarina o la
mantequilla vegetal o bajo la forma de aceite parcialmente hidrogenado
(LARES, 2009)
1.3.3. Torta de Palmiste
La torta de palmiste es obtenida de las almendras luego que el aceite es
extraído. La almendra es el endoesperma de color blanquecino cubierto por
una membrana negruzca y muy dura, encerrado en una cáscara gruesa o
endocarpo. La torta de palmiste es un alimento de alto contenido energético
con una cantidad moderada de fibra y proteína cruda (LARES, 2009).
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1.4. PROPIEDADES QUÍMICAS
Según NUÑEZ Y RAMIREZ (2004), menciona que el crudo de palma
extraído del mesocarpio de los frutos de la palma, se encuentra químicamente
constituido por una molécula de glicerol combinada con tres moléculas de
ácidos grasos formando un triglicérido (esteres orgánicos). La naturaleza de un
aceite depende principalmente de la composición del ácido graso, estos son
ácidos carboxílicos que presentan características polares. En el aceite de
palma se encuentran los siguientes ácidos grasos: ácido palmítico 43%, ácido
oleico 43%, en menor proporción acido esteárico y ácido laúrico.
Tabla 1.4. Composición del aceite de palma
ACIDOS GRASOS PORCENTAJE (%)
Saturados
Laúrico 0,1
Miristico 1,0
Palmítico 43,8
Esteárico 4,8
Araquídico 0,3
Monoinsaturados
Palmitoleico 0,1
Oleico 38,90
Polinsaturados
Linoleico 10,60
Linolénico 0,30
Fuente: NUÑEZ Y RAMIREZ (2004).
2. OPERACIONES INTERVINEINTES EN LA EXTRACCION DE ACEITE
CRUDO DE PALMA
La extracción de aceite se realiza mediante procesos mecánicos y
térmicos sin necesidad de solventes lo que lo hace un aceite completamente
natural (ALVARADO, 2010).
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2.1. ESTERILIZACIÓN
Según ORTIZ (2009), menciona que la esterilización recibe los racimos de
palma que alcanzan su estado óptimo de madurez, se inicia un proceso
bioquímico de descomposición de aceite, gracias al cual se forman ácidos
grasos libres.
Este proceso se conoce comúnmente como acidificación y se acelera
cuando los racimos han sido cortados de la palma. Así mismo, con el proceso
de maduración, los frutos se desprenden del racimo de forma natural. La
contextura del mesocarpio en los frutos es muy fibrosa y el aceite contenido
tiene viscosidad alta. Con la esterilización se busca detener el proceso de
acidificación, acelerar el proceso natural de desprendimiento de los frutos y
facilitar la extracción del aceite ablandando los tejidos de la pulpa.
En esta esterilización se puede perder hasta el 10% del peso de los frutos
procesado (NUÑEZ Y RAMIREZ, 2004).
La esterilización es el proceso mediante el cual se cocina la fruta a base
de presión y temperatura con vapor de agua, en un autoclave (ALVARADO,
2010).
2.2. DESFRUTADO
Proceso mecánico mediante el cual se separan los frutos de las espigas
del racimo por medio de un cilindro que gira entre 23 a 26 rpm. Cuenta con
unas paletas que golpean los racimos para desprender los frutos que pasan por
unas ranuras longitudinales, los cuales son transportados por medio de sinfines
y elevadores hacia los digestores (ALVARADO, 2010).
2.3. DIGESTIÓN O MALAXADO
Según NUÑEZ Y RAMIREZ (2004), menciona que con el uso de un
digestor o tanque cilíndrico vertical, provisto de paletas rotativas e inyección
directa de vapor, el fruto es macerado para extraer su aceite posteriormente. El
fenómeno que ocurre dentro del digestor consiste en afectar en alto grado la
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estructura del mesocarpio, hasta el punto de romper los vasos lipogénicos y
liberar cierta cantidad de aceite. Esto se logra a temperatura de 95°C durante
25 minutos.
2.4. EXTRACCIÓN O PRENSADO
En la etapa de prensado se busca extraer la fracción liquida de la masa
de los frutos que sale del digestor y está compuesta por aceite de la pulpa de
palma, por agua y por una cierta cantidad de solidos que quedan en
suspensión en el agua. La masa desaceitada (torta) la cual está compuesta por
fibra y nueces, para el proceso de desfibración.
Este proceso se efectúa en prensas de tornillos sinfín continuas, las
cuales están compuestas por una canasta perforada horizontal de forma
cilíndrica doble y por dos tornillos del tipo de sinfín. Los frutos digeridos son
prensados dentro de la canasta por acción de dos tornillos sinfín de paso
regresivo, girando paralelamente en sentido contrario (RODRIGUEZ, 2011).
La mezcla extraída es llamada licor de prensa, contiene agua, impurezas
orgánicas e inorgánicas, dicha mezcla es enviada al proceso de clarificación
(NUÑEZ Y RAMIREZ, 2004).
La eficiencia de la etapa de prensado se debe medir según las pérdidas
de aceite en las fibras y el contenido de nueces rotas en la torta, teniendo en
cuenta la presión (ajuste de los conos), la composición del fruto (%de
pulpa/%de nueces) y el espesor del cuesco (cascara que cubre la almendra)
(RODRIGUEZ, 2011).
El objetivo de esta etapa es romper, mediante calor y presión
mecánicamente las celdas que contienen el aceite del mesocarpio. La presión
aplicada debe ser talque se extraiga la mayor cantidad de aceite y se minimice
la rotura de nueces y almendras (ORTIZ, 2009).
2.5. CLARIFICACIÓN
La clarificación es el proceso mediante el cual se separa y purifica el
aceite de la mezcla liquida extraída en la prensa, la cual contiene aceite, agua,
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lodos livianos (compuesto por pectinas y gomas) y lodos pesados (compuesto
por tierra, arenas y otras impurezas). Para lograr dicha separación se
aprovecha las características de inmiscibilidad entre el agua y el aceite.
El aceite crudo de palma que entra a clarificación, teóricamente debe
contener 35% de aceite, 5% de lodos ligeros, 35% de agua y 25%de lodos
pesados. El proceso de clarificación se lleva a cabo en varias etapas, donde
predomina el consumo de vapor como fuente calórica (ALVARADO, 2010).
2.5.1. Licor de prensa
El licor proveniente de la prensa cae a un vertedero cuyo diseño permite
recibir el licor en una sección del vertedero y luego dejarlo pasar por medio de
una rendija diseñada para controlar el nivel de agua de acuerdo con número de
prensas que está trabajando. La altura del flujo que pasa por la rendija se mide
constantemente por un sensor de sonido que controla el nivel de dilución (1,4:1
aceite: agua). Finalmente el licor lo llevan a los tamices circulares (DUARTE,
2010)
2.6. TANQUES PRECLARIFICADORES
Los lodos tamizados son recibidos en los tanques preclarificados. La
entrada del licor de prensa diluido de los tamices a los clarificadores consta de
tuberias llamadas flautas, la funcion de estas es distribuir el flujo de forma que
sea homogeneo y laminar. La mezcla es sometida a calentamiento suave por
medio de serpentines de vapor, que elevan la temperatura facilitando la
separacion del aceite.
El aceite es recuperado por unos conos, los cuales son de altura
graduables de acuerdo a la altura de la capa de aceite que se va formando. Los
lodos pesados que se van formando en el fondo del tanque van pasando al
final del tanque que es separado por una lamina diseñada para tal fin. La capa
formada por lodos livianos, aceite y agua van ya sea directamente al tricanter o
a las centrifugas. El aceite recuperado del tricanter cae al tanque preclrificador
(DUARTE, 2010)
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2.6.1. Tricanter
El tricanter es un tipo de centrifuga de sedimentacion dinamica que
trabaja con parte de los preclarificados. El nombre de tricanter proviene de la
separacion de tres fases que realiza (lodos secos + lodos humedos + aceite).
Los lodos secos son pasa banda que los lleva una gondola para
posteriormente utilizarlos como compost. Los lodos humedos son recibidos en
un vertedero que posteriormente los deja caer en las alcantarillas que llevan a
las lagunas. El aceite recuperado es llevado nuevamente al vertedero de aceite
de los preclarificados. (DUARTE, 2010)
2.7. SECADO
El secado puede ser en una secadora (puede ser al vacio), de donde sale
con una humedad aproximadamente del 1%. Esta reduccion en la humedad
evita daños posteriores del aceite por hidrolisis autocatalitica (NUÑEZ Y
RAMIREZ, 2004).
2.8. DESFIBRACIÓN Y TRITURACIÓN
La mezcla compuesta por fibra y nueces, que se seca a una humedad
requerida es conducida mediante sinfines para la separación. La separación es
un proceso neumático, donde se utiliza una columna vertical a través de la cual
pasa un flujo de aire ascendente a una velocidad determinada que toda la fibra
sube y las nueces caen al fondo de la columna de separación. Las nueces
pasan al tambor pulidor para separarlas de impurezas y de este van al silo de
almacenamiento, donde se secan para facilitar el rompimiento de la cáscara y
poder recuperar la almendra contenida en ella.
La fibra recogida sirve como combustible de las calderas y como abono
natural en las plantaciones (FEDEPALMA y Ministerio del medio ambiente,
2002).
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2.9. PALMISTERIA
Las nueces secas provenientes de los silos de almacenamiento van a un
tambor provisto de mallas, en donde se realiza su clasificación por tamaños
antes de enviarlas a las rompedoras. Mediante un proceso de separación
neumática y de fuerzas centrífugas se separa la almendra de la cáscara.
La almendra pasa silo de secado y empaque. De esta manera se obtiene
el aceite de palmiste que se utiliza en la industria para confitería, helados,
jabones finos, cremas humectantes etc. La torta que queda se usa para
preparar concentrados para alimento del ganado vacuno.
La cáscara o cuesco se puede usar como combustible en las calderas o
para adecuación y mantenimiento de las vías internas en las plantaciones
(FEDEPALMA y Ministerio del medio ambiente, 2002).
Fig. 1.4: Porcentajes RFF durante su proceso de extracción de aceite crudo de
palma. (FUENTE: FEDEPALMA y Ministerio del medio ambiente, 2002)
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3. CALIDAD DEL ACEITE DE PALMA
El aceite rojo de palma se ve afectado por factores externos que
comprometen su calidad. Así se tiene que está ligada a ciertos cuidados que
hay que tener en todas las etapas del procesamiento del aceite, es decir desde
la cosecha, pasando por la extracción, el almacenamiento y transporte
(ORTHOFER, ET AL. 1991).
El principal factor que influye en la calidad del aceite rojo de palma es la
elevación del nivel de oxidación, entendiéndose por oxidación la reacción que
se da entre los enlaces dobles de las grasas insaturadas y el oxígeno del
medio, en la cual se generan compuestos oxidados como aldehídos o cetonas
y ácidos grasos libres de cadena corta que conducen a la alteración de las
características sensoriales del producto y la formación de la rancidez en el
aceite. Existen ciertas condiciones que aceleran esta reacción como por
ejemplo: temperaturas elevadas, alto porcentaje de humedad, presencia de
metales catalíticos como hierro, cobre en altas cantidades, exposición del lípido
a la luz y el medio ambiente por periodos prolongados (PATTERSON, 1989).
Durante la etapa de almacenamiento y transporte hay que tomar
precauciones para evitar el exceso de humedad en el aceite, ya que esta
favorece la oxidación, compromete la vida útil del aceite y causa problemas
para purificarlo y refinarlo (PEIXOTO, 1986).
Tabla 1.5. Características de un aceite de palma de excelente calidad.
CARACTERISTICAS DEL ACEITE DE PALMA NIVELES OPTIMOS
Ácidos grasos libres <5%
Humedad <0,5%
Índice de peróxido <5%
Impurezas <0,01%
Hierro <3,5ppm
Cobre <0,2ppm
Fuente: QUESADA (1998)
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4. RECONOCIMIENTO DE LA PLANTA EXTRACTORA .
Las plantas extractoras cuentan con el siguiente flugrama de proceso:
Fig. 1.5: Flujograma de proceso para la obtención de aceite crudo de palma en la planta extractora.
En la figura 1.5, se muestra el proceso para la obtención de aceite de
crudo de palma, a continuación se describirá de manera resumida lo que se
realiza en cada etapa.
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4.1. Descripción de las etapas del proceso de la Planta Extractora.
Es de importancia conocer todo el proceso relacionado a la extracción de
aceite de palma, conocer todas la etapas, para tener un panorama e identificar
las áreas que son de interés para nuestra investigación. A continuación se hace
una descripción de todo el proceso en esta planta de extracción.
Para que la planta extractora de aceite pueda arrancar su funcionamiento
tiene que realizar un calentamiento previo de un caldero para generar el vapor
de agua necesario para todo el proceso de extracción, este calentamiento se
realiza por espacio de 30 minutos, al cado de este tiempo se encuentra
preparada para empezar su total funcionamiento, este empieza por:
4.1.1. Balanza: Los camiones después de recoger los racimos de fruto
fresco de las parcelas del campo, se dirigen a la plataforma de la balanza se
detienen para ser pesados, los datos de este son almacenados
automáticamente en una computadora, luego se marchan con dirección a las
tolvas de almacenamiento para dejar los frutos que han recogido de las
parcelas, al regresar pasan nuevamente por el área de balanza donde su peso
es registrado sin fruto alguno, vacío, computadora reconoce la diferencia de
peso y saca el tonelaje exacto de racimo fruto fresco ingresado en ese
momento, este sistema de control nos permitirá conocer que cantidad de fruto
ingreso a la planta para ser procesado.
4.1.2. Tolvas de almacenamiento: Los camiones descargan los racimos
de fruto en este punto, mientras el operador se encarga de abrir en forma
sincronizada las compuertas de la tolva, para que los racimos del fruto se
deslicen mediante un sistema render hacia un fracturador inmediatamente caen
en unos vagones, siendo acopiados y dirigidos hacia la zona de esterilizado.
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Fig. 1.6: Tolva de almacenamiento.
4.1.3. Esterilizado: Los vagones llenos de fruto son ubicados en filas
para ser ingresaos a las autoclaves de esterilización, donde el fruto es
sometido a vapor de agua por presión a una temperatura de 140ºC, durante 78
minutos al cabo de este tiempo el fruto estará listo para recorrer las demás
áreas del proceso de extracción.
Fig. 1.7: Vagones con el fruto fresco.
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Fig, 1.8: Autoclaves de esterilización.
4.1.4. Mesa de volteo: Los vagones con fruto cocido uno a uno son
volteados dejando caer su contenido en el sistema de elevadores que los
transportara hacia el desfrutador para este proceso cada uno de los vagones
se han volteado suavemente a intervalos de tal forma que los frutos caigan en
la cantidad adecuada en el sistema de elevación, este procedimiento dura
aproximadamente 15 minutos por vagón.
4.1.5. Extracción: En esta parte de la planta el fruto de palma cocido es
dirigido mediante un sistema de elevadores a la zona del desfrutador, siendo
separado del escobajo mediante un proceso de rotación constante, para seguir
su viaje hacia la zona del digestor, el escobajo es llevado mediante un sistema
de fajas a una zona de acopio, para su posterior distribución en las parcelas
como abono orgánico, mientras tanto el fruto ingresa a la zona del digestor
donde son macerados bajo condiciones de vapor en esta fase se rompen las
células en las que está contenida el aceite de palma, mediante un proceso
giratorio, esto dura aproximadamente 15 minutos, en seguida toda esta mezcla
pasa por una zona de prensado, para convertirse en torta, extrayéndose todo el
líquido que contenga, éste líquido va a dirigirse a un tamiz vibratorio para ser
limpiado, después de esta primera limpieza, se dirige al tanque pre-clarificador
donde será almacenado para continuar con el proceso de clarificación, por otro
lado, la torta resultante de este proceso es destinada al área de palmistería.
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4.1.6. Clarificación: Una vez almacenado el líquido en el tanque pre-
clarificador, el lodo es separado del aceite, mediante un sistema de
decantación y es dirigido mediante electrobombas a un tanque clarificador de
lodo, por otro lado el aceite separado del lodo es destinado a un tanque
clarificador de aceite para ser dirigido mediante electrobombas al tanque
pulmón del sistema de vacío, en el cual va a disminuir la humedad que aun
contenga, de esta forma el aceite quedará listo para ser almacenado en el
tanque de stock de aceite de palma.
4.1.7. Palmistería: La torta que arroja la prensa de extracción se va
transportando hacia una columna de ventilación, donde se va a separar la fibra
de la nuez, la cual va a caer en un tambor pulidor que va limpiando las nueces
de la fibra que aun contenga mediante un proceso de rotación constante, en
seguida van a dirigirse mediante un elevador a un tambor clasificador, que los
va seleccionando por tamaños como pequeños, medianos y grandes, para
luego enviarlos a 4 molinos que se encargaran de romper las nueces, todo el
contenido saliente de los molinos es transportado al área de palmiste.
4.1.8. Palmiste: La almendra saliente del área de palmistería va
ingresando a dos silos, donde va almacenándose, desde aquí las almendras
pasan a un transportador que las dirige a un silo de prensado, aquí las
almendras pasan por dos máquinas prensadoras para extraerse el aceite de
palmiste que contengas. El aceite extraído por las prensas va a un primer
tanque para luego ser bombeado a un tamiz vibratorio donde es limpiado, luego
este aceite es dirigido a un segundo tanque, para luego ser refinado a través de
un filtro Niagara. El aceite saliente finalmente va a ser bombeado hacia el
tanque de stock de aceite de palmiste, donde finalmente será almacenado. Por
otro lado el contenido residual, la torta de palmiste es dirigido a otro molino que
se encargará de refinarlo en polvillo, para luego ser almacenado en sacos, éste
polvillo servirá como alimento balanceado para los animales.
4.1.9. Caldero: Ésta es la zona donde se genera el vapor de agua que es
dirigido por toda la planta para el proceso de extracción de aceite, éste caldero
de última generación funciona de forma automática, monitoreado por un
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sistema computarizado, se abastece de agua para generar todo el vapor para
la planta.
4.1.10. Casa de fuerza: Ésta es la zona por donde ingresa la red principal
de energía eléctrica que hace funcionar toda la planta, consiste en una
sofisticada estación de control que permite distribuir la alimentación de energía
hacia todos los puntos de la planta, ésta red principal es suministrada por
electro oriente, cuando se corta la energía de la red principal se activa este
moderno generador de emergencia, para cubrir la necesidad existente.
4.1.11. Tratamiento de agua: Aquí el agua se extrae del subsuelo
mediante unas electrobombas y se dirige a unas cisternas pasando por un
especial filtrado para ser almacenadas en un tanque, luego se distribuye para
de éste para el caldero para generar vapor, otra parte se va a almacenar en
otro tanque para ser usado en el servicio.
4.1.12. Tratamiento de efluentes: Las aguas residuales que han servido
durante el proceso de extracción de aceite de palma y aceite de palmiste, son
dirigidas hacia los tanques florentinos para pasar por un proceso de
neutralización, luego son ingresados, mediante sistemas de tuberías a las
lagunas de estabilización, compuestas de 2 lagunas aerobias, 2 anaerobias y 2
lagunas facultativas, ejecutando un proceso que elimine los agentes
contaminantes que contenga, así mismo, durante éste proceso, el biogás
generado es capturado mediante un sistema de acumulación, para ser filtrado y
finalmente quemado, contribuyendo con el cuidado del medio ambiente.
4.1.13. Tanques de almacenamiento: La producción de aceite de palma
y aceite de palmiste de la planta extractora, es almacenado en estos tanques,
el de color amarillo es para aceite de palmiste, y el de color naranja para el
aceite de palma, éstos aceite son posteriormente cargado en camiones cisterna
para ser llevados a Industrias del Espino, donde servirán como materia prima
para la elaboración de toda su línea de productos terminados.
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5. PÉRDIDAS DE ACEITE ASOCIADAS A LOS PROCESOS DE
ESTERILIZACIÓN Y CLARIFICACIÓN.
En la fig. 04 se muestran en color rojo las etapas del proceso extractivo
que son de interés de nuestra investigación.
5.1. PÉRDIDAS DE ACEITE EN EL PROCESO DE ESTERILIZADO.
Los objetivos de la esterilización son los siguientes:
• Inactivar las enzimas lipolíticas que son las que causan el incremento de
la formación de los ácidos grasos libres (A.G.L.).
• Hidrolizar los puntos de unión (pectinas) entre los frutos y el racimo, con
lo que se logra un fácil desprendimiento en el desfrute.
• Inducir al cambio físico – químico el pericarpio del fruto, lo que facilita la
digestión y el prensado.
• Reducir el quebrado de almendras y el rompimiento de nueces durante
el proceso de prensado.
• Facilitar el desprendimiento de los frutos del raquis.
En el proceso de esterilización los efectos de presión de vapor constante
y tiempo en el autoclave son responsables sobre las pérdidas de aceite en el
condensado. A esto se le denomina pérdidas de aceite por arrastre con vapor.
5.2. PÉRDIDAS DE ACEITE EN EL PROCESO DE CLARIFICACIÓN.
La magnitud de la fricción depende principalmente de tres factores que
deben tenerse en cuenta para controlar esa fuerza durante la clarificación y
lograr una separación rápida y eficiente:
• El primer factor: es el tamaño de la gota de aceite la cual puede ser
controlado con un proceso de digestión controlado, fuerzas cortantes
en el clarificador y tamices de número de mehs (números de hilos
por pulgada cuadrada), más bajos acorde al proceso de clarificación.
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• El segundo factor: es el control de dilución ( relación aceite – agua),
del licor de prensa que influye inversamente en la viscosidad, la cual;
a su vez influye directamente en la fricción así:
Dilución alta -viscosidad baja - fricción baja - la gota SUBE
Dilución baja - viscosidad alta - fricción alta - la gota NO SUBE
Sin embargo los lodos livianos tienen una densidad similar a la del aceite
y por lo tanto cuando la cantidad de agua es muy alta, estos tienden a subir con
el aceite. Para evitar este inconveniente se debe regular la dilución hasta llegar
a una determinada concentración de lodos, de modo que no suban con las
gotas de aceite.
• El tercer factor: es la temperatura que influye en la densidad del
aceite.
5.2.1. Características físicas de licor de prensa diluido.
• Composición: El licor de prensa está constituido por aceite, agua y
sólidos; los rangos de composición son los siguientes: Aceite 40-75
%vol/vol; agua 10-40 %vol/vol y sólidos 6-25 %vol/vol.
• Mecánica y conducta: Desde el punto de vista de la mecánica de
fluidos, el licor de prensa diluido es un fluido aceitoso disperso en un
medio fluido (Lodos). La velocidad de ascenso de las gotas de aceite
esta descrita por la ley de Stokes de la siguiente forma:
Donde:
V: velocidad de ascenso de la gota de aceite.
g: fuerza de la gravedad-
pl: densidad del lodo.
pa: densidad del aceite
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d : diámetro de la gota de aceite.
n: Viscosidad del fluido.
Diámetro de partícula (d): La velocidad de ascenso depende directamente
del cuadrado del diámetro de las gotas de aceite. Teniendo en cuenta que
gotas con diámetros inferiores a 15 micras no son separables del licor.
Viscosidad (n): Es la medida de la resistencia a fluir y es ocasionada por
la fricción de las capas del fluido. Según la ecuación anterior la velocidad de
sedimentación es inversa a la viscosidad. Los parámetros que se pueden
manejar para disminuir la viscosidad con el fin de optimizar la velocidad de
separación son:
a. Temperatura: debe mantenerse en un rango entre 85-90 °C.
b. Dilución (cantidad de agua que contiene la mezcla): como el licor de
prensa es altamente viscoso, se hace necesario adicionar agua de dilución
para lograr una buena separación. Tradicionalmente la dilución usada en
clarificación es de 1:1 aceite/agua, sin embargo, debido a trabajos realizados
por se ha visto que una relación de dilución de 1,4:1 mejora ostensiblemente la
separación del aceite.
c. Esfuerzo cortante: permite disminuir la viscosidad debido a la
naturaleza No newtoniana del licor de prensa diluido.( ALVARADO, M. 2010)
5.2.2. Tipos de clarificación.
En las plantas de beneficio se están llevando dos corrientes en el proceso
de clarificación que se conocen con el nombre de clarificación tradicional
utilizando decantación en tanques para la separación de aceite y centrífugas
deslodadoras, la otra corriente se conoce con el nombre de clarificación
dinámica utilizando tricanter, (ALVARADO, M. 2010)
A continuación se muestra un cuadro comparativo de los sistemas de
clarificación existentes en la industria de plantas extractoras.
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Tabla 1.6: clarificación estática vs clarificación dinámica.
Clarificación Estática Clarificación Dinámica
Bajo costo de inversión Inversión inicial alta
Ocupa demasiado espacio Espacios reducidos
Costo de mantenimiento y energía alto
Costo de mantenimiento y
energía bajos
Operación discontinua Operación contínua
Tiempo de residencia alto Tiempo de residencia bajo
Disponibilidad de mantenimiento
Repuestos importados y personal
de mantenimiento especializado
Cargas orgánicas altas hacia las
lagunas
Cargas orgánicas bajas
(FUENTE: ALVARADO, M. 2010)
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CAPITULO II
METODOLOGÍA Y DISEÑO DE CONTRASTACIÓN.
2.1 MATERIAL DE ESTUDIO
La presente investigación tiene como material de estudio el aceite crudo
de palma (CPO, por sus siglas en inglés) y los parámetros operativos
intervinientes en la reducción de pérdidas de aceite en condensados de la
operación de esterilizado de RFF y eficiencia de separación de aceite en
decantación dinámica de licor de prensa extraído por malaxado y prensado del
RFE.
Para los fines de recolección de datos, las corrientes másicas controladas
para el muestreo mediante la instrumentación de cada equipo.
2.2 METODOLOGÍA
2.2.1 EFECTO DE LA PRESION DE VAPOR DE SERVICIO A
ESTERILIZADO EN LA DISMINUCIÓN DE PÉRDIDAS POR ARRASTRE
EN CONDENSADOS
La primera etapa de observaciones y controles se realizaron sobre el
tiempo de operación en ciclo de esterilizado, buscando que este desarrolle en
tres picos de hermetización en los lapsos establecidos, realizando una
medición de los condensados generados por cada ciclo de esterilizado.
La segunda etapa se desarrolló en la recolección de los datos donde se
evaluaron los efectos del vapor a presión constante sobre las pérdidas de
aceite en condensados variando presión de vapor de servicio a proceso de
esterilizado.
De tal modo, se estableció que la presión de servicio proveniente de
colector sea constante en 3,5 bar. Esta presión de vapor exhausto de salida de
turbina se hizo variar mediante operación de válvula modulante de baja en
presiones de 3,5 a 2,0 bar para operación de esterilizado.
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A. OPERACIÓN DE ESTERILIZADO
• Las operaciones de esterilizado se realizaron a presiones de vapor
a servicio desde 2,0 bar hasta 3,5 bar, siguiendo el ciclo de
esterilizado de 7 pasos. Los pasos 1,3 y 5 de 10, 18 y 32 minutos
respectivamente denominados picos de sostenimiento o
hermetización. Los dos primeros llegaron a 2,0 bar y el ultimo y 3,0
bar.
• Los pasos 2, 4 y 6 son fase de purga de condensados hasta una
presión de 0,5 bar y el 7 purga de gases con reducción de presión a
0,0 bar. En cada fase de sostenimiento se realizó constante purgas
de condensados, para asegurar esterilizado en “seco”.
B. RECOLECCION DE MUESTRAS EN PÉRDIDAS DE CONDENSADOS
• Para la medición en la generación de condensados, se midió la
variación de la altura en la poza de recepción, buscando aproximar
la cantidad en porcentaje generado en cada paso para establecer las
alícuotas más precisas para el muestreo de las pérdidas.
• La evaluación de pérdidas se realizó por cada proceso de
esterilizado, con una carga en cestas de 22 TM de RFF. Las
muestras se tomaron en contendores de plástico para cada uno los
pasos de purga (2,4 y 6 del ciclo de esterilizado), al inicio, intermedio
y final de los mismos. Luego se tomaron muestras en alícuotas
correspondientes al porcentaje promedio encontrado en las
mediciones de generación de condensados en la poza de bombeo.
• El método de análisis de los aceites presentes en los condensados
se realizaron mediante método soxhlet, sobre una muestra de 1,0 L
de muestra total de condenso homogenizado que se llevó a luna de
reloj para control en volumen igual 15 ml pesado en balanza
analítica.
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2.2.2. EFECTO DEL FACTOR DE DILUCION ACEITE-AGUA Y
PERFILES DE TEMPERATURA EN LA EFICIENCIA DE
SEPARACIÓN DE ACEITE EN EL PROCESO DE CLARIFICACIÓN
DINÁMICA
A. OPERACIÓN DE CLARIFICACIÓN DINÁMICA
• Para el estudio pertinente a la eficiencia de separación de aceite por
decantación dinámica, se trabajó con factores de dilución aceite-
agua entre los rangos 0,8-1,4 % v/v y de temperatura entre 80°C-
95°C.
La primera evaluación de la eficiencia de separación se llevó a cabo en
laboratorio para establecer curvas de velocidad de separación. De ellas se
tomaron las que mejor perfil de separación en volumen y velocidad
presentaron, para llevarlas clarificación dinámica.
• Para los fines operativos, se estableció la velocidad de agitación en
120 rpm y la altura de embudos que mantuviese una altura de aceite
en visor de control de 50cm.
La optimización en decantación dinámica se medió en eficiencia de
porcentaje de separación (%S) con los totales obtenidos mediante el cálculo de
aceite presente en la salida a tanque de lodos y el ingreso a clarificación.
B. RECOLECCIÓN DE MUESTRAS EN EFICIENCIA DE SEPARACIÓN.
• Los puntos de muestreo se establecen en la salida de licor CPO de
prensa en zaranda vibratoria sin dilución en agua para
caracterización por centrifugación y análisis volumétricos de sus
componentes.
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• Las diluciones entre 0,8-1,4 %v/v, se toman en la línea de ingreso a
clarificación dinámica antes de la inyección de vapor, las mismas
que sirvieron para el estudio de velocidad de separación. Estas
muestras se llevaron a baño maría en un vaso de precipitación de
1000 cc, con agitación mediante magneto a 50 rpm. El perfil de
temperaturas estudiado fue desde los 85°C hasta los 95 °C.
• Las muestras con mejor perfil de separación y velocidad a una
temperatura determinada, son llevados a operación de clarificación.
Para evaluar la eficiencia de separación de las diluciones, se
tomarán sendas muestras tanto en el ingreso a decantador dinámico
para el caso de licor diluido así mismo como en la línea de descarga
a tanque de lodos a centrífuga.
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31
CAPÍTULO III
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
3.1 OPTIMIZACIÓN OPERATIVA ESTERILIZADO DE RFF EN LA
REDUCCION DE PÉRDIDAS DE ACEITE
La evaluación de pérdidas de esterilizado fueron contrastadas con el control
operacional de Julio 2013, el mismo que no muestra una tendencia con la
variación de la presión de servicio, debido a que el método de muestreo
empleado no estaba apropiadamente definido para una toma de muestras por
etapa. En el anexo A se describe el método de muestreo usado para la
investigación. En la tabla 3.1 y tabla 3.1 se muestran los datos analizados y su
respectiva gráfica.
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32
%Aceite
Base Seca %Aceite/TMRFF
% Cond. M3
% Hum.
Estandar 0.06 %
1 3,30 82,5 20,11 25,00% 20,625 0,92974 3,48% 0,0504 0,251% 0,061%
2 3,20 78,4 17,38 25,00% 19,6 0,944357 3,12% 0,0341 0,196% 0,043%
3 3,40 104,5 25,47 25,00% 26,125 0,947068 2,56% 0,0354 0,139% 0,034%
4 3,50 82,5 17,59 25,00% 20,625 0,943367 4,88% 0,0569 0,324% 0,069%
5 3,00 115,5 27,77 25,00% 28,875 0,919737 3,21% 0,0744 0,268% 0,064%
6 3,40 134,4 30,8 25,00% 33,6 0,930331 2,50% 0,0585 0,190% 0,043%
7 3,00 84 19,94 25,00% 21 0,918072 4,29% 0,0738 0,370% 0,088%
8 3,55 162 37,61 25,00% 40,5 0,927176 4,80% 0,1417 0,377% 0,087%
9 2,90 82,5 18,81 25,00% 20,625 0,946015 3,08% 0,0343 0,182% 0,042%
10 2,80 148,5 34,86 25,00% 37,125 0,950342 4,04% 0,0745 0,214% 0,050%
11 3,10 68,4 14,88 25,00% 17,1 0,945187 3,72% 0,0348 0,234% 0,051%
12 3,30 117,6 27,07 25,00% 29,4 0,945187 4,25% 0,0685 0,253% 0,058%
13 2,90 132 30,48 25,00% 33 0,945807 3,95% 0,0707 0,232% 0,054%
14 3,50 123,75 28,11 25,00% 30,9375 0,946442 2,65% 0,0439 0,156% 0,036%
15 3,00 148,5 33,63 25,00% 37,125 0,936689 3,44% 0,0808 0,240% 0,054%
16 3,00 153,9 33,9 25,00% 38,475 0,938991 4,72% 0,1109 0,327% 0,072%
17 2,52 247,5 58,43 25,00% 61,875 0,940743 3,08% 0,1128 0,193% 0,046%
18 2,87 62,4 14,34 25,00% 15,6 0,947532 4,05% 0,0332 0,231% 0,053%
19 3,50 241,2 53,72 25,00% 60,3 0,943094 4,97% 0,1705 0,317% 0,071%
20 3,48 95,4 22,69 25,00% 23,85 0,968214 4,51% 0,0342 0,151% 0,036%
21 3,48 77,1 18,47 25,00% 19,275 0,962925 3,82% 0,0273 0,148% 0,035%
22 3,50 82,5 18,22 25,00% 20,625 0,934339 4,25% 0,0576 0,316% 0,070%
PROMEDIO
JULIO
3,37 111,72 25,488 25,00% 27,93 0,951221 4,32% 0,0646 0,233% 0,053%
ACEITE
PERDIDO
( TM )
TABLA 3.1: % PÉRDIDAS DE ACEITE EN PROCESO DE ESTERILIZADO -CONTROL DE PROCESO JULIO 2013
%Aceite/
Aceite
extraido
N° Ensayo
PRESIÓN DE
SERVICIO
(3.5 BAR)
RFF
PROCESADO
( TM )
ACEITE
OBTENIDO
( TM )
CONDENSADOS
GENERADOS
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Como se evidenció, en apariencia no existiría una relación entre la presión del
vapor saturado a servicio y las pérdidas de aceite. Por tanto, reiniciar las
observaciones sobre el proceso resultó prioridad para esta parte de la
investigación. Se realizó este control durante el mes de Agosto 2013
Luego de evaluar las pérdidas por cada etapa de esterilizado a presiones
de servicio 2,0-3,5 bar mediante el nuevo método de muestreo – Tabla 3.2 y
Gráfica 3.2 - se logra comprobar que existe una tendencia con las pérdidas de
aceite generadas durante el proceso de esterilizado.
%Aceite/TMRFF
% Cond. M3
% Hum.
Estandar 0.06 %
1 2,10 63,60 13,61 23,60%
15,01 96,02% 3,08% 0,0184 0,14% 0,029%
2 2,00 66,00 14,02 24,50%
16,17 95,63% 3,64% 0,0257 0,18% 0,039%
3 2,30 68,40 15,48 25,00%
17,10 95,00% 3,29% 0,0281 0,18% 0,041%
4 2,00 64,80 15,49 23,40%
15,16 95,81% 3,29% 0,0209 0,13% 0,032%
5 1,90 67,20 16,20 24,80% 16,67 95,03% 2,38% 0,0197 0,12% 0,029%
PROMEDIO 1 2,06 66,00 14,96 24,260% 16,02 95% 3,14% 0,0226 0,15% 0,034%
6 2,20 64,80 14,19 23,05%
14,94 95,67% 2,60% 0,0168 0,12% 0,026%
7 2,50 82,50 18,67 22,00%
18,15 95,62% 1,62% 0,0129 0,07% 0,016%
8 2,50 99,00 20,29 23,40%
23,17 95,77% 2,06% 0,0202 0,10% 0,020%
9 2,60 67,20 14,76 22,90%
15,39 94,64% 1,95% 0,0161 0,11% 0,024%
10 2,40 50,40 11,36 23,20%
11,69 95,46% 1,72% 0,0092 0,08% 0,018%
PROMEDIO 2 2,44 72,78 15,85 22,91% 16,67 95,43% 1,99% 0,0150 0,10% 0,021%
11 2,90 67,20 15,64 20,90%
14,04 95,29% 1,89% 0,0125 0,08% 0,019%
12 2,95 67,20 14,36 22,30%
14,99 95,79% 2,03% 0,0128 0,09% 0,019%
13 3,00 63,60 12,15 21,48%
13,66 95,65% 2,53% 0,0150 0,12% 0,024%
14 3,10 99,00 23,43 23,60%
23,36 95,76% 2,60% 0,0257 0,11% 0,026%
15 2,95 99,00 23,19 20,14%
19,94 94,91% 2,02% 0,0205 0,09% 0,021%
16 3,00 93,60 21,15 21,80%
20,40 95,06% 2,78% 0,0280 0,13% 0,030%
PROMEDIO 3 3,00 84,48 18,86 21,86% 18,47 95,43% 2,39% 0,0204 0,11% 0,024%
17 3,50 78,00 19,10 23,60%
18,41 94,74% 2,92% 0,0283 0,15% 0,036%
18 3,60 109,20 25,24 21,50%
23,48 95,60% 3,05% 0,0315 0,12% 0,029%
19 3,65 62,40 14,04 21,00%
13,10 95,38% 3,14% 0,0190 0,14% 0,030%
20 3,50 81,00 17,09 22,00%
17,82 94,50% 3,14% 0,0308 0,18% 0,038%
21 3,40 115,50 24,81 20,90%
24,14 94,38% 3,55% 0,0482 0,19% 0,042%
22 3,45 181,50 42,92 21,30%
38,66 94,98% 3,21% 0,0622 0,15% 0,034%
PROMEDIO 4 3,52 109,92 24,82 21,34% 23,44 94,97% 3,22% 0,0383 0,16% 0,035%
%Aceite/
Aceite
extraido
%Aceite
Base Seca
TABLA 3.2 : EVALUACIÓN % PÉRDIDAS DE ACEITE EN ESTERILIZADO-PRESIÓN DE VAPOR 2.0 - 3.5 BAR AGOSTO 2013
ACEITE
PERDIDO
( TM )
N° Ensayo
PRESIÓN DE
SERVICIO
(2.0-3.5 BAR)
RFF
PROCESADO
( TM )
ACEITE
OBTENIDO
( TM )
CONDENSADOS
GENERADOS
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Esta tendencia es de disminuir el arrastre de aceite por condensados, con
presiones de servicio de 2,50 bar y 3,00 bar, con promedios respectivos de
0,021% y 0,024% Aceite/TM RFF procesado. Cabe resaltar que la disminución
también se mantiene con presiones de servicio de 2,0 y 3,5 bar con resultados
promedio de 0,035% Aceite/TMRFF, por debajo del estándar deseado de
0,06%.
Los resultados obtenidos de la evaluación operativa de Agosto fueron
comparados con los controles del mes de Julio 2013. Estos al ser superpuestos
en la gráfica 3.3, muestran el notorio cambio de tendencia en las pérdidas
durante el proceso controlado con el nuevo método de muestro. Los márgenes
de pérdidas a las presiones de 2,0 – 3,0 bar, se mantienen por debajo de 0,04
% Aceite/TM RFF a diferencia de operaciones anteriores. La mejora operativa
en la calidad del vapor a servicio no sólo se limita la reducción de las pérdidas,
sino que su comportamiento es predecible facilitando el análisis durante las
operaciones. Cabe hacer la reseña, que al trabajar a presiones de 2,0 – 3,0 bar
tendría un impacto significativo en la calidad del aceite obtenido en procesos
posteriores, puesto es conocido el deterioro del CPO a elevadas temperaturas
de saturación a una presión determinada.
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38
3.2 OPTIMIZACIÓN OPERATIVA DE CLARIFICACIÓN DINÁMICA EN EL
AUMENTO DE EFICIENCIA DE RECUPERACIÓN DE CPO.
Para determinar la relación Aceite/Agua en volumen apropiado para el
proceso de clarificación en planta, se evaluaron primero las velocidades de
separación en laboratorio a temperatura constante. Las tablas con los
resultados se encuentran en el anexo B.
De los ensayos realizados a relaciones de dilución de 0,8 a 1,4 se
encontró que las diluciones que separaban a mayor velocidad y eficiencia
relativa al tiempo de control fueron las relaciones entre 1,0 y 1,2 a 85 y 90 °C
respectivamente. Estas fueron llevadas a proceso real en planta.
Las tablas 3.3 y 3.4 muestran el comportamiento del licor de prensa en
clarificado para la relación de dilución 1,0 a 85 y 90 °C, así como su eficiencia
de recuperación respecto al porcentaje inicial de ingreso a clarificación y el
porcentaje final en las colas de los lodos que van centrifugación trifásica
(tricanters). En ellas se logran porcentajes de recuperación de hasta 93,10% en
promedio, para el caso de temperatura constante de 90 °C y de 89,80% a
85°C. Es decir encontramos una importante diferencia en las eficiencias con un
margen de sólo 5°C.
Para el caso de esta misma relación a una temperatura de 85 ° C, se
debe destacar que a pesar del buen desempeño en la recuperación, los lodos
pesados aumentan comparativamente al perfil anterior. Esto podría ocasionar
problemas de índole operativo sobre las líneas de descarga debido a la alta
viscosidad que presenta el licor de prensa a esta temperatura.
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Temperatura
Factorde
Dilución
%Aceite28%
Mínimo
%LodoLigero
13.5%Máximo
%Agua20%
Mínimo
%LodoPesado
38.5%Máximo
%Aceite16.5%
Máximo
%LodoLigero
16%Máximo
%Agua60%
Máximo
%LodoPesado
7.5%Máximo
85,001,0538,200,7836,5024,523,841,8043,2651,1089,95%
86,001,0639,900,6537,8021,654,201,8442,3151,6589,47%
87,001,0137,500,5937,0024,913,901,6442,1253,0489,60%
84,001,0436,890,8335,4126,874,101,8041,1653,7388,89%
83,000,9836,500,5637,2025,743,941,8240,1054,5889,21%
84,001,0738,900,4536,2024,453,561,8041,1253,9290,85%
85,001,0437,200,6235,6026,583,602,0041,9052,5090,32%
85,000,9435,800,8938,2025,114,102,2040,5253,1888,55%
86,001,0640,000,7737,6021,633,802,0042,1252,7690,50%
83,001,0439,600,5838,2021,623,701,9442,8651,5090,66%
89,80%
COMPOSICIONDELICORPRENSA(%ENVOLUMEN)LODOINGRESOALACENTRIFUGA(%ENVOLUMEN)PARÁMETROS
TABLAN°3.3-PROCESODECLARIFICACIÓNDINÁMICAFACTORDEDILUCIÓN1,0-TEMPERATURA85°
Eficienciade
Separación
EFICICIENCIAPROMEDIO
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40
Temperatura
Factorde
Dilución
%Aceite28%
Mínimo
%LodoLigero
13.5%Máximo
%Agua20%
Mínimo
%LodoPesado
38.5%Máximo
%Aceite16.5%
Máximo
%LodoLigero
16%Máximo
%Agua60%
Máximo
%LodoPesado
7.5%Máximo
91,001,0139,120,5538,6021,732,752,2045,2349,8292,97%
92,001,0238,000,7837,2024,022,961,9039,4055,7492,21%
91,500,9336,790,9539,4022,863,101,8545,8249,2391,57%
90,301,1440,200,6835,2023,921,891,8047,2049,1195,30%
90,501,0238,120,7437,4023,742,351,9541,6054,1093,84%
90,000,9939,000,4839,5620,963,002,1049,5045,4092,31%
90,001,0039,050,6239,0021,332,452,2038,5656,7993,73%
91,400,9437,200,5939,4022,812,902,0039,2055,9092,20%
90,800,9739,800,7041,0018,502,842,1544,7050,3192,86%
90,201,0437,700,9236,2025,182,251,7846,9049,0794,03%
93,10%EFICICIENCIAPROMEDIO
LODOINGRESOALACENTRIFUGA(%ENVOLUMEN)PARÁMETROSCOMPOSICIONDELICORPRENSA(%ENVOLUMEN)
TABLAN°3.4-PROCESODECLARIFICACIÓNDINÁMICAFACTORDEDILUCIÓN1,0-TEMPERATURA90°
Eficienciade
Separación
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La gráfica 3.4 muestra los perfiles de separación de CPO para ambas
temperaturas evaluadas. De ella podemos evidenciar la mayor separación de
las fases para el caso de la relación de dilución 1,0 a 90°C
La evaluación de la relación de dilución 1,2 v/v Aceite-Agua a
temperaturas de 85 y 90 °C arrojaron como resultados eficiencias promedio de
91,24% y 92,16% respectivamente. Las eficiencias de recuperación por tanto
no tienen un marginal significativo, sin embargo siguen siendo eficiencias
elevadas, perfectamente aplicables al proceso con un ahorro de agua
significativo. Cabe destacar que siendo la dilución en agua menor que en la
dilución 1,0. Esta podría presentar inconvenientes operativos con lodos de
fondo del clarificador dinámico, los cuales requieren purgas en lapsos de
tiempo menores.
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Las tablas 3.5 y 3.6 tabulan los resultados obtenidos, manteniendo buen
margen de lodos pesados y ligeros con respecto a la dilución 1,0 a 90°C, la de
mejor performance. Esto demuestra que siendo menor la cantidad de agua a
usar, la eficiencia aún se mantiene sin pérdida de capacidad operativa. Los
problemas de acumulación de lodos pesados son solucionables estableciendo
los tiempos apropiados para las purgas de fondos.
La grafica 3.5 muestra que los márgenes en la separación y recuperación
en ambos perfiles de temperatura para la relación de dilución son estrechos,
siendo la operación a 90 ° ligeramente más eficiente.
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Temperatura
Factorde
Dilución
%Aceite28%
Mínimo
%LodoLigero
13.5%Máximo
%Agua20%
Mínimo
%LodoPesado
38.5%Máximo
%Aceite16.5%
Máximo
%LodoLigero
16%Máximo
%Agua60%
Máximo
%LodoPesado
7.5%Máximo
84,501,2244,230,9036,2018,673,451,8041,0053,7592,20%
84,001,2242,100,5634,5022,844,101,8438,5655,5090,26%
85,001,2343,200,6835,1021,023,001,6440,9053,0493,06%
85,601,2642,500,8833,6023,023,401,8039,4553,7392,00%
86,201,1843,650,3537,1018,903,981,8240,1054,5890,88%
83,901,1544,000,6538,2017,154,001,8042,6553,9290,91%
85,001,1941,851,0535,2021,904,322,0042,0052,5089,68%
84,201,2543,400,7734,6521,184,252,0039,8054,2090,21%
85,001,1242,600,5237,9018,983,452,0039,8552,7691,90%
84,701,1943,600,7036,5019,203,801,9439,6554,6191,28%
91,24%
Eficienciade
Separación
TABLA3.5-PROCESODECLARIFICACIÓNDINÁMICAFACTORDEDILUCIÓN1,2-TEMPERATURA85°
LODOINGRESOACENTRIFUGA(%ENVOLUMEN)PARÁMETROSCOMPOSICIONDELICORDEPRENSA(%ENVOLUMEN)
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Temperatura
Factorde
Dilución
%Aceite28%
Mínimo
%LodoLigero
13.5%Máximo
%Agua20%
Mínimo
%LodoPesado
38.5%Máximo
%Aceite16.5%
Máximo
%LodoLigero
16%Máximo
%Agua60%
Máximo
%LodoPesado
7.5%Máximo
91,001,1742,300,6336,2020,873,802,8544,3049,0591,02%
91,501,1544,200,5838,4016,823,352,5643,2050,8992,42%
90,001,2443,900,8435,4019,863,201,8541,2053,7592,71%
90,501,2042,000,3534,9022,753,752,4539,9053,9091,07%
90,001,2142,200,9434,8522,014,002,7037,2056,1090,52%
90,201,2042,700,6535,6021,053,001,9043,5051,6092,97%
90,401,2944,800,4234,7520,032,952,6942,0052,3693,42%
91,201,1243,200,8438,6517,313,402,4540,8053,3592,13%
90,801,1542,900,8637,2019,043,452,3038,5055,7591,96%
90,201,4043,560,7731,1624,512,901,9540,7554,4093,34%
92,16%
Eficienciade
Separación
TABLA3.6PROCESODECLARIFICACIÓNDINÁMICAFACTORDEDILUCIÓN1,2-TEMPERATURA90°
PARÁMETROSCOMPOSICIONDELICORDEPRENSA(%ENVOLUMEN)LODOINGRESOACENTRIFUGA(%ENVOLUMEN)
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CAPITULO IV
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
4.1 CONCLUSIONES
• Se logró la optimización operativa del proceso de esterilizado en
reducción de pérdidas de aceite con presión de vapor saturado a
servicio entre 2,5 bar y 3,0 bar. Se encontró que las pérdidas en
condensados se reducen en un rango promedio de 0,021% -0,024% TM
Aceite/TMRFF asegurando estabilidad de los valores mediante control
operacional de válvula modulante.
• Se encontró mediante ensayos de laboratorio, que la velocidad de
separación es directamente proporcional al incremento de la
temperatura hasta 95 °C y la dilución con agua de licor de prensa en
relaciones de volumen v/v de hasta 1,2. Superados estos rangos, la
velocidad de separación disminuye como efecto de la emulsificación
entre las fases de lodo ligero y el aceite mismo.
• El óptimo operativo encontrado para la temperatura y relación de
dilución en % v/v Aceite-Agua en el proceso de clarificación dinámica,
es de 90°C para un factor de dilución de 1,0. La eficiencia de separación
en las fases durante el proceso aumenta hasta lograr un valor promedio
de 93,21% de recuperación de aceite de ingreso inicial a clarificación.
• Finalmente se concluye que mediante el control de los parámetros
operativos determinados en esta investigación, se logra mantener la
estabilidad operacional y una reducción importante en las pérdidas de
aceite, tanto en condesados de esterilizado como en los lodos de las
colas de clarificado. El impacto directo es la contribución en disminución
de los costos de extracción en aproximadamente 1,12 USD/TMRFF
procesado y sobre el medio ambiente, conocidos los efectos
perjudiciales de grasas y aceites en plantas de tratamiento de efluentes.
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4.2 RECOMENDACIONES
• Evaluar el impacto de la temperatura de esterilizado sobre las
propiedades físico químicas del CPO. Las desviaciones en los
estándares del índice de peroxidación y deterioro olequímico son
factores en el incremento del costo operativo de refinación por consumo
de tierra diatomea y problemas para alcanzar calidad en el RBD.
• Diseñar un sistema automatizado de dilución. La evaluación de este
proyecto debe de tener como marginal de financiamiento la disminución
en las pérdidas de aceite y un consumo estable de agua según los
rangos encontrados. Como sustento de beneficios en el proceso, debe
tomarse en cuenta el equilibrio del proceso y la eficiencia en la
separación encontrados en esta investigación.
• Realizar ensayos de clarificado usando agua de recuperación de
tricanters, fin de minorizar el consumo de agua en planta. Debido a la
limitación en capacidad de tanque de clarificación dinámica, estos
ensayos no se pudieron llevar a cabo, dado que afectarían el tiempo de
residencia calculado para el flujo de licor de la planta.
• Evaluar la eficiencia de separación en clarificación dinámica usando
tensoactivos orgánicos. La mejora en disminución de los porcentajes de
aceite presente en los lodos y por tanto la optimización del proceso
justificarían el marginal en el costo del material usado en el proceso.
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ANEXOS
ANEXO A: MÉTODO DE MUESTREO DE CONDENSADOS PARA
PÉRDIDAS DE ACEITE
A fin de establecer mejoras en el método de muestreo de condensados, se
estableció como procedimiento, toma de muestras en alícuotas
correspondientes al porcentaje de generación de condensados en cada etapa
de la misma, para cada una de las presiones a evaluarse. Esta tuvo como fin
establecer el porcentaje de pérdidas de aceite en cada paso del esterilizado.
Este porcentaje se determinó dados los resultados de la presciencia de aceite
en base seca; realizada con la muestra de control a cada presión evaluada
según la generación de condensados reales y las muestras evaluadas con el
nuevo procedimiento. Las tablas A1-A4 muestran el comparativo de los
resultados.
De las evaluaciones se establece que el compósito final más apropiado para el
muestreo es de 1 000 mL (1.0 Litros de condensados), obtenido con alícuotas
de 25% en volumen perteneciente a las dos primeras etapas de purga y del
50% de la purga final. El margen de error en el resultado de ambos muestreos
es tolerable y menor al 4%.
El balance general de materia se puede revisar en el Anexo 1: Calculo de
volumen de Condensados Generados y Pérdidas de Aceite por paso en
Esterilizado.
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VOLUMENDECONDENSADOSGENERADOSPORETAPADEESTERILIZADOAPRESIÓN
DEVAPORCONSTANTEYSURELACIÓNCONPERDIDASDEACEITESGLOBALES
TABLAA1:PRESIÓNDESERVICIO2,0BAR
%Humedad%AceiteB.S
1raPurga0,8561m318,0min0,8592,8593,83%2,73%0,0093%
2daPurga0,8222m310,0min0,8254,93394,12%1,66%0,0052%
3raPurga2,0066m332,0min2,0133,76292,30%3,32%0,0330%
Total=3,685m360,0min3,6963,85093,42%2,57%0,0474%0,06%
1raPurga250ml25,00%256,91g23,23%
2daPurga250ml25,00%254,18g22,31%
3raPurga500ml50,00%503,75g54,45%
Total=1000ml100,00%1014,84g100,00%
%Humedad%AceiteB.S
1,000ml93,49%3,03%
0,00728Perdidasencondensados
enCondensados(TM)
STANDARD
%Pérdidas
SobreRFF
PérdidasdeAceite
2.Métododemuestreopropuesto.
23,69%
MuestraTotal
de
Condensados
de1Litro
AnálisisLaboratorio.
Purgasde
Condensados
Mediciónpor
litro
%demlde
CadaPurga
Densidad%Cond.En
purga
0,00145
0,00080
0,00514
0,00740
1.CálculodePérdidasencondensadosgenerados.
V
3
CondensadosPromediox
CargaEsterilizadad
Tiempode
Esterilizado
%Cond/
TMRFF
Totaldiario
Cond.(TM)
Ratiode
Generación
AnalisisLaboratorio.
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