APLICACIÓN DE LA TECNOLOGÍA PINCH PARA UN ESTUDIO DE INTEGRACIÓN ENERGÉTICA EN LA

ETAPA DE FRACCIONAMIENTO DE UNA INDUSTRIA DE ACEITES Y GRASAS DE BARRANQUILLA

YOHANA PATRICIA MENDOZA ROBLES

ESTEFANY MARÍA YEPES GUILLEN

FACULTAD DE INGENIERÍA

DIRECTOR: ING. MELANIO CORONADOCO-DIRECTOR: ING. ALFONSO MORENO

CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN

2. JUSTIFICACIÓN

3. OBJETIVOS

4. ANTECEDENTES

5. MARCO TEÓRICO

6. ANALISIS DE RESULTADOS

7. CONCLUSIONES

8. BIBLIOGRAFIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

INTRODUCCIÓN

FACULTAD DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA

Crisis energética

• Uso racional de la energía

• Aspectos ecológico y económico

Industrias de aceites y grasas

• Calidad y competitividad

Optimización energética

• tecnología Pinch (Hohmann 1971)

JUSTIFICACIÓN

FACULTAD DE INGENIERÍA

Uso eficiente de la energía

Mejoras en el proceso

Relación Universidad -

Industria

• Gastos energéticos

• Costos de operación

• Selectividad de la cristalización

• Calidad del producto

• Aplicar nuestros conocimientos

• Adquirir experiencia en procesos reales

OBJETIVO GENERAL

FACULTAD DE INGENIERÍA

Diseñar de una red de intercambiadores de

calor tipo placa en la sección de alimento a los

cristalizadores en la etapa de fraccionamiento

físico de una industria de aceites y grasas de

Barranquilla haciendo uso de la tecnología Pinch

con el fin de reducir los costos energéticos.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

FACULTAD DE INGENIERÍA

Determinar los mínimos requerimientos de calentamiento y enfriamiento en el proceso.

Diseñar la red de intercambiadores de calor tipo placa.

Determinar el área de transferencia de los intercambiadores de calor tipo placa.

Realizar un estudio comparativo entre el consumo energético actual de la planta y el

proyectado cuando se realicen las respectivas modificaciones al proceso.

FACULTAD DE INGENIERÍA

Diseñar los lazos de control de temperatura en las corrientes críticas del

proceso.

Evaluar el impacto ambiental del proyecto

Evaluar los costos de las inversiones requeridas.

ANTECEDENTES

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• Solventes (Hexano, Acetona, Isopropil, Alcohol, etc.)

• Adición de un detergente y centrifugación

• Fraccionamiento seco

Técnicas de separación

• Cristalización parcial

• Filtración

Fraccionamiento en seco

• Procesos de refinación en Ceval Alimentos S. A. de Brasil

Aplicación de la Tecnología pinch

MARCO TEÓRICO

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Fraccionamiento en seco

Tecnología Pinch

Intercambiadores de calor tipo placa

Aceite de palma

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• 40-48% ácidos grasos saturados (palmítico)

• 37-46% ácidos grasos monoinstaurados (oleico)

• 10% ácidos grasos poliinsaturados

Composición

• Triglicéridos con distintos puntos de fusión (-50 y 70º C)Características

• Aceite de freír o aliñar, margarinas

• Producto añadido a helados, jabones, etc

• Producción de biodieselAplicaciones

Proceso de fraccionamiento en seco

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Materia prima

Fundido

Cristalización

Separación

Oleína Estearina

Cristalización

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Enfriamiento

• Agitación

• Temperatura

• Tiempo de cristalización

Nucleación

• Polimorfismo

• Intersolubilidad

Crecimiento de cristales

• núcleos presentes

• Curva de cristalización

Tecnología Pinch

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Métodos de optimización e integración de

calor

HRAT y EMAT

Método de diseño Pseudo-Pinch

(PPDM)

Método flexible de diseño Pinch

(FPDM)

Método de diseño del principio de compensación

Definición

Metodología que comprende

una serie de técnicas

estructuradas que permiten

aplicar el primero y segundo

principio de la Termodinámica al análisis de la energía térmica disponible en un sistema

Objetivos

Reducción del costo de capital

Minimización del costo de la

energía

Disminución de emisiones

contaminantes

Optimación del uso del agua

Mejoramiento de la operación y de

la producción

Aplicaciones

Redes de recuperación de

calor

Sistemas de separación

Sistemas de remoción de

desechos

Sistemas de calor y potencia

Sistemas de servicios auxiliares

Pasos del análisis pinch

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Estimación del área de transferencia de calor.

Diseñar la red de intercambiadores de calor.

Calcular el número mínimo de intercambiadores de calor

Construcción del diagrama de cascada

Construcción del diagrama de intervalos de temperatura

Escoger la temperatura mínima de aproximación

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Intercambiadores de calor tipo placa

VENTAJAS

• Atractivas cuando los costos demateriales son altos

• Fáciles al realizar mantenimiento

• Bajas temperaturas de aproximación, tanbajas como de 1⁰C

• Flexibilidad

• Apropiados para materiales viscosos

• El factor de ensuciamiento tiende a sersignificativamente bajo

OPTIMIZACIÓN DE LA RED

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Un calentador de aceite –vapor

un economizador

de calor aceite- aceite

un enfriador aceite- agua

de enfriamiento

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ANÁLISIS DE RESULTADOS

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DATOS COMPLETO SIN

ECONOMIZADOR

SIN ENFRIADOR

Área del eco (m2 ) 16 - 95

No de platos eco 149 - 864

Área del cal (m2 ) 2 5 2

No de platos cal 15 42 22

Flujo de vapor

(Kg/h)

111.22 342.34 161.68

Área del enf. (m2 ) 11 50 -

No de platos enf. 96 453 -

Flujo de agua (Kg/h) 4792.2 24315.9 -

Área total (m2 ) 29 55 97

ANÁLISIS COSTO- BENEFICIOS

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CONSUMO TOTAL KW/ MES

Diciembre 2009 1631540

Mayo 2010 1571113

Junio 2010 1510685

Promedio 1571113

% MENSUAL DE CONSUMO DE LOS IC DE TUBO Y CORAZA

Promedio planta 1571113kw/mes

Promedio IC de tubo y coraza mes

60427kw/mes

Porcentaje mes 3.85 %

ANÁLISIS COSTO- BENEFICIOS

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4%

96%

% de consumo mensual de lo IC de tubo y coraza

consumo de intercambio de calor consumo total planta

ANÁLISIS COSTO- BENEFICIOS

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COMPARATIVO DEL CONSUMO ENERGÉTICO

Consumo sin la integración

energética KW/ mes

Consumo con la integración

energética KW/ mes

Ahorro

energético

KW/ mes

Calentamiento 40236 Calentamiento 28740 11496

Enfriamiento 20191 Enfriamiento 14422 5769

Acumulado 60427 Acumulado 43162 17265

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

CALENTAMIENTO ENFRIAMIENTO

SIN OPTIMIZAR

OPTIMIZADO

COMPARATIVO DEL CONSUMO ENERGÉTICO

Evaluación de costos del consumo energético

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Costo del consumo sin la

integración energética $

Costo del consumo con la

integración energética $

Calentamiento 10340652 Calentamiento

7472400

Enfriamiento 5189194 Enfriamiento 3749834,4

Acumulado 15529845,9 acumulado 11222234,4

Costo total de inversión

Costo total de inversión $45000000

Ahorro total del consumo mes$4307612

Retorno de la inversión 11 meses

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ANÁLISIS DEL IMPACTO AMBIENTAL

El ahorro energético neto en el enfriamiento fue 5769Kw/mes convirtiendo esta cantidad de energía se tiene:5769Kw/mes*(0.495 Kg de CO2 /kw) = 2856 Kg de CO2Ahora esta cantidad en número de árboles es igual:(2856 Kg de CO2 /20 árboles)= 143 árboles al mes en un año 1713El ahorro energético neto en el calentamiento fue 11496Kw/mes convirtiendo esta cantidad de energía se tiene 5690 Kg de CO2 en un año la cantidad de árboles al año será igual 3414 árboles.

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