UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

FACULTAD DE INGENIERIA QUÍMICA

ESCUELA DE INGENIERIA QUÍMICA

“Análisis y Evaluación de un inhibidor de incrustaciones para el proceso de evaporación del jugo clarificado en un

Ingenio Azucarero”

AUTOR:

Sindy Analí Arangurí Cayetano

ASESOR

Dr. Manuel Vera Herrera

CO-ASESOR

Ms. Denis Javier Arangurí Cayetano

TRUJILLO-PERÚ

2013

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLOFACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA

I. GENERALIDADES

Título:

“Análisis y Evaluación del inhibidor de incrustaciones en el proceso de evaporación

del jugo clarificado en in Ingenio Azucarero.”

1. Tipo de investigación:

Investigación Aplicada

2. Nombre del TESISTA:

NOMBRE DEL TESISTA Sindy Analí Arangurí Cayetano

Código: 021601207

Teléfono: 990874542

Email: sindyaranguri@hotmail.com

Dirección: Calle Mariano Lechuga #752, El Porvenir

3. Asesor:

NOMBRE DEL ASESOR Dr. Manuel Vera Herrera

Grado Académico Doctor en Ingeniería Químico Ambiental

Título Profesional Ingeniero Químico

Dirección Laboral

Página 1

4. Co-Asesor:

NOMBRE DEL ASESOR Ms. Denis Javier Arangurí Cayetano

Grado Académico Máster en Gestión Ambiental

Título Profesional Ingeniero en Energía

Dirección Laboral

5. Lugar de Ejecución del Proyecto

Empresa Agroindustrial San Jacinto S.A.A.

Área de Elaboración de Azúcar

Provincia del Santa-Ancash Nepeña, San Jacinto

6. Presupuesto:

6.1.1.1 Bienes

6.1.1.2 Bienes Disponibles

Página 2

Partida Descripción Monto(S/.)

2.1.21.1. 99 Bienes de consumo: Alimentos, bebidas, otros 250.00

2.1.21.21 Pasajes y gastos de transporte: Local 350.005.3.11.49 Materiales de escritorio 130.002.6.32 Equipamiento y bienes duraderos: Laptop AcerCore

I52500.00

SUBTOTAL 3230.00

6.1.2 Bienes No disponibles

6.2 SERVICIOS

6.2.1 Servicios Disponibles

5.2.2. Servicios no disponibles

Página 3

Partida Descripción Cantidad Costo Unitario

(S/.)

Monto(S/.)

2.3. 1.11 Bienes de consumo:CD’s,ImpresionesCuadernosLapicerosPapel Bond 80 g A-4Plumón marcador indelebleLápizEmpastadosUSB 16 MB

10 unid1 millar03 unid10 unid

2 millares05 unid03 unid10 unid01 unid

1.000.1012.003.0030.004.001.0012.0040.00

10.00100.0036.0030.0060.0020.003.00

120.0040.00

SUBTOTAL 419.000

Partida Descripción Monto(S/.)

- - -

SUBTOTAL 0.00

Partida Descripción Monto(S/.)

2.3.22.44 Otros servicios a terceros: tipeos, fotocopias 400.00

SUBTOTAL 400.00

Página 4

6.3 Resumen Presupuesto

7. Duración del Proyecto

Inicio: abril 2013

Término: septiembre 2013

8. Cronograma de Trabajo:

ETAPAS Fecha Inicio Fecha Término Dedicación semanal

Recopilación de datos 22 abril 2013 22 mayo 2013 10 horas

Experimentación y Análisis de Datos

23 mayo 2013 1 julio 2013 35 horas

Redacción del Informe2 julio 2013

22 Septiembre 2013

10 horas

9. Recursos Disponibles:

9.1 Personal:9.1.1 Autor:

Est. Sindy Analí Arangurí Cayetano

9.1.2 Asesor:

Dr. Manuel Vera Herrera

9.1.3 Co-Asesor:

Ms. Denis Javier Arangurí Cayetano.

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TOTAL PRESUPUESTO MONTOS/.

BIENES 3649.00SERVICIOS 400.00

TOTAL 4049.00

9.2 Materiales y equipos: 02 pre-evaporadores tipo calandria 05 evaporadores tipo calandria Medidores de presión y temperatura de cada evaporador Tanques de almacenamiento del anti incrustante Clarificadores de “jarabe”

9.3 Insumos y Reactivos: Inhibidor de incrustaciones LIPESA 9184 Inhibidor de incrustaciones PROEVAP 950

10. Financiamiento

10.1 Con recursos propios: S/. 4049.00

II. PLAN DE INVESTIGACIÓN

1. ANTECEDENTES

En los últimos años, la producción azucarera en Perú ha tomado más

importancia, debido a que las cosechas recientes han alcanzado niveles récords

de producción. El sector azucarero en el Perú, tiene una gran incidencia

económica y social en los valles y pueblos de la costa que dependen casi

exclusivamente de la producción azucarera. Se ha determinado que 492,064

peruanos1 dependen directa e indirectamente del desarrollo de la actividad

azucarera en el Perú.

Cabe mencionar que gran parte de la producción se basa en el insumo principal

para la producción de azúcar, en la obtención de “jarabe” para su posterior

cocimiento, y esto es en el sistema de evaporación. En esta etapa se busca

eliminar la cantidad de agua presente en el “jugo clarificado” sin perjudicar las

“bondades” proteicas de la sustancia; los cuales se rigen principalmente de las

características de operación, como presión y temperatura de los equipos. [7]

Una de las principales causas en la alteración de la presión y la temperatura en

los equipos de evaporación son las incrustaciones en la tuberías del cuerpo y la

calandria de los evaporadores, ocasionando en el proceso resultados negativos.

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Esto se debe principalmente por: 1) los materiales en suspensión en el jugo, mal

separados por una floculación y filtración defectuosas. Estos materiales se

depositan sobre todo en el primer cuerpo y 2) los no azucares en solución, que se

insolubilizan a medida que el jugo se concentra. Estos depósitos se encuentran

sobre todo en el último cuerpo. [3]

También, en las fábricas azucareras se emplea la sulfitación donde se encuentran

sulfitos. Estos pueden formar hasta el 30% de las incrustaciones cuando la acidez

del jugo es menor de un pH de 6.7. Estas incrustaciones son más gruesas en la

parte inferior de los tubos, en donde el jugo está relativamente en calma y más

delgadas en la parte superior, en donde hierve. [4]

Es por ello que se tiene la necesidad de poder revertir todos estos problemas de

incrustaciones que conllevarían a la disminución de presión como consecuencia

directa y a una mala obtención del insumo principal para la producción de

azúcar, como consecuencia indirecta.

2. JUSTIFICACION E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN

La evaporación de múltiple efecto en un ingenio azucarero se basa en la

concentración del jugo clarificado para la obtención de jarabe, para este proceso

se tiene en cuenta la temperatura de ebullición del jugo en cada evaporador que

depende básicamente de la presión en estos equipos, utilizando vapor

sobrecalentado, y que debido a los problemas de incrustaciones los parámetros

de operación estándar se modifican. [5]

El jugo entrante a cada cuerpo contiene impurezas basadas en soluciones (sales

solubles) y se incrustan en las tuberías recubriéndolas internamente y formando

otra capa. Cuando el agua del jugo clarificado es evaporada, la concentración y

fuerza iónica de las sales aumentan al igual que lo hace la temperatura de

ebullición del jugo retrasando así la concentración del mismo; es por eso la

necesidad de usar un agente inhibidores de incrustaciones. [3]

Los inhibidores de incrustaciones son productos químicos los cuales evitan la

incrustación debida a carbonato cálcico, sulfato cálcico, sulfato bárico, sulfato

de estroncio en las membranas o cañerías de los equipos. Los fosfonatos evitan

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además la incrustación de fluoruro cálcico e inhiben los depósitos de hierro,

aluminio y sílice; haciendo que el proceso de evaporación sea lo más eficiente

posible, evitando perdidas de presión, obteniendo parámetros y características

adecuadas del producto en la empresa y beneficiando el proceso. [6]

Por todo lo expuesto es necesario realizar el análisis de dos tipos diferentes de

inhibidores de incrustaciones en el proceso de evaporación y de esta manera

seleccionar el adecuado para el mejoramiento de la eficiencia en el proceso.

3. ALCANCES Y LIMITACIONES

La presente investigación se centra básicamente en la prueba y experimentación

de dos tipos de inhibidores de incrustaciones los cuales han sido propuestos a la

empresa para su posible utilización.

4. PROBLEMA

¿Qué inhibidor de incrustaciones es el más adecuado en el proceso de

evaporación del jugo clarificado en un Ingenio Azucarero?

5. HIPÓTESIS

De acuerdo con las características fisicoquímicas en el resultado de la

experimentación y los parámetros de operación obtenida en el proceso de

evaporación, se puede concluir que el Inhibidor de incrustaciones de nominado

PROEVAP 950 es el más adecuado para solucionar los problemas mencionados.

6. OBJETIVOS:

6.1 Objetivo General:

Analizar y evaluar un inhibidor de incrustaciones en el proceso de

evaporación del jugo clarificado en un Ingenio Azucarero.

5.2 Objetivos Específicos:

Selección de los inhibidores anti incrustantes en la investigación.

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Realizar un diagrama de flujo del proceso de evaporación en fábrica.

Realizar un balance de masa en el proceso de evaporación de la empresa.

Determinar las presiones y temperaturas de los evaporadores para cada

inhibidor.

Determinar el “Brix” del jugo clarificado y del “jarabe” y determinar la

eficiencia del proceso con cada uno de los anti incrustantes.

Analizar los parámetros resultantes del proceso de evaporación para cada

uno de los inhibidores.

Comparar y evaluar los resultados obtenidos.

7. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN:

6.1 Material de estudio: Anti incrustante LIPESA 9184 y anti incrustante

PROCHEM 950.

6.2 Variables:

Independientes:

Cantidad de inhibidores (dosis)

Calidad de incrustación y facilidad de remoción (limpieza)

Dependientes:

Determinación del % de eficiencia de evaporación

Curva de brix del sistema de evaporación

Determinación del transporte de dureza (°Brix y dureza)

Presión del vapor temperatura de ebullición

6.3 Métodos y técnicas:

a) Recopilación de datos.

Los datos se recopilarán de la empresa Agroindustrial San Jacinto S.A.A.

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b) Procesamiento de la información obtenida.

Los datos serán registrados en cuadros para su posterior análisis, siguiendo

una metodología secuencial.

c) Metodología de la investigación.

Eficiencia de evaporación

Las eficiencias de evaporación se basan en cuanta agua es capaz de

evaporar una unidad de peso de vapor que ingresa.

Viene dada por la siguiente fórmula:

R=[1−(Bxdel jugoclaroBx jarabe )∗100 ]

Curva de Brix

Determinan el grado de concentración de cada pre evaporador y

evaporador. Son importantes para decidir cuándo realizar cambio de

cuerpos en stand by.

Transporte de dureza (Aplicado en fábrica)

El seguimiento consistió en evaluar los ratios de evaporación mediante la

eficiencia del producto, la cual es determinada por la expresión que

considera la dureza en base a la concentración de los flujos de entrada y de

salida de cada cuerpo del sistema de evaporación, por ejemplo:

R=( durezaBx ) jarabe

( durezaBx ) jugo claro∗100

Dónde:

R = 100% significa que ningún material se está acumulando en el sistema,

por lo tanto no habrá incrustación.

R > 100% significa que está habiendo remoción de material incrustado en

el sistema.

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R < 100% significa que está acumulando material en el sistema, por lo

tanto se está formando incrustación.

En el departamento de elaboración de Agroindustrias San Jacinto, se

considera un buen desempeño desde R=95%.

d) Discusión y análisis de resultados para comprobar la hipótesis.

e) Elaborar el informe de investigación.

8. POSIBLE CONTRIBUCIÓN E IMPACTO

Es posible evitar una proporción considerable de los depósitos

incrustados en los tubos del múltiple efecto, con esto el proceso de

evaporación se beneficiará significativamente así como el sistema de

seguridad de los equipos, en cuanto a los riesgos y posibles peligros de

operación; puesto que, las presiones y temperaturas en cada evaporador

serían las estándares. Se obtendría una concentración sistemática que se

aproxima a la concentración optima y la transferencia de calor se

mejorará.

Debido a que anteriormente no se realizó un estudio acerca de los

inhibidores de incrustación; la presente investigación contribuye con la

empresa de manera directa, aportando resultados sustentables para una

posible elección.

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9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

1. GEANKOPLIS C.J.; “Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias”,

2da Edición, Editorial Continental S.A. México, 1986.

2. JAMES C.P. CHEN; “Manual del Azúcar de Caña”, Editorial Noriega

Limusa, 1991.

3. E. HUGOT; “Manual para Ingenieros Azucareros”, Editorial

CONTINENTAL S.A. México, España, Argentina, Chile, Venezuela.

1963.

4. OCON G. Y TOJO B.; “Ingeniería Química”, 3ra Edición, Editorial

Aguilar S.A. Madrid España, 1982.

5. PETER W. REIN; “Cane Sugar Engineering”, Editorial Lückhoffstr. 16, D

14129 Berlin, Germany, 2007.

6. SCHNEIDER, Technologie des Zuckers, F. (ed.) 1968, p. 725. Hannover,

Alemania.

7. E. SARIR, A. JIMENEZ, L. JARAMILLO, G. BOTERO; “Alternativas

para la optimización del proceso de producción de azúcar en fábrica”,

Revista Tecnicaña N° 28, Julio de 2012.

8. R. SABADI, L. ROSTGAARD, J. PAVÓN; “Análisis de riesgos como

soporte de la programación de operaciones en la casa de calderas del

ingenio azucarero”, Red de revistas científicas de América Latina ICIDCA,

vol. XLIII, N° 3, Septiembre-Diciembre 2009, pp.33-39.

9. ASOCIONACIÓN PERUANA DE PRODUCTORES DE AZUCAR,

“Perú- Situación de la actividad Azucarera”, Julio 2004.

10. SINDY ARANGURI, Informe de prácticas Pre-profesionales “Seguimiento

de un compuesto Químico para disminución de incrustaciones en el

proceso de Evaporación de la Empresa Agroindustrial San Jacinto S.A.A.”,

Abril 2012.

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Est. Sindy Analí Arangurí Cayetano

Dr. Manuel Vera Herrera

Ms. Denis Javier Arangurí Cayetano

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http://www.filo.uba.ar/contenidos/investigacion/institutos/geo/gaye/

archivos_pdf/NapaFreaticaAASA.pdf napas feeaticas

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