UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA
“Evaluación de la eficiencia y capacidad de dos inhibidores de
incrustación para el proceso de evaporación de jugo clarificado en
Agroindustrias San Jacinto S.A.A.”
TESIS:
Para optar por el Título Profesional de
Ingeniero Químico
AUTORES:
Br. Garcia Benites, Eduardo
Br. Roldan Amaya, Alejandra Grimaldina
ASESOR:
Ing. Wong López, Ernesto Segundo
TRUJILLO-PERÚ
2019
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
ii
JURADO DICTAMINADOR
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
iii
DEDICATORIA
A DIOS por haberme dado la vida, la salud y por protegerme día a día antes las
adversidades que se presentan en la vida. Por brindarme sabiduría, paciencia y la
fuerza para lograr esta gran ansiada meta profesional.
A mis padres: FELIPE ROLDAN Y LUBINDA AMAYA, por aconsejarme y
apoyarme incondicionalmente siempre en todo momento, siendo mi motivación de
superación en mi vida diaria, por educarme con valores siendo ejemplo de buenas
personas y sobre todo por su gran amor, cariño y paciencia.
A mis hermanos Miguel, Edison, Ruben y María por estar siempre apoyándome en
los momentos más difíciles alentándome para seguir adelante.
Alejandra
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
iv
A Dios quien con su bondad, bendición y guía ha estado conmigo hasta el día
de hoy, dándome la fortaleza necesaria para vencer las adversidades que se
presentan en el camino y lograr mis objetivos, siendo esta tesis uno de los más
importantes en mi vida.
A mis padres Elena y Juan quienes con su amor, esfuerzo y apoyo
incondicional a lo largo de este camino me han permitido llegar muy lejos,
gracias por confiar y creer en mí desde el comienzo de todo, este logro
realizado les pertenece a ustedes.
A mi hermana Gabriela por su cariño, apoyo y motivación en las situaciones
difíciles y por estar conmigo en los buenos y malos momentos.
Eduardo
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
v
AGRADECIMIENTO
En primer lugar, estamos muy agradecidos con Dios, quien nos dio la vida y siempre nos guío y
ayudó a vencer los obstáculos para llegar a este anhelado momento de concluir nuestra tesis.
Agradecemos también a nuestra familia, principalmente a nuestros padres, quienes en todo
momento depositaron su confianza en nosotros y nos apoyaron incondicionalmente, ellos
siempre estuvieron motivándonos y brindándonos de su ayuda y consejos para poder culminar
este proyecto.
A todos los profesionales del área de Elaboración de Azúcar y de Control de Calidad de la
empresa Agroindustrias San Jacinto S.A.A., por permitirnos acceder a sus áreas para realizar
nuestras pruebas experimentales, por mostrar su amabilidad y brindarnos de sus
conocimientos prácticos y teóricos, fueron piezas claves para llevar un trabajo con éxito.
Estamos agradecidos también con el Ing. Percy Garay, por darnos la oportunidad de desarrollar
nuestro proyecto de tesis en la empresa y por siempre estar dispuesto a apoyarnos en todo y un
agradecimiento muy especial a nuestro asesor, el Ing. Ernesto Wong López, por su asesoría para
la elaboración y culminación de nuestro trabajo.
Además, agradecemos a nuestra querida Universidad Nacional de Trujillo, especialmente a la
Escuela de Ingeniería Química donde nos hemos formado profesionalmente adquiriendo
muchos conocimientos y donde hemos vivido excelentes experiencias y anécdotas que jamás
olvidaremos.
A todos ellos, muchas Gracias.
Los autores.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
vi
GLOSARIO
Azúcar: Término para la sacarosa disacárida, cuya fórmula química es C12H22O11;
la cual está formada por una molécula de glucosa y una de fructosa.
Antiincrustante: Es un compuesto químico hecho a base de poliacrilato que
previene y retarda la formación de incrustaciones o depósitos en los tubos de la
calandria estabilizando las pequeñas y aun invisibles microcristales de sales de
calcio que se forman durante la evaporación y concentración del jugo.
Brix: Es el porcentaje másico de los sólidos disueltos totales en una solución de
sacarosa. Por ejemplo, un jugo mezclado y colado que viene de trapiche tiene
aproximadamente un 15 - 18 % de solidos solubles totales (azúcares y otras
sustancias) y el resto es agua. Los grados Brix se pueden determinar usando un
areómetro, pero para más exactitud se usa un refractómetro.
Calandria: Consiste en un conjunto o haz de tubos verticales, cortos, usualmente
de no más de 6” de altura. Es el área donde se concentra el jugo y donde se forman
las incrustaciones.
Cupones: Son placas metálicas que se introducen en los equipos a través de un
cuello soldado y son removidos luego de cierto tiempo de operación y exposición al
fluido. Sirven para medir las incrustaciones en los evaporadores.
Dureza: Se denomina a la concentración de compuestos minerales que hay en una
determinada cantidad de jugo, en particular sales de calcio y de magnesio.
Evaporación: Es una operación unitaria que consiste en concentrar el jugo
clarificado hasta un contenido de sólidos totales disueltos alrededor de 65 a 70 %.
Jarabe: Es el jugo concentrado final que se obtiene en los meladores, antes de que
se haya realizado alguna operación de cristalización.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
vii
Jugo Clarificado: Es el jugo claro que se obtiene después del proceso de
clarificación y que se alimenta a los evaporadores.
Pol: Es el contenido aparente de sacarosa en una solución o producto azucarado
determinada por un método de polarización y expresado como un porcentaje en
masa. Para las soluciones puras de sacarosa el “pol” equivale al % másico de
sacarosa real no siendo así para las soluciones industriales.
Pureza: La “Pureza Real” es la proporción de sacarosa en los sólidos solubles
totales de la sustancia azucarada. Por tanto, una solución con 80 de Pureza real
contiene 80 % de sacarosa y 20 % de otros sólidos solubles no sacarosa. El agua que
contiene la solución no se tiene en cuenta en este término, o sea es un % sobre base
libre de agua. La “Pureza Aparente” es la relación entre el Pol y el Brix aerométrico
y es la más usada en el control del proceso. La Pureza Aparente viene dada por:
Pureza (Aparente) = Pol / Brix
Vapor de escape: Vapor agotado proveniente de las turbinas después de ejercer
trabajo mecánico; que para ser utilizado en el área de elaboración tiene que
saturarse con agua condensada.
Vapor Vegetal: Vapores producidos en el proceso de evaporación de jugo
clarificado y se produce en los primeros efectos, cuando la evaporación se ha
conseguido por calentamiento con vapor de escape.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
viii
RESUMEN
La formación de incrustaciones es un problema muy importante y común en las fábricas de
azúcar de caña, especialmente en los evaporadores, estas impurezas bloquean la
transferencia de calor trayendo como consecuencia una caída en la eficiencia del proceso,
gastos en productos para limpieza y paradas de molienda; por tal motivo se hace
imprescindible el uso de un agente inhibidor de incrustaciones.
Dado su importancia y utilidad, el presente trabajo se centra en la prueba, evaluación y
seguimiento a dos inhibidores de incrustación que son LIPESA 9184 y FONGRASCALE
HOE en el sistema de evaporación de jugo clarificado en Agroindustrias San Jacinto S.A.A.
durante dos periodos consecutivos de molienda, en el desarrollo de la investigación se
elaboró dos diagramas de flujo del proceso de evaporación, uno señalando los puntos de
dosificación de los inhibidores y otro donde se muestra la ubicación de los cupones
instalados en las líneas de los evaporadores utilizados para medir la tasa de incrustación
(mg/cm2*día).
Con el propósito de conocer la calidad de producto que se obtiene del proceso de
evaporación se realizó un balance de materia; además, se determinó la eficiencia de
evaporación a partir de Brix de jugo y jarabe para observar el comportamiento de cada
inhibidor. Así mismo, se realizó el análisis de dureza de jugos en el sistema de evaporación
para calcular el transporte de dureza y así evaluar la acumulación de material incrustante
por cada periodo de molienda.
Finalmente, se estimó la calidad de las incrustaciones formadas en el sistema de
evaporación mediante el seguimiento a la limpieza mecánica, también se determinó la
cantidad de días de operación de los evaporadores con ambos inhibidores.
Obteniendo los resultados se logró determinar que inhibidor es más capaz y eficiente para
el sistema de evaporación de jugo clarificado en Agroindustrias San Jacinto S.A.A.
Palabras Claves: Incrustaciones, inhibidores, eficiencia de evaporación, cupones, Brix,
transporte de dureza, tasa de deposición.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
ix
ABSTRACT
This project focuses on the need to carry out an efficient evaporative process of multiple
effect in the sugar company San Jacinto using a scale inhibitor as a prevention for the
formation of deposits on the inner surface of the pipes of the calandria, these impurities
block the transfer of heat bringing as a consequence a drop in the efficiency of the process,
expenses in cleaning products and grinding stops; for this reason, the use of a scale
inhibitor is essential.
Given its importance and usefulness, this work focuses on the testing, evaluation and
monitoring of two scale inhibitors that are LIPESA 9184 and FONGRASCALE HOE in the
clarified juice evaporation system in Agroindustry San Jacinto S.A.A. during two
consecutive periods of grinding, in the development of the investigation, two flow diagrams
of the evaporation process were prepared, one indicating the dosage points of the inhibitors
and the other showing the location of the coupons installed in the lines of the evaporators
used to measure the rate deposition (mg/cm2*day).
With the purpose of knowing the quality of the product obtained from the evaporation
process, a material balance was made; In addition, evaporation efficiency was determined
from Brix of juice and syrup to observe the behavior of each inhibitor. Likewise, was
performed the juice hardness analysis in the evaporation system to calculate the hardness
transport and thus evaluate the accumulation of incrustant material for each grinding
period.
Finally, was estimated the quality of the incrustations formed in the evaporation system by
monitoring the mechanical cleaning, the number of days of operation of the evaporators
with both inhibitors was also determined.
Obtaining the results, it was possible to determine which inhibitor is more capable and
efficient for the clarified juice evaporation system in Agroindustry San Jacinto S.A.A.
Key words: Incrustations, inhibitors, evaporation efficiency, coupons, Brix, hardness
transport, deposition rate.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
x
ÍNDICE
JURADO DICTAMINADOR ............................................................................................ ii
DEDICATORIA ............................................................................................................... iii
AGRADECIMIENTO ....................................................................................................... v
GLOSARIO ...................................................................................................................... vi
RESUMEN ..................................................................................................................... viii
ABSTRACT ..................................................................................................................... ix
CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN .................................................................................... 16
1.1 Antecedentes...................................................................................................... 16
1.2 Justificación ....................................................................................................... 19
1.3 Formulación del problema ................................................................................. 20
1.4 Hipótesis ............................................................................................................ 20
1.5 Objetivos ........................................................................................................... 21
1.5.1 Objetivo General......................................................................................... 21
1.5.2 Objetivos Específicos.................................................................................. 21
CAPÍTULO II: FUNDAMENTO TEÓRICO ................................................................... 22
2.1 PROCESO TECNOLÓGICO DE LA OBTENCIÓN DE AZÚCAR .................. 22
2.1.1 Recepción y descarga de la caña ................................................................. 22
2.1.2 Lavado y Preparación de la caña ................................................................. 22
2.1.3 Molienda .................................................................................................... 22
2.1.4 Clarificación ............................................................................................... 23
2.1.5 Filtración .................................................................................................... 23
2.1.6 Evaporación ................................................................................................ 23
2.1.7 Cristalización .............................................................................................. 24
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
xi
2.1.8 Centrifugación ............................................................................................ 25
2.1.9 Secado ........................................................................................................ 26
2.1.10 Envasado .................................................................................................... 26
2.2 EVAPORACIÓN DE JUGO CLARIFICADO ................................................... 26
2.3 ANÁLISIS DE LAS INCRUSTACIONES ........................................................ 27
2.3.1 Composición de la caña de azúcar ............................................................... 27
2.3.2 Azúcares y otros carbohidratos ................................................................... 29
2.3.3 Componentes minerales .............................................................................. 29
2.3.4 Ácidos orgánicos ........................................................................................ 30
2.3.5 Proteínas ..................................................................................................... 30
2.3.6 Reacciones en el jugo de caña ..................................................................... 32
2.3.6.1 Fosfatos ................................................................................................... 32
2.3.6.2 Sacarato de Calcio ................................................................................... 32
2.4 INCRUSTACIONES EN INTERCAMBIADORES DE CALOR ....................... 33
2.5 INHIBIDORES DE INCRUSTACIÓN .............................................................. 35
2.6 CUPONES DE INCRUSTACIÓN ..................................................................... 36
2.7 LIMPIEZA EN EVAPORADORES .................................................................. 38
CAPÍTULO III: MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................... 39
3.1 MATERIALES .................................................................................................. 39
3.1.1 Material de estudio ..................................................................................... 39
3.1.1.1 Seguimiento a los inhibidores de Incrustación ......................................... 39
3.1.2 Materiales, reactivos, equipos e instrumentos .............................................. 40
3.1.2.1 Materiales ............................................................................................... 40
3.1.2.2 Reactivos ................................................................................................ 40
3.1.2.3 Equipos ................................................................................................... 41
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
xii
3.1.2.4 Instrumentos............................................................................................ 41
3.2 METODOLOGÍA .............................................................................................. 41
3.2.1 Procesamiento de la información obtenida .................................................. 41
3.2.2 Metodología de la investigación .................................................................. 41
CAPÍTULO IV: RESULTADOS Y DISCUSIONES ....................................................... 49
4.1 Balance de materia ............................................................................................. 49
4.2 Tasa de Deposición ............................................................................................ 52
4.3 Grados Brix ....................................................................................................... 58
4.4 Eficiencia de evaporación .................................................................................. 64
4.5 Transporte de dureza .......................................................................................... 69
4.6 Limpieza mecánica ............................................................................................ 72
CAPÍTULO V: CONCLUSIONES .................................................................................. 76
CAPÍTULO VI: RECOMENDACIONES ........................................................................ 78
CAPÍTULO VI: REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................... 79
CAPÍTULO VII: ANEXOS ............................................................................................. 81
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
xiii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Dispersión y Estabilización. .............................................................................. 35
Figura 2. Diagrama de flujo del sistema de evaporación del ingenio San Jacinto señalando
los puntos de ingreso de los inhibidores de incrustación. .................................................. 43
Figura 3. Esquema del sistema de evaporación del ingenio San Jacinto señalando los puntos
de instalación de los cupones. .......................................................................................... 45
Figura 4. Gráfica de depósitos de incrustación en cupones usando LIPESA 9184. ............ 53
Figura 5. Gráfica de depósitos de incrustación en cupones con FONGRASCALE HOE. .. 55
Figura 6. Gráfica comparativa de depósitos de incrustación con ambos inhibidores. ......... 56
Figura 7. Gráfica de Brix promedios en el sistema de evaporación con LIPESA 9184. ..... 59
Figura 8. Gráfica de Brix promedios en el sistema de evaporación con FONGRASCALE
HOE. ............................................................................................................................... 61
Figura 9. Gráfica del Brix promedio en el sistema de evaporación con ambos inhibidores. 62
Figura 10. Eficiencia de evaporación usando LIPESA 9184. ............................................ 66
Figura 11. Eficiencia de evaporación con FONGRASCALE HOE. .................................. 67
Figura 12. Diagrama de flujo del proceso de fabricación de azúcar de un ingenio. ............ 82
Figura 13. Diagrama de bloques del proceso de fabricación de azúcar de la empresa
Agroindustrias San Jacinto S.AA. .................................................................................... 83
Figura 14. Zona de evaporación de San Jacinto - Sistema de múltiple efecto. ................... 84
Figura 15. Partes de los cupones....................................................................................... 85
Figura 16. Cupones antes de ser instalados en el sistema de evaporación. ......................... 85
Figura 17. Punto de muestreo de jugo clarificado. ............................................................ 86
Figura 18. Muestreo de jugo concentrado del evaporador 4. ............................................. 86
Figura 19. Análisis de dureza en los jugos del sistema de evaporación. ............................ 86
Figura 20. Preevaporador 1, antes y después de la limpieza mecánica con LIPESA 9184. 87
Figura 21. Evaporador 6, antes y después de la limpieza mecánica usando LIPESA 9184. 87
Figura 22. Preevaporador 2, antes y después de la limpieza mecánica con LIPESA 9184. 88
Figura 23. Evaporador 8, antes y después de la limpieza mecánica usando LIPESA 9184. 88
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
xiv
Figura 24. Pre evaporador 2, antes y después de la limpieza mecánica usando
FONGRASCALE HOE. .................................................................................................. 89
Figura 25. Evaporador 8, antes y después de la limpieza mecánica con FONGRASCALE
HOE. ............................................................................................................................... 89
Figura 26. Incrustación usando LIPESA 9184. ................................................................. 90
Figura 27. Incrustación con FONGRASCALE HOE. ....................................................... 90
Figura 28. Cupones con incrustación. ............................................................................... 90
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Composición de la caña de azúcar. ..................................................................... 28
Tabla 2. Componentes del jugo. ....................................................................................... 28
Tabla 3. Componentes minerales del jugo. ....................................................................... 29
Tabla 4. Amidas y aminoácidos del jugo de caña. ............................................................ 31
Tabla 5. Principales compuestos de incrustación en calentadores y evaporadores. ............ 34
Tabla 6. Transferencia de calor en una superficie de calentamiento limpia e incrustada. ... 37
Tabla 7. Espesor de las incrustaciones de carbonato de calcio en tuberías vs el exceso de
consumo de energía. ......................................................................................................... 37
Tabla 8. Propiedades físicas y químicas de los inhibidores de incrustación. ...................... 39
Tabla 9. Cronograma de seguimiento a los inhibidores de incrustación............................. 40
Tabla 10. Cronograma de muestreo de jugos. ................................................................... 46
Tabla 11. Datos promedios de molienda trabajando con LIPESA 9184. ........................... 49
Tabla 12. Datos promedios de molienda trabajando con FONGRASCALE HOE. ............ 50
Tabla 13. Resultados del balance de materia con ambos inhibidores. ................................ 52
Tabla 14. Características de cupones al inicio de operación con LIPESA 9184. ................ 52
Tabla 15. Tasa de Incrustación en los cupones con LIPESA 9184. ................................... 53
Tabla 16. Características de cupones al inicio de operación con FONGRASCALE HOE.. 54
Tabla 17. Tasa de incrustación en los cupones con FONGRASCALE HOE. .................... 55
Tabla 18. Resumen de la tasa de deposición en los cupones con ambos inhibidores. ......... 56
Tabla 19. Datos del Brix en el sistema de evaporación utilizando LIPESA 9184. ............. 58
Tabla 20. Resumen con valores promedios del Brix utilizando LIPESA 9184. ................. 59
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
xv
Tabla 21. Datos del Brix en el sistema de evaporación con FONGRASCALE HOE. ........ 60
Tabla 22. Resumen con valores promedios del Brix usando FONGRASCALE HOE. ....... 60
Tabla 23. Resumen del Brix promedio con ambos inhibidores. ......................................... 61
Tabla 24. Brix de jugo clarificado y jarabe utilizando LIPESA 9184. ............................... 64
Tabla 25. Brix de jugo clarificado y jarabe utilizando FONGRASCALE HOE. ................ 65
Tabla 26. Eficiencia de evaporación con LIPESA 9184. ................................................... 66
Tabla 27. Eficiencia de evaporación con FONGRASCALE HOE. .................................... 67
Tabla 28. Transporte de dureza usando LIPESA 9184. ..................................................... 69
Tabla 29. Transporte de dureza usando FONGRASCALE HOE. ...................................... 70
Tabla 30. Resultados promedios de transporte de dureza con ambos inhibidores. ............. 71
Tabla 31. Limpieza mecánica de equipos con LIPESA 9184. ........................................... 72
Tabla 32. Limpieza mecánica de equipos con FONGRASCALE HOE. ............................ 72
Tabla 33. Días de operación de evaporadores usando LIPESA 9184. ............................... 73
Tabla 34. Días de operación de evaporadores con FONGRASCALE HOE. ...................... 74
Tabla 35. Ventajas y desventajas de los inhibidores después de la evaluación. ................. 75
ÍNDICE DE ANEXOS
Anexo A. Diagrama de flujo del proceso de fabricación de azúcar de un ingenio ............. 82
Anexo B. Diagrama de bloques del proceso de fabricación de azúcar de San Jacinto. ...... 83
Anexo C. Estación de Evaporación. ................................................................................ 84
Anexo D. Cupones para medir la tasa de incrustación en el sistema de evaporación. ....... 85
Anexo E. Imágenes del desarrollo del proyecto. .............................................................. 86
Anexo F. Estado de los evaporadores antes y después de la limpieza mecánica. .............. 87
Anexo G. Incrustación en los cupones. ............................................................................ 90
Anexo H. Fichas técnicas de los inhibidores de incrustación ........................................... 91
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
16
CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN
1.1 Antecedentes
En el proceso de producción de azúcar a partir de la caña, la evaporación es un área
muy importante porque incide en el rendimiento económico y la calidad del producto
(Yupanqui, 2015, p.5). El evaporador de una fábrica de azúcar está constituido
esencialmente por una calandria tubular el cual tiene la función de intercambiar
temperatura: el vapor de calentamiento baña los tubos por el exterior, el jugo por
evaporar se encuentra en el interior de esos tubos (Hugot, 1963).
La estación evaporadora es la responsable de concentrar el jugo y convertirlo en
meladura por la acción del vapor bajo el principio del múltiple efecto, y se define como
el centro de balance energético de los ingenios, pues ella recibe vapores de escape de
alta presión y entrega vapores vegetales a calentadores y tachos; por ello, su operación,
limpieza y mantenimiento están estrechamente vinculadas a la eficiencia energética del
ingenio (Ingenio San Javier, cap. 6).
La formación de incrustaciones es un problema importante y común en las fábricas de
azúcar de caña. Estas que bloquean la transferencia de calor se forman rápidamente en
evaporadores e intercambiadores de calor y causan varias paradas durante la temporada
de molienda para su eliminación. Dependiendo de la calidad del jugo y el diseño del
evaporador se han encontrado intervalos de paradas para la limpieza química que
oscilan entre 7 y 30 días (Großmann y Peláez, 2006).
Casi todas las plantas azucareras experimentan incrustación de precalentadores,
destilerías y evaporadores; pero la extensión de la incrustación varía de una planta a
otra. Estas incrustaciones se forman a partir de los efectos combinados de varios
procesos que implican moléculas o iones inorgánicos y orgánicos. Las posibles causas
de la incrustación son impurezas en el jugo de azúcar o agua de proceso (Firdissa,
2012).
La planta de azúcar es una de las industrias de proceso donde la deposición de
incrustaciones conduce a altas penalizaciones económicas, ya que involucra una serie
de intercambiadores de calor (Kahsay y Gabbiye, 2015, p.1).
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
17
Las incrustaciones se originan de los materiales en suspensión en el jugo, mal
separados por una defecación y filtración defectuosas. Estos materiales se depositan
sobre todo en el primer cuerpo. Los no azúcares en solución, que se insolubilizan a
medida que el jugo se concentra. Estos depósitos se encuentran sobre todo en el último
cuerpo (Hugot, 1963).
Los evaporadores remueven cerca del 80% de agua contenida en el jugo clarificado,
concentrando los sólidos desde 15 Brix en el primer cuerpo hasta un 65 – 70 Brix en el
último cuerpo (Arca y Esparza, 1986, p.25).
El trasiego de jugo de caña por la estación de evaporación condiciona la formación de
películas de incrustaciones en las paredes interiores de la calandria en cada uno de los
vasos del sistema, trayendo consigo la disminución del proceso de evaporación del
disolvente, lo que conduce a un incremento de los costos de la producción de vapor, es
por eso la necesidad de usar un agente químico que retrase la formación de estos
depósitos (Castro y Rodríguez, 1997).
Los depósitos son una mezcla de sustancias orgánicas e inorgánicas y son más
abundantes en el lado de jugo de los tubos. Las incrustaciones pueden estar compuestas
por sustancias químicas cristalinas que pueden ser o no solubles por inversión, pero
que se cristalizan sistemáticamente cuando sus soluciones supersaturadas son afectadas
por la temperatura, la concentración y las impurezas (Batulé, 1990).
La composición de las incrustaciones varía de fábrica a fábrica y a veces en distintas
zafras, así como en diferentes cuerpos del evaporador. Las incrustaciones se forman
principalmente de sales de calcio (sulfatos, fosfatos, oxalatos y carbonatos); así como,
óxidos metálicos: óxidos de magnesio, aluminio y de hierro; también contiene sílice en
forma de silicatos (Hugot, 1963).
El depósito incrustante de sílice y oxalato de calcio que se encuentra en los
evaporadores de plantas azucareras es la incrustación más difícil de eliminar. A medida
que la solución de azúcar se vuelve más concentrada, se deposita SiO2 y CaOx poco
soluble, ya sea monohidrato o dihidrato de oxalato de calcio, en las superficies de
intercambio de calor (Yu y Sheikholeslami, 2009).
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
18
Existen dos procesos que tiene como objetivo evitar o disminuir la formación de
incrustaciones, estos son: El aparato ionizado, el cual, consiste en un tubo de 5 o 10 cm
de longitud, colocado en la tubería que lleva el jugo alcalizado a los calentadores. El
tubo está rodeado de una envoltura dentro de la cual se encuentra, por ejemplo, un
solenoide que recibe corriente eléctrica y que somete la corriente del jugo a la acción
de un campo eléctrico. Las moléculas de las sales minerales disueltas en el jugo se
ionizan y tienden a permanecer y no a depositarse en la superficie de los cambiadores
de calor (Hugot, 1963).
Otro de los procesos para reducir la formación de incrustaciones es la adición de
compuestos químicos, los cuales modifican las características de cristalización o
precipitación, previniendo la formación de incrustaciones en los tubos. Se ha
informado que algunos conducen a incrustaciones más blandas, o que permiten
prolongar el tiempo entre paradas para la limpieza de los tubos. Sin embargo, no se ha
encontrado nada que pueda prevenir la formación de incrustaciones de sílice, que
constituye el componente más difícil de remover (Rein, 2012).
Mientras muchos diferentes antiincrustantes están disponibles para el tratamiento del
agua, la composición química de antiincrustantes para aplicación a los jugos de caña
está regulada por normas nacionales e internacionales tales como las de la FDA. Los
mejores inhibidores de incrustación para aplicar al jugo de la caña son a base de
poliacrilato. (Großmann y Peláez, 2006).
Durante la operación, un evaporador no se puede abrir para observar la formación de
incrustaciones. Sin embargo, la formación de incrustaciones puede ser comprobada
por la observación de sus efectos negativos. La razón de evaporación puede ser
determinada mediante la medición de sustancia seca del jugo (Brix) en la entrada y
salida del evaporador si el vapor suministrado se mantiene constante (Großmann y
Peláez, 2006).
En el 2006, Dirk Großmann y Manuel Peláez, investigadores de los laboratorios
KEBO, en su informe de “Remoción y Prevención de incrustaciones en las fábricas
Productoras de Azúcar de Caña”, concluyen que la forma más rápida para eliminar las
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
19
incrustaciones es la limpieza química con soluciones alcalinas y ácidas, asimismo
señalan cuán importante es el uso de estos en la eficiencia del sistema de evaporación.
En el 2003, César Salazar Tantaleán, Ingeniero Supervisor de Turno, realizó un
informe, denominado: “Evaluación del Antiincrustante Nalco 5596”, donde lleva a
cabo un seguimiento y evaluación a un inhibidor de incrustaciones en la empresa San
Jacinto; del cual, se desarrolla el método de evaluación en la que se rige esta
investigación.
En los últimos años, Agroindustrias San Jacinto S.A.A., lleva trabajando con varios
proveedores de diferentes marcas comerciales de antiincrustantes, de las cuales
destacan TAWA (Fongrascale Hoe) y LIPESA (Lipesa 9184), pero aún no se define
con que proveedor trabajar; ya que el Beneficio/Costo en ambos casos no difiere
mucho, pero ello depende en gran medida del comportamiento y la eficiencia de cada
inhibidor en el proceso de evaporación, lo cual representa un factor importante a la
hora de elegir la mejor opción.
En respuesta a la demanda de dichos inhibidores de incrustación, se han desarrollado
un conjunto de análisis y evaluaciones en la etapa de evaporación, que consisten en la
determinación de la eficiencia de evaporación, del transporte de dureza y de la tasa de
deposición, la cual es materia de investigación del presente trabajo.
1.2 Justificación
Una de las etapas más importantes en el proceso de obtención de azúcar a partir de
caña, es la evaporación, donde se elimina la mayoría del agua contenida en el jugo
clarificado obteniéndose un jugo concentrado con mayor porcentaje de Brix. La
eficiencia en la evaporación se rige por la transferencia de calor que se logra trasmitir
desde las superficies internas de los tubos de los evaporadores hacia el jugo clarificado.
Durante el proceso de evaporación una cantidad apreciable de impurezas,
especialmente sales minerales propias del jugo se vuelven menos solubles. Parte de
ellas se depositan sobre la superficie interna de los tubos de la calandria formándose
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
20
fuertes incrustaciones (sales de calcio), las cuales bloquean la transferencia de calor
trayendo como consecuencia una caída en la eficiencia en el proceso de esta etapa.
Estas incrustaciones en evaporadores tienen una gran importancia económica para la
fábrica, llegando a afectar en las siguientes formas: gastos en productos para limpieza,
paradas de molienda para eliminación de incrustaciones, disminución de la trasmisión
de calor, aumento del consumo de energía, entre otros.
Para contrarrestar este problema es común el uso de inhibidores de incrustación, cuya
función es retardar la formación de depósitos e impedir el crecimiento de las
microsales presentes en las superficies interiores de los evaporadores, manteniéndolas
estables en el jugo con un comportamiento como si estuvieran disueltas.
Agroindustrias San Jacinto S.A.A. no es ajena a este problema por lo que está obligada
a tomar como alternativa productos que inhiban la incrustación en sus evaporadores,
actualmente cuenta con dos antiincrustantes LIPESA 9184 y FONGRASCALE HOE.
Frente a esta situación se realizó pruebas comparativas para ambos productos con el fin
de evaluar la eficiencia en la inhibición de incrustaciones durante la etapa de
evaporación del jugo clarificado en Agroindustrias San Jacinto. Finalizando las
pruebas se determinará cual es el inhibidor con mayor rendimiento y mejor efectividad
para reducir y retardar la formación de depósitos, así como los intervalos de paradas
para la limpieza mecánica.
1.3 Formulación del problema
¿Cuál de los dos inhibidores de incrustación es más capaz y eficiente para el proceso
de evaporación de jugo clarificado en Agroindustrias San Jacinto S.A.A.?
1.4 Hipótesis
El mejor inhibidor de incrustaciones para el proceso de evaporación de jugo clarificado
será el que logre una mayor eficiencia y efectividad durante la operación de los
evaporadores reduciendo y retardando la formación de depósitos de incrustación.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
21
1.5 Objetivos
1.5.1 Objetivo General
- Evaluar la capacidad y eficiencia de dos inhibidores de incrustación para el proceso
de evaporación de jugo clarificado en Agroindustrias San Jacinto S.A.A.
1.5.2 Objetivos Específicos
- Realizar un balance de materia para evaluar la calidad del producto extraído del
proceso de evaporación de jugo clarificado en Agroindustrias San Jacinto.
- Elaborar un diagrama de flujo del sistema de evaporación de jugo clarificado
señalando las zonas de aplicación y dosificación del inhibidor de incrustaciones.
- Estimar la tasa de deposición para cada inhibidor mediante la instalación de
cupones en las líneas de los evaporadores.
- Evaluar la influencia de los inhibidores de incrustación con la concentración en
grados Brix de jugo sobre el proceso de evaporación.
- Determinar la eficiencia de evaporación para evaluar el comportamiento de los
agentes antiincrustantes en el proceso evaporativo de jugo clarificado.
- Determinar el transporte de dureza en el proceso de evaporación de jugo con la
finalidad de estimar la acumulación de material incrustante.
- Estimar la calidad de las incrustaciones formadas durante la limpieza mecánica, así
como la cantidad de días de operación de los evaporadores.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
22
CAPÍTULO II: FUNDAMENTO TEÓRICO
2.1 PROCESO TECNOLÓGICO DE LA OBTENCIÓN DE AZÚCAR
La elaboración del azúcar a partir de la caña de azúcar consta de las siguientes etapas:
2.1.1 Recepción y descarga de la caña
La caña que llega del campo a través de camiones se muestrea con el objetivo de
determinar las características de calidad y el contenido de sacarosa, fibra y nivel de
impurezas. Posteriormente se pesa en básculas y se transporta a almacenes
temporalmente o se traslada directamente en las mesas de lavado de caña.
2.1.2 Lavado y Preparación de la caña
Se lava la caña con agua limpia a presión utilizando duchas para mejorar el lavado
de la misma. La preparación consiste en el desfibramiento de la caña, pasando por
un juego de machetes que tienen por función despedazarla seguidamente pasan por
los desfibradores, las cuales reducen la caña a tiras, sin extraer jugo.
2.1.3 Molienda
La caña preparada llega al molino, constituido por 6 juegos de 4 masas metálicas en
medio de las cuales pasa el colchón de caña y mediante presión se extrae el jugo que
se recolecta en tanques. Cada molino está equipado con una turbina accionada con
vapor de alta presión, un sistema de transmisión y reductores de velocidad.
Este proceso de extracción es llamado IMBIBICIÓN. El bagazo que sale de la
última unidad se conduce a calderas para que sirva como combustible y produzca el
vapor de alta presión que se emplea en las turbinas de los molinos para lograr su
movimiento y en los turbogeneradores para producir la energía eléctrica requerida
por el ingenio.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
23
2.1.4 Clarificación
El jugo obtenido en la etapa de molienda es de carácter ácido (pH entre 4.5 a 5.5),
este es tratado con sacarato de calcio, la cual eleva el pH a 7.5 – 8 con el objetivo de
minimizar las posibles pérdidas de sacarosa. La cal también ayuda a precipitar
impurezas orgánicas o inorgánicas que vienen con el jugo y acelera su poder
coagulante. El jugo es calentado con vapor en intercambiadores de tubos y coraza
hasta una temperatura de 102 – 105 °C. En la clarificación, los sólidos no azúcares
se precipiten en forma de lodo llamado cachaza y el jugo claro descarga por la parte
superior del clarificador, para su posterior ingreso al tren de evaporación.
2.1.5 Filtración
Los lodos obtenidos durante el proceso de clarificación contienen azúcar y para
retirársela se somete a un proceso de filtración al vacío. A estos lodos se les agrega
bagacillo y cal para aumentar su filtrabilidad, posteriormente se bombean hacia
filtros rotatorios al vacío donde se separan los sólidos del jugo resultante. En el
filtro se aplica agua condensada caliente alrededor de 75 ° C con boquillas
aspersoras para minimizar la cantidad de sacarosa residual en la cachaza. El jugo
turbio resultante se envía hacia el proceso nuevamente.
2.1.6 Evaporación
En este proceso se evapora del 75 al 80 % del agua contenida en el jugo clarificado
en evaporadores a múltiple efecto. El jugo claro llega a los evaporadores con un
porcentaje de sólidos solubles entre 13 y 16 % y se obtiene una meladura o jarabe
con una concentración de 60 a 65%. Se debe mantener la meladura en este rango
pues los tachos no podrán procesar la meladura floja o con baja concentración.
Este proceso se da en evaporadores de múltiple efecto, que consiste en varios vasos
conectados en serie recibiendo el primero la acción de calor (vapor de escape) y el
último la del vacío de cuya combinación resulta que todos los cuerpos quedaran
sometidos a presiones descendentes. Este descenso escalonado de la presión
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
24
absoluta, permite que los vapores del jugo que se desprenden del primer cuerpo,
sean utilizados en el siguiente, donde se condensan y, ceden su calor latente, a su
vez los vapores que se desprenden en este segundo cuerpo se utilicen en el siguiente
y así sucesivamente hasta el último cuerpo. Este descenso escalonado de la presión
de cuerpo a cuerpo provoca un descenso también escalonado de la temperatura de
ebullición del jugo, y por lo tanto el vapor desprendido en un cuerpo tiene suficiente
energía para hacer ebullir al jugo en el cuerpo siguiente que se encuentra a menor
presión.
El jugo se alimenta en la cámara de evaporación del primer cuerpo y se calienta
hasta su punto de ebullición y va circulando por los demás cuerpos hasta llegar al
último (Melador) que es donde se extrae ya concentrado la meladura o jarabe.
2.1.7 Cristalización
Este proceso se inicia en los tachos y se concluye en los cristalizadores. Los tachos
son evapocristalizadores verticales con la superficie calórica formada por tubos de
4” de diámetro y de 42-48” de altura, formando un haz entre las dos placas a las que
están mandriladas. En el centro de la calandria hay un tubo central de amplio
diámetro que debe ser la mitad del diámetro del tacho, y que proporciona la
circulación de la masa dentro del equipo. Estos equipos trabajan al vacío y son de
simple efecto. El material resultante miel y cristales de azúcar se denomina masa
cocida. El trabajo de cocimiento en los tachos se lleva a cabo empleando el sistema
de tres cocimientos para lograr la mayor concentración de sacarosa.
Agroindustrias San Jacinto S.A.A cuenta con un sistema de cocimiento tres templas
o masas A, B y C y doble magma B y C.
La masa primera o “A” se hace con jarabe y magma B (azúcar de segunda más
agua), dando como resultado la masa cocida A o primera, con una pureza 1 a 2 por
encima de la pureza del jarabe (aprox. 85%).
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
25
La masa cocida de segunda o “B” se hace con magma “C, y se alimenta con miel
“A” hasta un volumen adecuado y obtener una masa cocida de 74% de pureza.
Cuando se purga la masa se obtiene azúcar de segunda que al mezclarse con agua
forma el magma “B” y también se obtiene la miel “B”.
La masa cocida de tercera se prepara con jalea (semilla fondant más alcohol) y miel
A al inicio luego se alimenta con miel B; para obtener una masa cocida de final de
55% de pureza.
Los cristalizadores están destinados a recibir la masa cocida o templas de los tachos,
que son descargadas por medio de tuberías o canales clasificados de acuerdo con la
clase o tipo de templa que reciben; por lo cual, se denominan cristalizadores de
primera, segunda y tercera. En los cristalizadores abiertos se culmina la
cristalización y por lo tanto se logra la máxima transferencia de sacarosa del licor
madre a los cristales de azúcar, así como también, se prepara la fluidez adecuada de
la templa y el grano aumenta ligeramente de tamaño, según el tiempo que
permanezca en ellos, pudiendo ser de 2, 12, 24 o 72 horas.
2.1.8 Centrifugación
Los cristales se separan del licor madre mediante fuerza centrífuga en tambores
rotatorios que contienen mallas interiores. Durante el proceso de centrifugado, el
azúcar se lava con agua caliente para eliminar la película de miel que recubre los
cristales, estos cristales se descargan para ser conducidos hacia el secador.
La miel que sale de las centrífugas se bombea a tanques de almacenamiento sea
miel A, B o melaza para ser utilizadas en los cocimientos de segunda o tercera en el
caso de la miel A y B, la melaza es enviada a destilería.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
26
2.1.9 Secado
El azúcar húmedo que sale de las centrífugas se transporta por elevadores y bandas
para alimentar al secador que es un tambor rotatorio inclinado en el cual el azúcar se
pone en contacto con el aire caliente que entra en contracorriente. El aire se calienta
con vapor en intercambiadores tipo radiador y se introduce a la secadora con
ventiladores. El azúcar seco sale por el extremo opuesto de la secadora, donde es
transportada hacia una malla clasificadora o zaranda para remover las impurezas o
los terrones de azúcar.
2.1.10 Envasado
El azúcar seca y fría se empaca en sacos de diferentes pesos y presentaciones
dependiendo del mercado y se despacha a la bodega de producto terminado para su
posterior venta.
En el anexo B se muestra el diagrama de bloques, donde se presentan las etapas del
proceso de elaboración de azúcar del ingenio azucarero.
2.2 EVAPORACIÓN DE JUGO CLARIFICADO
La evaporación es una operación unitaria, en la cual se lleva a cabo el aumento de
concentración de una solución de un líquido, que se denomina solvente, y uno o varios
solutos sólidos disueltos en dicho solvente, los cuales son prácticamente no volátiles a
la temperatura de operación, la cual es la temperatura de ebullición del solvente, a la
presión de operación. Esta separación se realiza por medio de la adición de calor a la
solución, para llevarla a la temperatura de ebullición, de modo que el solvente se
volatilice y los solutos permanezcan en la solución, de modo que aumente la
concentración de los mismos (Mc Cabe, et al., 1998).
La evaporación es una operación esencial en todas las fábricas de azúcar y es un factor
que determina ampliamente la eficiencia energética. Esta operación incrementa la
concentración del jugo clarificado hasta un contenido de sólidos disueltos de 65 a 68%,
lo cual lo convierte en el mayor consumidor de vapor. La configuración de la estación
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
27
de evaporación determina la cantidad de vapor que la fábrica requiere, y por lo tanto el
arreglo de los evaporadores es de gran importancia. (Rein, 2012).
2.3 ANÁLISIS DE LAS INCRUSTACIONES
2.3.1 Composición de la caña de azúcar
La composición de la caña de azúcar depende de un gran número de factores,
incluyendo su edad, su tolerancia a enfermedades, las condiciones de cultivo y el
uso o no de madurantes.
El jugo mezclado, proveniente de la extracción de la caña contiene muchos
componentes, los que son de mucha influencia en las etapas posteriores para la
clarificación y la evaporación de jugo.
El jugo de caña está compuesto por azúcares, sustancias solubles llamadas no
azúcares y agua. Entre los primeros, la sacarosa es el principal constituyente,
siguiéndole en concentraciones decrecientes, la glucosa, fructosa y los
oligosacáridos. Los no azúcares son sales de ácidos orgánicos e inorgánicos, ácidos
carboxílicos, aminoácidos, proteínas, polisacáridos solubles, almidón, ceras y grasas
y otros compuestos minoritarios, tales como flavonoides, polifenoles.
Los componentes no azúcares son generalmente factores importantes, responsables
de efectos negativos en la recuperación de azúcar en la industria. Por ejemplo, un
aumento en el contenido de cenizas provoca una disminución en la recuperación de
la sacarosa del jugo; asimismo, concentraciones bajas de fosfatos, por debajo de 300
mg/kg, ocasionan una clarificación deficiente. A su vez, el almidón incrementa la
viscosidad, inhibe la cristalización y causa problemas durante el proceso de
refinación.
El contenido de sílice causa problemas en la etapa de evaporación. Los ácidos
orgánicos en el jugo constituyen una parte variable, pero significativa, del total de
no azúcares solubles de la caña, y a ellos se debe la mayor proporción de la acidez
titulable del jugo. La mayoría está presente en concentraciones relativamente bajas.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
28
Tabla 1. Composición de la caña de azúcar.
Materia % caña
Agua 70 – 75
Sólidos Solubles 10 -16
Fibra (seca) 11 – 16
Referencia: Peter Rein
Tabla 2. Componentes del jugo.
Componentes del jugo Sólidos solubles (%)
Azúcares 75 – 92
Sacarosa 70 – 88
Glucosa 2 – 4
Fructosa 2 – 4
Sales 3.0 - 4.5
Ácidos inorgánicos 1.5 - 4.5
Ácidos orgánicos 1.0 - 3.0
Ácidos orgánicos 1.5 - 5.5
Ácidos carboxílicos 1.1 - 3.0
Aminoácidos 0.5 - 2.5
Otros no azúcares orgánicos
Proteínas 0.5 - 0.6
Almidón 0.001 - 0.050
Gomas 0.30 0.60
Ceras, grasa, fosfatados 0.05 - 0.15
Otros 3.0 - 5.0
Referencia: Pieter Honig
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
29
2.3.2 Azúcares y otros carbohidratos
La sacarosa en el jugo y la celulosa en la fibra son los dos principales constituyente
químicos de la caña de azúcar; cada uno de ellos está compuesto de azúcares
simples. Los azúcares simples, glucosa y fructosa se encuentran así mismo sin
formar cadenas en las cañas de azúcar, por lo general en cantidades menores que la
sacarosa. La producción de azúcar a partir de jugo de la caña de azúcar se basa en la
capacidad que tiene la sacarosa de cristalizar a partir de un jarabe espeso, mientras
que la glucosa y la fructosa permanecen disueltas. Otros azúcares están presentes en
la caña como constituyente de las gomas o de las paredes celulares.
2.3.3 Componentes minerales
Los componentes inorgánicos de la caña de azúcar se presentan como agua, iones,
sales, constituyentes de moléculas orgánicas complejas, o compuestos insolubles a
pesar de que algunos minerales como la sílice se presentan bajo la forma de sólidos
semejantes al ópalo, los constituyentes inorgánicos de mayor interés son los que
están disueltos en el jugo como los fosfatos, carbonatos, la sílice y el magnesio.
Tabla 3. Componentes minerales del jugo.
Componentes Jugo de Caña (% sólidos)
Potasio (K2O) 0.4 - 1.4
Sodio (Na2O) 0.03 - 0.10
Sulfato (SO3) 0.11 - 0.52
Cloruro (Cl) 0.10 - 0.29
Calcio (CaO) 0.17 - 0.32
Magnesio (MgO) 0.20 - 0.33
Silicio (SiO2) 0.06 - 0.71
Fosfato (P2O5) 0.01 - 0.14
Hierro (Fe2O3) 0.06 - 0.14
Ceniza Sulfatada 3.6 - 4.4
Ceniza por
conductividad 3.4 - 4.4
Referencia: Pieter Honig
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
30
No obstante, el potasio, los cloruros, el sodio y las bajas concentraciones de sulfatos
no son removidos, y tienden a concentrarse con el procesamiento. Cuando la melaza
contiene una elevada concentración de minerales, especialmente el potasio, aumenta
la retención de sacarosa en la melaza, causando pérdidas para el procesador.
Si el contenido de minerales no permanece constante tiende entonces a aumentar
con la edad de la planta. El potasio es el mineral más abundante del jugo de caña
(hasta 60% de ceniza), es más abundante en las partes más jóvenes de la planta, y
disminuye en las partes más viejas del tallo. Esta distribución se refleja en el
contenido de ceniza de las diferentes partes de la planta, el mayor contenido de
ceniza se encuentra en el jugo procedente de las puntas y el más bajo en el jugo de
la base del tallo.
Tanto el alto contenido de ceniza de las puntas, como la pérdida de sacarosa en las
melazas (causada por la elevada concentración de potasio) proporcionan al
procesador un motivo adicional para no moler las puntas de la caña, así como las
hojas verdes asociadas con los mismos.
El contenido de mineral de la caña de azúcar varía según las variedades y los tipos
de suelos.
2.3.4 Ácidos orgánicos
Muchos ácidos orgánicos existen en forma natural en la caña de azúcar,
especialmente como intermediarios metabólicos. De todos ellos, el ácido aconítico
es el ácido con mayor importancia comercial, existiendo a un nivel promedio de
1.54% de los sólidos del jugo, o alrededor de tres veces el nivel de otros ácidos
(cítrico, málico oxálico, glicólico, mesacónico, tartárico, succínico, fumárico y
siringico).
2.3.5 Proteínas
Los aminoácidos libres por lo general se encuentran en las melazas y contribuyen a
la perdida de sacarosa. El ácido espártico es el más abundante de los aminoácidos
libres, 10 se presentan en cantidades apenas detectables.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
31
Tabla 4. Amidas y aminoácidos del jugo de caña.
Sustancias Sólidos secos (%)
Libres Proteínas
Amidas
Asparagina 0.71 ------
Glutamina 0.19 ------
Aminoácidos
Aspártico 0.11 0.06
Glutámico 0.05 0.08
Alanina 0.06 0.05
Valina 0.03 0.04
Gama
Aminobutírico
0.02 0.03
Treonina 0.01 0.04
Isoleucina 0.01 0.03
Glicina Trazas 0.04
Lisina Trazas 0.04
Serina Trazas 0.03
Arginina Trazas 0.02
Fenilalanina Trazas 0.02
Tirosina Trazas 0.02
Histidina Trazas 0.01
Prolina Trazas 0.01
Hidroxiprolina Trazas ------
Metionina Trazas ------
Triptofano Trazas ------
Total de proteínas ------ 0.49
Referencia: Pieter Honig
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
32
Las proteínas que se encuentran en el jugo, a pesar de estar presentes en pequeñas
cantidades se coagulan por el calor y la cal y ayuda a la clarificación. Los jugos
mixtos contienen más proteínas que el jugo del primer molino debido a que estas
rompen las vacuolas de las células, ricas en azúcar, mientras que los molinos
subsiguientes, con un espacio entre los cilindros más estrechos y agua de
maceración, liberan la proteína del residuo.
2.3.6 Reacciones en el jugo de caña
Luego de la extracción del jugo en los molinos, y de acuerdo al análisis de los
componentes del jugo en caña, a continuación, se resaltarán las reacciones
fundamentales antes y durante los calentamientos y de esta forma predecir la posible
composición de incrustaciones en el sistema de evaporación.
2.3.6.1 Fosfatos
La cantidad de P2O5 presente en el jugo mezclado que va a sujetarse a la
operación de purificación tiene el más grande significado práctico para la
clarificación de jugo de la caña el P2O5 reacciona con la cal añadida
formando fosfatos de calcio insolubles que son los principales agentes
purificadores en lo que se refiere a la separación de otros no-azucares. La
composición del precipitado formado no puede ser representada por una
simple fórmula. Consiste en una mezcla de fosfato di-cálcico y fosfato
tricálcico, respectivamente fosfato di-magnésico y fosfato cálcico-
magnésico y fosfato tricálcico-magnésico.
2.3.6.2 Sacarato de Calcio
En la etapa de clarificación se utiliza la cal apagada (hidróxido de calcio) en
jugo como un agente clarificador y regulador de pH mediante una previa
alcalización para mejorar la calidad del azúcar final.
La lechada de cal “Ca(OH)2” es poco soluble en el agua, pero su solubilidad
aumenta en concentraciones azucaradas, partiendo de este concepto los
azucareros implementaron el sacarato de calcio, la cual está dada por:
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
33
Lechada de cal + jugo clarificado = Sacarato de calcio
Se recalcará que el sacarato de calcio es una mezcla no es una reacción.
Con los constituyentes del jugo de caña la cal produce reacciones de tres
tipos:
Formación de sustancias insolubles.
Formación de sustancias que permanecen en solución.
Coagulación de suspensiones coloidales y de suspensiones
toscamente dispersas.
El hidróxido de calcio es una base relativamente fuerte. Como es un
hidróxido de un metal bivalente. La actividad química del compuesto
depende, principalmente, de la concentración efectiva, o actividad de los
iones Ca+2 y OH-.
Los constituyentes orgánicos como los constituyentes inorgánicos tienen un
efecto muy marcado sobre la actividad. El calcio forma con muchos ácidos
orgánicos, sales que se disocian débilmente, entre ellos se encuentran los
ácidos glicólico y málico.
2.4 INCRUSTACIONES EN INTERCAMBIADORES DE CALOR
La formación de depósitos de incrustación en intercambiadores de calor es la mayor
causa de reducción de eficiencia y capacidad del sistema de evaporación. Al
incrementarse la energía necesaria para una operación, también se incrementan los
costos al paso de los años por lo que se ha dado especial atención a este problema.
Una técnica común de prevención es estimando un factor de incrustación en la etapa del
diseño; es decir, permitiendo que la superficie adicional del traspaso térmico compense
la pérdida superficial causada por la incrustación. Hoy un factor de incrustación se
considera necesario, pero no suficiente en la prevención de incrustación. En muchos
casos, incluso el diseño correcto de un cambiador de calor no evitará el problema de
incrustación. Este factor de incrustación es considerado como una resistencia a la
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
34
transferencia de calor, incrementando esta resistencia en una superficie limpia se
obtiene el área requerida de transferencia el factor de incrustación influye directamente
en el coeficiente de transferencia de calor.
Como se mencionó anteriormente el efecto que tiene la composición del jugo, la
velocidad de paso en los intercambiadores, el pH, las reacciones producidas en el jugo.
Como también la cal que se agrega al jugo tienen un gran efecto en la formación de las
incrustaciones. A continuación, se mencionará los principales constituyentes de las
incrustaciones con las respectivas causas.
Las incrustaciones de sustancias orgánicas, como las pectinas, gomas materias
proteínica y lípidos. Se debe en parte al efecto de coagulación causado por las
altas temperaturas.
Las incrustaciones de SiO2 es una coagulación total sobre las superficies de
calentamiento en los evaporadores, causada por las altas temperaturas
Las incrustaciones de concentraciones de calcio y magnesio se deben
propiamente a la adición de Cal en forma de sacarato de calcio, otra observación
que se debe mencionar es la pureza de cal en la preparación de la lechada entre
menos pura mayor contenido de impurezas como sílices, magnesio, hierro y
aluminio.
Tabla 5. Principales compuestos de incrustación en calentadores y evaporadores.
COMPUESTOS DE INCRUSTACIÓN
Fosfatos
Sílices
Calcio
Magnesio
Sulfatos
Hierro
Materia Orgánica
Referencia: Peter Honig.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
35
2.5 INHIBIDORES DE INCRUSTACIÓN
Los inhibidores de incrustación, son químicos que pueden demorar, reducir o prevenir
la formación de estas cuando se adicionan en pequeñas cantidades al jugo de los
evaporadores. Los inhibidores empleados en la operación funcionan con uno o algunos
de los siguientes mecanismos:
Previniendo la nucleación, lo que bloquea la formación de los cristales.
Evitando el crecimiento de los cristales cuando los mismos comienza a formarse; en
este caso el inhibidor se adsorbe sobre la superficie de los cristales mientras ellos
están todavía diminutos y previene así su crecimiento.
Evitando que se adhieran de nuevos cristales a depósitos incrustantes ya formados.
Figura 1. Dispersión y Estabilización.
Fuente: Manrique, J. D., y Rangel, N. (2010). Estudio sobre la formación de
incrustaciones por acumulaciones de depósitos minerales dentro de la tubería de
producción, remoción y prevención.
Otra de las funciones de los inhibidores de incrustación es mantener los iones en
solución y evitar que estos se precipiten y formen depósitos. La efectividad de la
función controladora del inhibidor depende básicamente de su aplicación en forma
continua en el sistema de evaporación.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
36
Las dosificaciones con que se aplica un inhibidor de incrustación frecuentemente
oscilan entre 10 ppm – 25 ppm. Se debe tener en cuenta que la concentración en que se
aplique el inhibidor de incrustación, garantice una protección total del sistema; es decir,
debe existir presencia de inhibidor en el punto más extremo del sistema.
Existen diferentes tipos de inhibidores, lo más comunes en la industria azucarera son:
los ácidos poliacrílicos y polimaleicos.
La forma más común de aplicación de los inhibidores de incrustación es la aplicación
continua, en donde una bomba de inyección de químico introduce el agente al jugo las
24 horas del día, por lo que se da una protección más efectiva contra la formación de
incrustaciones en el sistema.
2.6 CUPONES DE INCRUSTACIÓN
Los cupones son placas metálicas que se introducen en los equipos a través de un cuello
soldado y son removidos luego de cierto tiempo de operación y exposición al fluido.
Esta técnica es muy beneficiosa porque no requiere del uso de procedimientos o
equipos complejos, solo necesita de un cupón apropiadamente diseñado y un montaje
para el cupón dentro de la línea.
Su metodología se basa en la exposición por un tiempo determinado de una muestra
(cupón) del mismo material de la estructura supervisada, en el mismo ambiente
incrustante al que la estructura está expuesta, la medición se obtiene mediante la
ganancia de peso (espesor) que ocurre en el cupón durante el tiempo expuesto
(Guzmán, 2015).
Un monitoreo serio del comportamiento de las incrustaciones, permitirá ejercer un
excelente control sobre los problemas que estas ocasionan, disminuyéndose así
substancialmente los costos involucrados en el tratamiento químico (optimización del
producto) y evitándose acciones correctivas que incrementan los costos de operación.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
37
La principal razón para la eliminación de las incrustaciones formadas durante la
operación es la reducción de la transferencia de calor que estas causan. La Tabla 6
muestra la reducción que experimenta la transferencia de calor por las incrustaciones en
función del espesor de la misma. Incrustaciones de más de 1.0 mm son comunes en
fábricas de azúcar de caña y con frecuencia se forman rápidamente.
Tabla 6. Transferencia de calor en una superficie de calentamiento limpia e incrustada.
K limpio [Wm-2K-1] Espesor de la
incrustación (mm) K sucio [Wm-2K-1]
3000
2000
0.1
0.2
0.5
0.6
1.0
0.1
0.2
0.5
0.6
1.0
2609
2308
1714
1579
1200
1818
1667
1333
1250
1000
Fuente: Großmann, D. y Peláez, M. (2006).
Tabla 7. Espesor de las incrustaciones de carbonato de calcio en tuberías vs el exceso de
consumo de energía.
Espesor de las incrustaciones de
CaCO3 en tuberías (mm)
Suplemento de consumo de
energía (%)
1.5
3.0
6.5
9.5
12.5
+15
+20
+40
+55
+70
Fuente: Recuperado de: https://www.opcionenergy.es/productos-y
servicios/productos/tratamiento-de-aguas/
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
38
2.7 LIMPIEZA EN EVAPORADORES
La limpieza mecánica de tuberías de intercambiadores de calor emplea materiales como
escobillas de hierro, soda cáustica, ácido clorhídrico, así como excesivo tiempo y
personal para realizar dicha limpieza.
La soda cáustica se hace hervir dependiendo al grado de incrustación que pueda tener
las tuberías. El hervido de soda puede durar hasta 3 días. Luego del hervido, el personal
de limpieza realiza el rasqueteo de cada tubería empleando escobillas de hierro
colocada en tuberías largas que permitan la limpieza en todo el largo del tubo. De
acuerdo al número de personal, que normalmente son 3 por evaporador, se reparten
tareas dentro del equipo, y su limpieza puede tardar desde 2 a 4 días.
La limpieza de los evaporadores mayormente se realiza en los Pre-Evaporadores
(I efecto) ya que son los que más rápido se ensucian al recepcionar primeros el jugo
clarificado, además de ser los más grandes en su tipo. En los demás evaporadores se
realiza la limpieza de acuerdo al tiempo de empleo o temperatura de salida del jugo.
El operador del tren de evaporación es el responsable junto al Jefe de guardia de
informar al Ingeniero de Procesos cuando se tiene algún desperfecto en la limpieza
realizada en los evaporadores por personal externo. Así, el Ingeniero de turno realiza
según el diagrama de recorrido, la inspección de los evaporadores y da el visto bueno
para su funcionamiento inmediato o una nueva limpieza mecánica.
Cuando existe una mala limpieza mecánica, se tiene repetir el proceso de limpieza
empleando mayor tiempo en hervir la soda, mayor personal, lo cual es perjudicial para
la empresa, ya que generan costos adicionales a los planificados. Así mismo, puede
ocurrir la obstrucción de las tuberías, taponeándolas y perdiendo así área de
transferencia de calor, lo que se hace perjudicial si esto persiste en otras tuberías.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
39
CAPÍTULO III: MATERIALES Y MÉTODOS
3.1 MATERIALES
3.1.1 Material de estudio
Como material de estudio se utilizó el inhibidor de incrustación FONGRASCALE
HOE y el inhibidor de incrustación LIPESA 9184.
Tabla 8. Propiedades físicas y químicas de los inhibidores de incrustación.
Propiedades LIPESA 9184 FONGRASCALE HOE
Descripción
Composición Polímero de Acrilamida Copolímero maleato/poliacrilato
de sodio
Estado Líquido Líquido
Color Incoloro a amarillo pálido Marrón ligeramente turbio
Gravedad específica a 25ºC 1200 – 1350 1000 - 1350
Viscosidad (cps) 100 – 400 450 -650
pH 5,50 – 6,50 7.0 -9.0
Solubilidad : 100% en agua. 100% en agua.
Costo ($)/Tn caña molida 2.5 2.8
Fuente: Elaboración propia.
3.1.1.1 Seguimiento a los inhibidores de Incrustación
El seguimiento a los inhibidores de incrustación se realizó durante dos
períodos consecutivos de molienda (45 días), un período de análisis y
evaluación para cada producto.
La empresa ejecutó paradas de planta por unos días después de cada período
de molienda con el fin de realizar el mantenimiento de los equipos del
proceso de obtención de azúcar.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
40
A continuación, se muestra con detalle el tiempo de operación de los
inhibidores de incrustación por cada período de molienda.
Tabla 9. Cronograma de seguimiento a los inhibidores de incrustación.
Semanas de
seguimiento
N° de
días
Fecha
(Duración de
Molienda)
Año Inhibidor
3 20 11/10 - 30/10 2018 LIPESA 9184
4 25 05/11 - 29/11 2018 FONGRASCALE
HOE
Fuente: Elaboración propia.
3.1.2 Materiales, reactivos, equipos e instrumentos
3.1.2.1 Materiales
Matraz Erlenmeyer de 250 ml.
Pipeta volumétrica de 10 ml.
Probeta de 50 ml.
Bombilla de Caucho para pipetas.
Frascos de plástico
Cuaderno de apuntes
Como material biológico, se utilizó:
Jugo clarificado
Jugo concentrado de los evaporadores
Jarabe
3.1.2.2 Reactivos
Solución Buffer estándar (pH = 10)
Solución Negro de eriocromo T
Solución de EDTA 0.02 M.
Agua destilada.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
41
3.1.2.3 Equipos
Equipos de planta utilizados:
2 Pre-evaporadores tipo calandria
8 Evaporadores tipo Calandria
8 Cupones
Medidores de presión y temperatura
Tanques de almacenamiento de jugo y jarabe
Tanques de almacenamiento de antiincrustantes
3.1.2.4 Instrumentos
Refractómetro digital. Marca: SCHMIDT & HAENSCH/ Modelo:
ATR SW/ Rango: 0 – 95%
Balanza de precisión ± 0.01 g.
Bureta automática Schilling de 25 mL.
3.2 METODOLOGÍA
3.2.1 Procesamiento de la información obtenida
Los datos para el estudio del presente trabajo serán registrados en tablas para su
posterior análisis, evaluación y comparación siguiendo una metodología secuencial.
3.2.2 Metodología de la investigación
El seguimiento, análisis y la evaluación realizada a continuación se basa en el
comportamiento de los inhibidores de incrustación durante el proceso de
evaporación de jugo clarificado en Agroindustrias San Jacinto por cada período de
molienda.
La metodología que rige la presente investigación es secuencial, y antes de
comenzar a desarrollar cada punto, se realizó una breve descripción del sistema de
evaporación de la empresa San Jacinto, asimismo, se elaboró un diagrama de flujo
señalando los puntos de aplicación de los agentes Químicos.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
42
DESCRIPCION DEL SISTEMA DE EVAPORACIÓN DE LA EMPRESA
AGROINDUSTRIAS SAN JACINTO
El sistema de evaporación de la empresa Agroindustrias San Jacinto es de quíntuple
efecto. El primer efecto consta de 2 pre evaporadores (pre 1 y pre 2), de los cuales
uno trabaja y el otro se mantiene en reserva, con la finalidad de reemplazar si
acumula incrustaciones. El efecto 2 consta de dos evaporadores (evap 1 y evap 2).
El efecto 3 cuenta con un solo evaporador y el efecto 4 constan de dos evaporadores
(evap 4 y evap 5). Para el quinto efecto se tiene 3 evaporadores de los cuales dos
están en línea y uno queda en reserva.
Los pre evaporadores usan vapor de escape como agente calefactor, proveniente del
turbogenerador y las turbinas de trapiche. La presión de vapor de escape admisible a
los pre evaporadores va desde los 17 a 20 psig cuyas temperaturas son 120 a 125°C
respectivamente.
La presión y la temperatura de los efectos disminuyen conforme se va avanzando.
La presión en el primer y último efecto es de 18 Psig y - 25” Hg respectivamente. El
último efecto se encuentra al vacío para aumentar la evaporación y evitar destruir la
sacarosa por efecto térmico.
Los pre evaporadores se alimentan de jugo claro con un Brix aproximado de 14%
conforme el jugo va pasando a través de los siguientes efectos el Brix va
incrementándose. El jugo que sale del tren de evaporación se llama jarabe o
meladura y su Brix va desde los 56 – 65% dependiendo del ritmo de molienda y
tiempo de operación.
PUNTOS DE APLICACIÓN DE LOS INHIBIDORES DE INCRUSTACIÓN:
Para conocer cuáles son los puntos de aplicación del Antiincrustante, se plasma el
diagrama de flujo del sistema de evaporación de jugo clarificado de la empresa
Agroindustrias San Jacinto señalando los puntos de ingreso de los inhibidores.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
43
EVA - 5 EVA - 4
EVA - 3 EVA - 2 EVA - 1 PRE - 2 PRE - 1
EVA - 6 EVA - 7 EVA - 8
JARABE
JUGO CLARIFICADO
Dosificación Promedio
LIPESA 9184 68.43 ppm
FONGRASCALE H. 76. 09 ppm
Figura 2. Diagrama de flujo del sistema de evaporación del ingenio San Jacinto señalando los puntos de ingreso de los
inhibidores de incrustación.
Fuente: Elaboración propia.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
44
Para nuestra investigación la secuencia más adecuada es la siguiente:
BALANCE DE MATERIA
Se realizó un balance de materia para conocer la cantidad de material que ingresa al
sistema de evaporación y de producto que se obtiene; así mismo, para conocer la
cantidad de agua que ha sido evaporada. Esto nos dará un panorama más amplio al
momento de obtener la eficiencia de evaporación.
Por cada período de molienda se determinó un balance general de materia con el fin
de evaluar el trabajo y el comportamiento de cada uno de los inhibidores de
incrustación
TASA DE DEPOSICIÓN
Para medir el grado de incrustación se utilizó cupones de metal que proveen una
medida cualitativa de la tasa de deposición relativa en el sistema de evaporación.
En la figura 3 se muestra el esquema de cómo fueron instalados los 8 cupones en el
sistema de evaporación de jugo clarificado de la empresa San Jacinto con el fin de
monitorear el comportamiento de los inhibidores de Incrustación. Antes que inicie
cada período de molienda y previo a la instalación de los cupones en las líneas de
los evaporadores, éstos fueron pesados y enumerados de forma creciente.
Además, para calcular la tasa de deposición (mg/cm2*día) se utilizó la siguiente
ecuación:
𝑇𝑑 =(𝑃𝑓 − 𝑃𝑖 )
𝐴 ∗ 𝑡∗ 1000
Dónde:
Td = Tasa o Rate de deposición, mg /cm2*día
Pf = Peso del cupón con el depósito, gramos
Pi = Peso inicial del cupón limpio, gramos
A = Área del cupón, cm2
t = Tiempo de exposición, días
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
45
3
4
5
7 6 8
JUGO CLARIFICADO
JARABE
3
Figura 3. Esquema del sistema de evaporación del ingenio San Jacinto señalando los puntos de
instalación de los cupones.
Fuente: Elaboración propia.
1
EVA - 5 EVA - 4
EVA - 3 EVA - 2 EVA - 1 PRE - 2 PRE - 1
EVA - 6 EVA - 7 EVA - 8
3
4
5
6 7 8
2
3
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
46
GRADOS BRIX
Para medir el Brix de los jugos en el sistema de evaporación se extrajo muestras en
recipientes de plástico previamente rotulados durante todo el período de molienda
de trabajo para cada inhibidor.
Se determinaron ocho puntos de muestreo de jugo en el sistema de evaporación:
- Jugo clarificado
- Jugo a la salida del Pre evaporador 1 o 2 (dependiendo quién está en
operación)
- Jugo a la salida del Evaporador 1
- Jugo a la salida del Evaporador 2
- Jugo a la salida del Evaporador 3
- Jugo a la salida del Evaporador 4
- Jugo a la salida del Evaporador 5
- Jarabe de los tanques de almacenamiento
Los muestreos de jugo se realizaron una vez al día, por seis días semanales (sin
considerar los domingos ya que no se contó con acceso a planta por política de la
empresa). El tiempo dependió del inicio, duración y final de molienda de cada
período.
Tabla 10. Cronograma de muestreo de jugos.
Semanas de
muestreo N° de muestras
Fechas de
muestreos Año
1 1-3 11/10 - 13/10 2018
2 4-9 15/10 - 20/10 2018
3 10-15 22/10 - 27/10 2018
4 16-17 29/10 - 30/10 2018
5 18-23 05/11 – 10/11 2018
6 24-29 12/11 – 17/11 2018
7 30-35 19/11 – 24/11 2018
8 36-39 26/11 – 29/11 2018
Fuente: Elaboración propia.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
47
Finalmente, las muestras de jugos fueron llevadas a laboratorio donde se dejó
enfriar un tiempo determinado y se procedió a medir la concentración utilizando un
refractómetro.
EFICIENCIA DE EVAPORACIÓN
Se basan en la cantidad de agua que es capaz de evaporar una unidad de peso de
vapor que ingresa al sistema de evaporación. Esta dada por la siguiente fórmula:
𝐸 = [1 − (𝐵𝑥 𝑑𝑒𝑙 𝑗𝑢𝑔𝑜 𝑐𝑙𝑎𝑟𝑜
𝐵𝑥 𝑗𝑎𝑟𝑎𝑏𝑒)] ∗ 100
Para calcular la eficiencia de evaporación con cada inhibidor, se utilizaron los datos
obtenidos en el ítem anterior, como es el Brix del jugo claro y del jarabe para cada
período de molienda.
Con este dato, se evalúa indirectamente el comportamiento del antiincrustante; pues,
si la eficiencia de evaporación es alta entonces el nivel de incrustación es mínimo;
pero si el resultado es lo contrario, existe un nivel considerable de incrustación en
los cuerpos.
TRANSPORTE DE DUREZA
Para calcular el transporte de dureza de los jugos en el sistema de evaporación
durante todo el período de molienda de trabajo para cada inhibidor se utilizaron las
muestras que se recolectaron previamente para medir el Brix; pero en este caso, se
determinó la dureza.
El análisis de dureza se realizó con los materiales, instrumentos y reactivos de
laboratorio de la empresa. El procedimiento empleado para la determinación de
dureza de los jugos fue proporcionado por los proveedores de cada inhibidor de
Incrustación.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
48
El seguimiento consistió en evaluar las 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 salida de cada cuerpo del sistema
de evaporación.
El transporte de dureza viene dado por:
𝑅 =(𝐷𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎
𝐵𝑟𝑖𝑥⁄ )𝑗𝑎𝑟𝑎𝑏𝑒
(𝐷𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎𝐵𝑟𝑖𝑥⁄ )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.
R < 100% significa que está acumulando material en el sistema, por lo
tanto, se está formando incrustación.
LIMPIEZA MECÁNICA
Cada vez que los cuerpos se incrustaron durante los períodos de molienda en
evaluación con cada inhibidor, se procedió a realizar el seguimiento a la limpieza
mecánica de los evaporadores, con el fin de verificar la calidad de las incrustaciones
formadas, y la facilidad de remoción de los mismos.
La limpieza mecánica se realizó en los Pre-Evaporadores ya que son los que más
rápido se ensucian al recepcionar primeros el jugo claro, y en los meladores, puesto
que es allí donde se concentra el jugo hasta obtener jarabe. En los demás
evaporadores se realizó la limpieza al final de cada periodo de molienda.
Finalmente, se determinó los días de operación de los evaporadores para evaluar la
eficiencia de cada inhibidor en el proceso de evaporación durante los períodos de
molienda en estudio.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
49
CAPÍTULO IV: RESULTADOS Y DISCUSIONES
4.1 Balance de materia
En Agroindustrias San Jacinto, diariamente se tiene una molienda de caña de 3800 Ton
aprox., utilizando para esto su sistema de extracción: trapiche. Para poder realizar el
balance de materiales, se debe tener como base los datos promedios con ambos
inhibidores de incrustación.
Tabla 11. Datos promedios de molienda trabajando con LIPESA 9184.
DATOS DE MOLIENDA VALORES
Días de zafra 20
Horas de molienda 439.760
Tiempo perdido por elaboración 16.55 h
Caña Molida 75 784.0 Tn
Jugo Mezclado 76 952.52 Tn
Cachaza 753.890 Tn
Melaza 2123.348 Tn
% de jugo filtros 31.378 %
Brix de jugo mezclado 15.353
Brix de jugo Filtrado 9.09
Brix de jarabe 63.796
Fuente: Datos obtenidos de reportes de molienda y fabricación - Agroindustrias
San Jacinto S.A.A.
Jugo Clarificado y Jarabe
Tn de caña molida: 75 784.0 Tn
20 𝑑𝑖𝑎𝑠𝑥
1 𝑑𝑖𝑎
24 ℎ = 157.88 Tn/h
Tn de jugo mezclado: 76 952.52 Tn
20 𝑑𝑖𝑎𝑠𝑥
1 𝑑𝑖𝑎
24 ℎ = 160.32 Tn/h
Jugo de filtros: 160.32 *31.378% = 50.31 Tn/h
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
50
Jugo de calentadores = jugo mezclado + jugo de filtros: = 210.63 Tn/h
De los filtros, se obtiene aprox.1.8 Tn/h de cachaza seca, por lo que:
Jugo clarificado = 210.63 Tn/h – 1.8 Tn/h = 208.83 Tn/h
Sólidos de jugo mezclado = 160.32 *0.15353= 24.61 Tn/h
Sólidos en jugo de filtros = 50.31*0.0909= 4.57 Tn/h
Sólidos en calentadores = 29.18 Tn/h
Sólidos en cachaza separados de jugo claro = 1.8 Tn/h
Sólidos en jugo clarificado = 27.38 Tn/h
Brix de jugo clarificado = 27.38
208.83𝑥100 = 13.11
Evaporación = 208.83(1 −13.11
63.796) = 165.92
Jarabe = 208.83 – 165.92 = 42.91 Tn/h
Tabla 12. Datos promedios de molienda trabajando con FONGRASCALE HOE.
DATOS DE MOLIENDA VALORES
Días de zafra 25
Horas de molienda 566.280
Tiempo perdido por elaboración 8.54 h
Caña Molida 99 037.820 Tn
Jugo Mezclado 99 296.276 Tn
Cachaza 800.520 Tn
Melaza 3 222.935 Tn
% de jugo filtros 33.720 %
Brix de jugo mezclado 15.748
Brix de jugo Filtrado 9.056
Brix de jarabe 64.782
Fuente: Datos obtenidos de reportes de molienda y fabricación - Agroindustrias
San Jacinto S.A.A.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
51
Jugo Clarificado y Jarabe
Tn de caña molida: 99 037.820 Tn
25 𝑑𝑖𝑎𝑠𝑥
1 𝑑𝑖𝑎
24 ℎ = 165.06 Tn/h
Tn de jugo mezclado: 99 296.276 Tn
25 𝑑𝑖𝑎𝑠𝑥
1 𝑑𝑖𝑎
24 ℎ = 165.49 Tn/h
Jugo de filtros: 165.49 *33.72% = 55.80 Tn/h
Jugo de calentadores = jugo mezclado + jugo de filtros: = 221.29 Tn/h
De los filtros, se obtiene aproximadamente 1.4 Tn/h de cachaza seca, por lo
que:
Jugo clarificado = 221.29 Tn/h – 1.4 Tn/h = 219.89 Tn/h
Sólidos de jugo mezclado = 165.49 *0. 15748= 26.06 Tn/h
Sólidos en jugo de filtros = 55.80 *0. 09056= 5.05 Tn/h
Sólidos en calentadores = 31.11 Tn/h
Sólidos en cachaza separados de jugo claro = 1.4 Tn/h
Sólidos en jugo clarificado = 29.71 Tn/h
Brix de jugo clarificado = 29.71
219.89𝑥100 = 13.51
Evaporación = 219.89 (1 −13.51
64.782) = 174.03 Tn/h
Jarabe = 219.89 – 174.03 = 45.86 Tn/h
Se realizó un balance de materia para evaluar la calidad y cantidad del producto
extraído del proceso de evaporación, el resumen de los resultados se muestra a
continuación:
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
52
Tabla 13. Resultados del balance de materia con ambos inhibidores.
Fuente: Elaboración propia.
El jarabe utilizando el inhibidor FONGRASCALE HOE de acuerdo a los resultados fue
mayor y más eficiente en el sistema de evaporación de jugo clarificado, debido, a que la
cantidad de agua evaporada en el proceso fue más alta y por ende se logró una mejor
concentración de jugo. Caso contrario sucedió con LIPESA 9184, en el cual se
demuestra que el rendimiento es mucho menor.
4.2 Tasa de Deposición
En la parada de mantenimiento del 27/09/2018, se instalaron los cupones para medida
de la tasa de deposición. Previamente se enumeraron, se midió su diámetro, su altura, se
pesaron y se instalaron como se indica en figura 3. Los datos en mención se dan en la
siguiente tabla.
Tabla 14. Características de cupones al inicio de operación con LIPESA 9184.
Ubicación Cupón Diámetro
(mm) Altura(mm)
Área transversal
(cm2)
Peso (g)
Salida Pre 1 1 12.6 150.0 60.62 96.33
Salida Pre 2 2 12.45 152.0 60.67 96.73
Salida E-1 y E-2 3 12.4 152.0 60.42 96.28
Salida E-3 4 12.65 150.5 61.07 99.38
Salida E-4 y E-5 5 12.4 152.0 60.42 96.56
Salida E-6 6 12.55 151.0 60.77 97.26
Salida E-7 7 12.7 151.5 61.71 99.58
Salida E-8 8 12.75 141.5 57.95 96.35
Fuente: Elaboración propia.
Flujos LIPESA 9184 FONGRASCALE HOE
Jugo Clarificado 208.83 Tn/h 219.89 Tn/h
Jarabe 42.91 Tn/h 45.86 Tn/h
Cantidad agua evaporada 165.92 Tn/h 174.03 Tn/h
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
53
0.000
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
TA
SA
D
E D
EP
OS
ICIÓ
N (
mg
/cm
2*D
ía)
CUPÓN
Luego del primer período de molienda y en la parada mensual de planta, el 31/10/2018
se retiró todos los cupones y se pesaron, a fin de determinar la tasa de incrustación
(mg/cm2*día), cuyos resultados fueron los siguientes:
Tabla 15. Tasa de Incrustación en los cupones con LIPESA 9184.
Ubicación Cupón
Área
transversal
(cm2)
Peso
limpio (g)
Peso
sucio (g)
Depósito
(g)
Días de
operación
Tasa de
deposición
(mg/cm2*Día)
Salida Pre 1 1 60.62 96.33 99.75 3.42 12 4.701
Salida Pre 2 2 60.67 96.73 99.81 3.08 13 3.905
Salida E-1 y E-2 3 60.42 96.28 98.07 1.79 20 1.481
Salida E-3 4 61.07 99.38 100.33 0.95 20 0.778
Salida E-4 y E-5 5 60.42 96.56 98.05 1.49 20 1.233
Salida E-6 6 60.77 97.26 100.87 3.61 14 4.243
Salida E-7 7 61.71 99.58 101.38 1.8 9 3.241
Salida E-8 8 57.95 96.35 101.95 5.6 17 5.684
Fuente: Elaboración propia.
Fuente: Elaboración propia.
Figura 4. Gráfica de depósitos de incrustación en cupones usando LIPESA 9184.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
54
Para determinar la tasa de deposición con el inhibidor FONGRASCALE HOE, se
usaron los mismos cupones con que se trabajó anteriormente. Previo a la instalación
fueron limpiados por el área de mantenimiento de la empresa, puesto que estaban lleno
de material incrustante por el período de molienda precedente.
Luego fueron enumerados de forma creciente, se midió su diámetro, su altura, se
pesaron y se instalaron antes de que inicie el último período de molienda en evaluación.
Los cupones se instalaron como se indica en la figura 3.
Tabla 16. Características de cupones al inicio de operación con FONGRASCALE HOE.
UBICACIÓN CUPÓN DIÁMETRO
(mm)
ALTURA
(mm)
ÁREA
TRANSVERSAL
(cm2)
PESO (g)
Salida Pre 1 1 12.55 150.0 60.38 95.86
Salida Pre 2 2 12.4 152.0 60.42 96.24
Salida E-1 y E-2 3 12.4 152.5 60.61 96.58
Salida E-3 4 12.6 150.5 60.82 97.95
Salida E-4 y E-5 5 12.35 152.0 60.17 96.39
Salida E-6 6 12.5 151.0 60.52 97.05
Salida E-7 7 12.65 151.5 61.46 98.42
Salida E-8 8 12.7 142.0 57.92 96.48
Fuente: Elaboración propia.
Después de la parada de molienda del 30/11/2018, se retiró cuidadosamente todos los
cupones y se pesaron en laboratorio, a fin de determinar la tasa de incrustación
(mg/cm2*día) con FONGRASCALE HOE, cuyos resultados se detallan a continuación.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
55
0.000
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
RA
TE D
E D
EPO
SITO
(g/c
m2
*D
ía*
10
00
)
CUPÓN
Tabla 17. Tasa de incrustación en los cupones con FONGRASCALE HOE.
Ubicación Cupón
Área
transversal
(cm2)
Peso
limpio
(g)
Peso
sucio (g)
Depósito
(g)
Días de
operación
Tasa de
deposición
(mg/cm2*Día)
Salida Pre 1 1 60.38 95.86 98.28 2.42 13 3.083
Salida Pre 2 2 60.42 96.24 100.34 4.1 13 5.220
Salida E-1 y E-2 3 60.61 96.58 99.07 2.49 25 1.643
Salida E-3 4 60.82 97.95 99.33 1.38 25 0.908
Salida E-4 y E-5 5 60.17 96.39 98.75 2.36 25 1.569
Salida E-6 6 60.52 97.05 100.45 3.4 20 2.809
Salida E-7 7 61.46 98.42 100.38 1.96 10 3.189
Salida E-8 8 57.92 96.48 101.72 5.24 22 4.112
Fuente: Elaboración propia.
Fuente: Elaboración propia.
Figura 5. Gráfica de depósitos de incrustación en cupones con FONGRASCALE HOE.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
56
4.701
3.905
1.481
0.778
1.233
4.243
3.241
5.684
3.038
5.22
1.643
0.908
1.569
2.809
3.189
4.112
0
1
2
3
4
5
6
1 2 3 4 5 6 7 8
TA
SA
DE
DE
PO
SIC
IÓN
(m
g/c
m2*
día
)
CUPONES
LIPESA 9184 FONGRASCALEHOE
Tabla 18. Resumen de la tasa de deposición en los cupones con ambos inhibidores.
Cupones Tasa de deposición (mg/cm2*Día)
LIPESA 9184 FONGRASCALE HOE
1 4.701 3.038
2 3.905 5.220
3 1.481 1.643
4 0.778 0.908
5 1.233 1.569
6 4.243 2.809
7 3.241 3.189
8 5.684 4.112
Promedio 3.498 3.083
Fuente: Elaboración propia.
Fuente: Elaboración propia.
Figura 6. Gráfica comparativa de depósitos de incrustación con ambos inhibidores.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
57
En la Tabla 18 se muestra un resumen de la tasa de deposición en cupones para cada
inhibidor, donde se puede observar que la incrustación es mayor en los pre-
evaporadores y en los meladores, cumpliéndose lo que dice la teoría, que es, en esos
cuerpos donde se suelen haber mayor incrustación, es por eso, que estos se limpian
periódicamente durante la molienda.
En la figura 5 se presenta una gráfica la cual describe el comportamiento de depósitos
en cupones, en el cual, LIPESA 9184 mostró mayor acumulación de incrustación en
casi todos los pre evaporadores y meladores, excepto en el cupón 2, que se ubica a la
salida del Pre- evaporador 2, indicando así, que este inhibidor no fue tan eficiente en el
sistema de evaporación ni tampoco su dosificación fue la adecuada en esos puntos.
Por su parte, FONGRASCALE HOE presentó ratios más bajas, excepto en los cupones
3, 4 y 5, ubicados a la salida del Eva1 - Eva2, Eva3 y Eva4 - Eva5 respectivamente,
donde se constató efectivamente la formación de cantidades superiores de material
incrustado, posiblemente porque se trabajó por un periodo de molienda más largo con
este inhibidor.
La incrustación en el Cupón 7, que se ubica a la salida del evaporador 7, se mantuvo
casi constante en el transcurso de las moliendas ensayadas para ambos inhibidores.
La incrustación en el Cupón 8 ubicado a la salida del melador 8, fue la más sucia para
ambos inhibidores, puesto que se trabajó continuamente con este melador para la
obtención de jarabe en ambos períodos de molienda.
Se determinó la tasa de deposición promedio (mg/cm2*día) en los cupones del sistema
de evaporación de jugo clarificado para cada periodo de tiempo evaluado, resultando de
3.083 para FONGRASCALE HOE y 3.498 para el otro inhibidor.
Por consiguiente, cuando la tasa de incrustación es alta la transmisión específica de
calor decae y el Brix de jugo es bajo, pudiendo ocasionar paradas de molienda y por
consecuencia disminuir la producción de azúcar.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
58
4.3 Grados Brix
Los grados Brix, muestran la concentración de sólidos en cada etapa del proceso de
evaporación. El seguimiento de medición del Brix se realizó diariamente a cada
inhibidor de incrustación por período de molienda.
Tabla 19. Datos del Brix en el sistema de evaporación utilizando LIPESA 9184.
FECHA JUGO
CLARO
I EFECTO II EFECTO III
EFECTO IV EFECTO
V
EFECTO
PRE 1 PRE 2 EVA-1 EVA-2 EVA-3 EVA-4 EVA-5 JARABE
11/10/2018 14.63 22.71 - 28.94 29.39 33.53 42.02 45.32 61.59
12/10/2018 14.02 - 22.79 37.00 28.02 37.54 49.64 49.26 66.12
13/10/2018 13.46 - 21.46 27.49 28.66 36.01 43.93 51.93 64.19
15/10/2018 13.62 - 19.37 33.67 22.08 28.49 35.95 39.49 56.29
16/10/2018 15.75 - 26.36 44.09 30.04 38.78 49.83 52.35 67.32
17/10/2018 14.14 - 25.11 31.05 27.45 34.13 41.64 41.49 58.35
18/10/2018 15.50 - 25.07 33.98 30.34 38.90 47.59 52.18 66.38
19/10/2018 16.42 28.58 - 38.28 32.40 39.13 48.17 48.43 64.34
20/10/2018 13.52 23.41 - 27.51 29.63 37.24 44.45 47.34 60.35
22/10/2018 14.45 22.62 - 33.41 34.16 40.06 45.92 46.17 55.03
23/10/2018 16.40 27.33 - 31.60 34.19 38.22 46.85 46.88 62.25
24/10/2018 15.10 24.56 - 33.45 32.15 38.64 47.24 48.06 65.30
25/10/2018 14.72 - 25.54 33.69 33.77 39.32 48.50 48.67 67.66
26/10/2018 14.25 - 25.20 31.69 30.36 36.15 46.19 44.50 64.40
27/10/2018 15.36 - 24.96 34.00 31.46 38.09 47.60 46.86 66.70
29/10/2018 14.38 - 23.38 29.11 27.68 33.06 41.56 40.41 56.63
30/10/2018 13.83 - 22.95 29.89 28.06 34.40 44.46 43.23 60.59
*(-) El equipo no trabajó.
Fuente: Elaboración propia
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
59
JUGOCLARO
PRE 1 PRE 2 EVA-1 EVA-2 EVA-3 EVA-4 EVA-5 JARABE
BRIX 14.68 24.87 23.84 32.87 29.99 36.57 45.38 46.62 62.56
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
BR
IX (
%)
SISTEMA DE EVAPORACIÓN
Tabla 20. Resumen con valores promedios del Brix utilizando LIPESA 9184.
SISTEMA DE
EVAPORACIÓN BRIX
Jugo claro 14.68
Pre 1 24.87
Pre 2 23.84
Eva-1 32.87
Eva-2 29.99
Eva-3 36.57
Eva-4 45.38
Eva-5 46.62
Jarabe 62.56
Fuente: Elaboración Propia.
Fuente: Elaboración propia.
Figura 7. Gráfica de Brix promedios en el sistema de evaporación con LIPESA 9184.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
60
Tabla 21. Datos del Brix en el sistema de evaporación con FONGRASCALE HOE.
*(-) El equipo no trabajó.
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 22. Resumen con valores promedios del Brix usando FONGRASCALE HOE.
SISTEMA DE
EVAPORACIÓN BRIX
Jugo claro 15.25
Pre 1 24.38
Pre 2 25.09
Eva-1 32.94
Eva-2 30.95
Eva-3 36.68
Eva-4 45.42
Eva-5 46.63
Jarabe 65.47
Fuente: Elaboración propia.
FECHA JUGO
CLARO
I EFECTO II EFECTO III
EFECTO IV EFECTO
V
EFECTO
PRE 1 PRE 2 EVA-1 EVA-2 EVA-3 EVA-4 EVA-5 JARABE
5/11/2018 16.29 22.98 - 36.25 30.77 38.57 45.34 59.03 67.94
6/11/2018 15.45 25.67 - 35.34 29.45 36.74 47.55 49.23 65.17
7/11/2018 15.91 23.33 - 32.10 31.06 39.00 48.16 51.37 72.89
8/11/2018 15.80 24.21 - 32.43 31.56 37.01 44.86 48.11 73.05
9/11/2018 14.67 22.85 - 34.37 28.59 35.46 43.81 42.05 53.73
10/11/2018 15.10 - 24.65 32.08 30.51 34.25 44.67 45.56 63.41
12/11/2018 14.79 - 23.72 36.50 33.81 38.49 39.78 42.03 69.37
13/11/2018 15.83 - 23.78 32.25 31.02 37.94 50.26 47.63 64.81
14/11/2018 14.95 - 24.91 33.79 29.78 37.14 45.95 45.87 65.34
15/11/2018 15.85 - 26.62 34.89 31.91 36.63 43.29 45.56 57.34
16/11/2018 14.92 - 24.05 28.16 29.32 34.28 42.90 45.48 56.33
17/11/2018 14.45 26.31 - 38.45 32.85 40.35 45.36 44.67 62.55
19/11/2018 16.27 26.95 - 33.09 34.46 40.36 48.13 53.09 70.51
20/11/2018 15.89 25.38 - 32.75 29.67 34.27 44.46 42.77 73.67
21/11/2018 15.65 26.32 - 30.62 29.14 35.67 45.74 43.83 70.23
22/11/2018 15.24 19.84 - 31.33 28.86 33.35 45.70 48.29 66.46
23/11/2018 15.49 - 27.16 33.56 34.37 40.72 51.38 50.50 75.83
24/11/2018 15.20 - 26.57 34.29 32.10 39.56 46.35 48.15 63.21
26/11/2018 13.81 - 23.12 33.73 29.13 35.44 44.11 43.30 59.67
27/11/2018 14.16 - 24.00 29.28 28.08 33.07 41.92 42.29 60.60
28/11/2018 14.47 - 26.78 30.07 32.60 35.45 43.77 42.67 66.52
29/11/2018 15.32 - 25.67 29.45 31.88 33.13 45.67 44.33 61.72
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
61
JUGOCLARO
PRE 1 PRE 2 EVA-1 EVA-2 EVA-3 EVA-4 EVA-5 JARABE
BRIX 15.25 24.38 25.09 32.94 30.95 36.68 45.42 46.63 65.47
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
BR
IX (
%)
SISTEMA DE EVAPORACIÓN
Fuente: Elaboración propia.
Para lograr una mejor comparación se realizó un resumen del Brix en el sistema de
evaporación con cada inhibidor de incrustación.
Tabla 23. Resumen del Brix promedio con ambos inhibidores.
EFECTO EQUIPO Brix
FONGRASCALE
HOE LIPESA 9184
- Jugo Claro 15.25 14.68
I Pre 1 24.38 24.87
Pre 2 25.09 23.84
II Eva-1 32.94 32.87
Eva-2 30.95 29.99
III Eva-3 36.68 36.57
IV Eva-4 45.42 45.38
Eva-5 46.63 46.62
V Jarabe 65.47 62.56
Fuente: Elaboración propia
Figura 8. Gráfica de Brix promedios en el sistema de evaporación con FONGRASCALE HOE.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
62
15.25
24.38 25.09
32.9430.95
36.68
45.4246.63
65.47
14.68
24.87 23.84
32.87
29.99
36.57
45.3846.62
62.56
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
J U G O C L A R O
P R E 1 P R E 2 E V A - 1 E V A - 2 E V A - 3 E V A - 4 E V A - 5 J A R A B E
BR
IX (
°BX
)
SISTEMA DE EVAPORACIÓN
FONGRASCALE
LIPESA
Fuente: Elaboración propia
Figura 9. Gráfica del Brix promedio en el sistema de evaporación con ambos inhibidores.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
63
Para el caso del jarabe, de acuerdo a los resultados obtenidos en las tablas 19 y 21, las
incrustaciones están influyendo en la concentración de jugo, siendo el inhibidor
FONSGRASCALE HOE más eficiente, pues, a pesar de obtener en algunos días
valores por debajo de 60°Bx, otro de los días se mantuvo por encima de 70°Bx;
reflejando una concentración promedio de jarabe por encima de 65 °Bx; lo que indica
que el consumo de vapor en los tachos fue muy estable en ese período de molienda
traduciéndose esto en un consumo energético global de la fábrica bastante eficaz.
Según Arca M. y Esparza R., el jugo clarificado se concentra desde 15 °Bx hasta 65-
70°Bx como jarabe en el sistema de evaporación. En la tabla 23 se observa que los
valores promedio de °Bx tanto de jugo clarificado como de jarabe para el caso de
FONSGRASCALE HOE están por encima de lo señalado, no así con LIPESA 9184,
esto indica que posiblemente el proceso de clarificación de jugo no fue tan eficiente en
este período de molienda o que la dosificación no fue la óptima en el sistema de
evaporación.
En la figura 9, se observa, a manera de resumen, una gráfica comparativa de los °Bx
promedios en el sistema de evaporación usando ambos inhibidores de incrustación,
presentando un mejor Brix FONGRASCALE HOE, por lo que, este inhibidor es el más
capaz y eficiente, puesto que en promedio obtiene la mayor concentración en casi todo
el sistema de evaporación y por ende los mejores resultados.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
64
4.4 Eficiencia de evaporación
Para el cálculo de la eficiencia de evaporación del proceso en estudio se utilizaron los
datos del Brix tanto del jugo clarificado como del jarabe extraídos del inciso anterior
para ambos períodos de molienda con cada inhibidor de incrustación.
Tabla 24. Brix de jugo clarificado y jarabe utilizando LIPESA 9184.
FECHA JUGO
CLARO JARABE
11/10/2018 14.63 61.59
12/10/2018 14.02 66.12
13/10/2018 13.46 64.19
15/10/2018 13.62 56.29
16/10/2018 15.75 67.32
17/10/2018 14.14 58.35
18/10/2018 15.50 66.38
19/10/2018 16.42 64.34
20/10/2018 13.52 60.35
22/10/2018 14.45 55.03
23/10/2018 16.40 62.25
24/10/2018 15.10 65.30
25/10/2018 14.72 67.66
26/10/2018 14.25 64.40
27/10/2018 15.36 66.70
29/10/2018 14.38 56.63
30/10/2018 13.83 60.59
Fuente: Elaboración propia
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
65
Tabla 25. Brix de jugo clarificado y jarabe utilizando FONGRASCALE HOE.
FECHA JUGO
CLARO JARABE
5/11/2018 16.29 67.94
6/11/2018 15.45 65.17
7/11/2018 15.91 72.89
8/11/2018 15.80 73.05
9/11/2018 14.67 53.73
10/11/2018 15.10 63.41
12/11/2018 14.79 69.37
13/11/2018 15.83 64.81
14/11/2018 14.95 65.34
15/11/2018 15.85 57.34
16/11/2018 14.92 56.33
17/11/2018 14.45 62.55
19/11/2018 16.27 70.51
20/11/2018 15.89 73.67
21/11/2018 15.65 70.23
22/11/2018 15.24 66.46
23/11/2018 15.49 75.83
24/11/2018 15.20 63.21
26/11/2018 13.81 59.67
27/11/2018 14.16 60.60
28/11/2018 14.47 66.52
29/11/2018 15.32 61.72
Fuente: Elaboración propia.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
66
70.00
71.00
72.00
73.00
74.00
75.00
76.00
77.00
78.00
79.00
80.00
EF
ICIE
NC
IA D
E E
VA
PO
RA
CIO
N (
%)
DIAS
EFICIENCIA DE EVAPORACION ESPECIFICACION
Tabla 26. Eficiencia de evaporación
con LIPESA 9184.
FECHA
EFICIENCIA
DE
EVAPORACION
11/10/2018 76.25
12/10/2018 78.80
13/10/2018 79.03
15/10/2018 75.80
16/10/2018 76.60
17/10/2018 75.77
18/10/2018 76.65
19/10/2018 74.48
20/10/2018 77.60
22/10/2018 73.74
23/10/2018 73.65
24/10/2018 76.88
25/10/2018 78.24
26/10/2018 77.87
27/10/2018 76.97
29/10/2018 74.61
30/10/2018 77.17
PROMEDIO 76.48
Fuente: Elaboración propia.
Figura 10. Eficiencia de evaporación usando LIPESA 9184.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
67
68.00
69.00
70.00
71.00
72.00
73.00
74.00
75.00
76.00
77.00
78.00
79.00
80.00
81.00
EF
ICIE
NC
IA D
E E
VA
PO
RA
CIO
N (
%)
DIAS
EFICIENCIA DE EVAPORACION ESPECIFICACION
Tabla 27. Eficiencia de evaporación con FONGRASCALE HOE.
FECHA EFICIENCIA DE
EVAPORACION
5/11/2018 76.02
6/11/2018 76.29
7/11/2018 78.17
8/11/2018 78.37
9/11/2018 72.70
10/11/2018 76.19
12/11/2018 78.68
13/11/2018 75.57
14/11/2018 77.12
15/11/2018 72.36
16/11/2018 73.51
17/11/2018 76.90
19/11/2018 76.93
20/11/2018 78.43
21/11/2018 77.72
22/11/2018 77.07
23/11/2018 79.57
24/11/2018 75.95
26/11/2018 76.86
27/11/2018 76.63
28/11/2018 78.25
29/11/2018 75.18
PROMEDIO 76.57
Figura 11. Eficiencia de evaporación con FONGRASCALE HOE.
Fuente: Elaboración propia.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
68
En las figuras 10 y 11, la línea roja de las gráficas representa la especificación de la
eficiencia de evaporación ideal, es decir el dato teórico característico, se evidencia
claramente el mejoramiento del proceso con el uso de los inhibidores, siendo mejor por
no mucha diferencia FONGRASCALE HOE, el cual mantiene mejores resultados de
eficiencia, excepto por tres días en los que la eficiencia estuvo por debajo del valor
específico; resultado contario para LIPESA 9184, en el cual la eficiencia estuvo durante
4 días por debajo de lo señalado.
Como puede observarse en las tablas 26 y 27 hubo una eficiencia de evaporación de
76.57% utilizando FONGRASCALE HOE, comparado con un 76.48% utilizando
LIPESA 9184. Si bien la diferencia no es muy grande, hay que señalar que en los dos
casos la eficiencia de evaporación sobrepasa el 75 %, el cual es el valor referencial
según Eduardo Batulé.
El % de Eficiencia de Evaporación se mantiene dentro del promedio normal según lo
mencionado en el párrafo anterior, lo que conlleva, no solo a una buena operación del
proceso, sino que el antiincrustante está trabajando manteniendo la estación evaporada
con buena transferencia de calor evitando así el consumo excesivo de vapor vivo como
la reducción de paradas por problemas de incrustaciones o depósitos en los tubos de la
calandria de los evaporadores; y esto se transforma en un ahorro económico significante
para la fábrica.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
69
4.5 Transporte de dureza
Se calculó el transporte de dureza en el sistema de evaporación para cada período de
molienda a partir del análisis previo de dureza a las muestras de jugos que se realizó en
laboratorio de la empresa.
En un ingenio azucarero se considera un buen desempeño cuando el transporte de
Dureza, R ≥ 100 %, que significa que ningún material se está acumulando en el sistema,
por lo tanto, no habrá incrustación.
Tabla 28. Transporte de dureza usando LIPESA 9184.
FECHA I EFECTO II EFECTO
III
EFECTO IV EFECTO
V
EFECTO
PRE 1 PRE 2 EVA-1 EVA-2 EVA-3 EVA-4 EVA-5 JARABE
11/10/2018 132% - 91% 99% 95% 151% 158% 77%
12/10/2018 - 86% 99% 99% 102% 105% 103% 118%
13/10/2018 - 91% 99% 97% 99% 103% 105% 110%
15/10/2018 - 98% 108% 100% 98% 112% 109% 95%
16/10/2018 - 73% 113% 110% 97% 105% 81% 116%
17/10/2018 - 97% 104% 102% 100% 111% 109% 109%
18/10/2018 - 109% 111% 102% 99% 106% 110% 108%
19/10/2018 87% - 102% 109% 102% 97% 98% 100%
20/10/2018 84% - 71% 97% 98% 85% 106% 97%
22/10/2018 109% - 98% 101% 107% 101% 103% 114%
23/10/2018 109% - 103% 103% 98% 100% 100% 103%
24/10/2018 104% - 93% 113% 97% 109% 106% 90%
25/10/2018 - 104% 103% 109% 105% 102% 107% 105%
26/10/2018 - 103% 103% 102% 103% 100% 101% 109%
27/10/2018 - 89% 102% 103% 104% 82% 106% 111%
29/10/2018 - 100% 95% 80% 102% 103% 104% 111%
30/10/2018 - 94% 128% 105% 102% 96% 94% 122%
*(-) El equipo no trabajó.
Fuente: Elaboración propia.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
70
Tabla 29. Transporte de dureza usando FONGRASCALE HOE.
*(-) El equipo no trabajó.
Fuente: Elaboración propia.
Con los resultados de transporte de dureza en el sistema de evaporación, se observa en
las tablas 28 y 29 que existen valores tanto en los pre evaporadores (pre 1 y pre 2) y el
melador que están por debajo de 100 %, que significa, que está acumulando material en
el sistema, sin embargo, usando FONGRASCALE HOE los valores son pocos y
mayores al 85%, siendo diferente para el caso de LIPESA 9184 el cual presenta muchos
más valores y por debajo del 75%.
FECHA I EFECTO II EFECTO
III
EFECTO IV EFECTO
V
EFECTO
PRE 1 PRE 2 EVA-1 EVA-2 EVA-3 EVA-4 EVA-5 JARABE
5/11/2018 107% - 91% 91% 106% 102% 120% 102%
6/11/2018 101% - 102% 132% 108% 103% 105% 123%
7/11/2018 108% - 107% 103% 102% 104% 103% 125%
8/11/2018 100% - 105% 112% 96% 103% 108% 127%
9/11/2018 100% - 95% 107% 112% 99% 111% 126%
10/11/2018 - 112% 95% 88% 119% 93% 101% 104%
12/11/2018 - 92% 88% 89% 133% 85% 96% 134%
13/11/2018 - 109% 109% 110% 105% 99% 99% 93%
14/11/2018 - 102% 102% 111% 106% 103% 102% 110%
15/11/2018 - 89% 93% 98% 104% 109% 111% 117%
16/11/2018 - 100% 99% 100% 108% 104% 99% 135%
17/11/2018 105% - 94% 103% 105% 112% 120% 106%
19/11/2018 114% - 106% 105% 101% 106% 112% 111%
20/11/2018 89% - 91% 93% 110% 100% 97% 139%
21/11/2018 97% - 119% 120% 103% 99% 98% 102%
22/11/2018 102% - 87% 99% 111% 106% 107% 114%
23/11/2018 - 120% 116% 115% 109% 104% 103% 92%
24/11/2018 - 113% 104% 102% 95% 115% 117% 104%
26/11/2018 - 104% 88% 107% 108% 103% 101% 111%
27/11/2018 - 89% 85% 96% 132% 101% 103% 86%
28/11/2018 - 95% 102% 104% 98% 101% 101% 104%
29/11/2018 - 101% 103% 110% 106% 97% 96% 90%
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
71
Respecto a los valores de transporte de dureza de los evaporadores (Eva-1 al Eva-5),
con LIPESA 9184 se observa, que en uno de los días de operación se obtuvo un valor
muy bajo de 71% en el Eva-1, siendo este el equipo con mayor acumulación de
material, los otros se mantuvieron por encima del 80%. Caso contrario al trabajo de
FONGRASCALE HOE, en el cual, los valores se mantuvieron por encima del 85% en
los casi todo el sistema de evaporación.
Tabla 30. Resultados promedios de transporte de dureza con ambos inhibidores.
Fuente: Elaboración propia.
Según la tabla 30, se muestra valores promedios de transporte de dureza por encima del
100% para ambos inhibidores lo que indica que se está formando escasamente material
incrustante en los evaporadores, sin embargo, con FONGRASCALE HOE, el resultado
fue mayor e igual a 104 % y de 102 % para el otro inhibidor con relación al promedio
general, y con respecto al promedio por efectos, los valores también fueron superiores
lo que significa que éste fue más eficiente en el sistema de evaporación de jugo
clarificado en Agroindustrias San Jacinto.
Inhibidores de
incrustación
TRANSPORTE DE DUREZA
Promedio
General I EFECTO II EFECTO
III
EFECTO IV EFECTO
V
EFECTO
PRE 1 PRE 2 EVA-1 EVA-2 EVA-3 EVA-4 EVA-5 JARABE
LIPESA 9184 104% 95% 101% 102% 100% 104% 106% 106% 102%
Prom. efecto 99.5% 101.5% 100% 105% 106 %
FONGRASCALE
HOE 102% 102% 99% 104% 108% 102% 105% 112%
104%
Prom. efecto 102% 101.5% 108% 103.5% 112 %
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
72
4.6 Limpieza mecánica
Para conocer el desempeño obtenido de cada inhibidor en retardar la formación de
incrustaciones, se realizó el seguimiento a la limpieza mecánica y a los días de
operación de los equipos por cada período de molienda.
Tabla 31. Limpieza mecánica de equipos con LIPESA 9184.
EFECTO EQUIPOS PERÍODO
(2018)
N°
PERSONAL
HORA
DE
INICIO
TIEMPO
DE
LIMPIEZA
CALIDAD DE
INCRUSTACIÓN
I
PRE 1 15/10 al 16/10 8 8:00 a. m. 9 h 30 min Duro-Complicada
PRE 2 22/10 al 23/10 8 8:30 a. m. 8 h Duro-Complicada
PRE 1 29/10 al 30/10 8 8:00 a. m. 7 h 30 min Complicada
V
EVA-6 24/10 3 7:30 a. m. 5 h 30 min Duro-complicado
EVA-8 21/10 3 7:30 a. m. 6 h Duro-complicado
EVA-7 30/10 2 8:00 a. m. 4 h Suave
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 32. Limpieza mecánica de equipos con FONGRASCALE HOE.
EFECTO EQUIPOS PERÍODO
(2018)
N°
PERSONAL
HORA
DE
INICIO
TIEMPO
DE
LIMPIEZA
CALIDAD DE
INCRUSTACIÓN
I
PRE 1 12/11 al 13/11 8 8:15 a. m. 8 h 30 min Complicada
PRE 2 07/11 al 08/11 8 8:00 a. m. 7 h 30 min Duro-Complicada
PRE 2 20/11 al 21/11 8 8:30 a. m. 8 h Complicada
PRE 1 25/11 8 7:30 a. m. 6 h Complicada
V
EVA-6 13/11 2 9:00 a.m. 5 h Complicada
EVA-8 16/11 2 8:00 a. m. 5 h 30 min Complicada
EVA-7 23/11 2 7:30 a. m. 5 h Suave
Fuente: Elaboración propia.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
73
Las incrustaciones formadas trabajando con LIPESA 9184, fueron más gruesas y
duras en los Pre-1 y Pre-2 y en los Melador 6 y 8, debido a la gran cantidad de
materia extraña que presento el jugo mezclado en el período de molienda, por ello la
remoción fue bastante dura-complicada y difícil de extraer con mayor tiempo de
trabajo y cantidad de personal; lo cual, incrementa costos para la empresa tanto en
tiempo perdido de producción, como en contrato de personal.
Por otro lado, la limpieza con FONGRASCALE HOE fue menos complicada, salvo
en el Pre-2 donde se puede observar, según la tabla 32, la calidad de la incrustación
fue dura y complicada, en el resto de los equipos no se tuvo muchos inconvenientes,
ya que la remoción varía entre suave y complicada.
Asimismo, como se había mencionado, se determinó los días de operación de los
evaporadores con cada inhibidor para de esta forma evaluar la eficiencia de éstos.
Tabla 33. Días de operación de evaporadores usando LIPESA 9184.
EFECTO EQUIPOS PERÍODO
(2018)
DÍAS DE
OPERACIÓN PROMEDIO
I
PRE 1 11/10 6
6 PRE 2 12/10 al 18/10 7
PRE 1 19/10 al 24/10 6
PRE 2 25/10 al 30/10 6
II EVA-1 11/10 al 30/10 20
20
EVA-2 11/10 al 30/10 20
III EVA-3 11/10 al 30/10 20
IV EVA-4 11/10 al 30/10 20
EVA-5 11/10 al 30/10 20
V
EVA-6 11/10 al 20/10 10
8
EVA-8 11/10 al 17/10 7
EVA-7 18/10 al 26/10 9
EVA-8 21/10 al 30/10 10
EVA-6 27/10 al 30/10 4
Fuente: Elaboración propia
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
74
Tabla 34. Días de operación de evaporadores con FONGRASCALE HOE.
EFECTO EQUIPOS PERÍODO
(2018)
DÍAS DE
OPERACIÓN PROMEDIO
I
PRE 1 04/11 al 09/11 6
7 PRE 2 10/11 al 16/11 7
PRE 1 17/11 al 22/11 6
PRE 2 23/11 al 29/11 7
II EVA-1 04/11 al 29/11 25
25
EVA-2 04/11 al 29/11 25
III EVA-3 04/11 al 29/11 25
IV EVA-4 04/11 al 29/11 25
EVA-5 04/11 al 29/11 25
V
EVA-6 04/11 al 12/11 7
9
EVA-8 04/11 al 13/11 10
EVA-7 11/11 al 17/11 7
EVA-6 14/11 al 26/11 13
EVA-8 18/11 al 29/11 12
EVA-7 27/11 al 29/11 3
Fuente: Elaboración propia
En las tablas 33 y 34 se observa que en los pre-evaporadores trabajando con
FONGRASCALE HOE registra un promedio de 7 días de operación mientras que
con LIPESA 9184 solo 6 días.
Con respecto al V Efecto (Eva-6, Eva-7 y Eva-8), se registra un promedio de 9 días
de operación para FONGRASCALE HOE, en tanto que con el otro producto solo
son 8 días de trabajo, demostrando de esta manera su capacidad y eficiencia en el
sistema de evaporación de jugo clarificado.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
75
A continuación, se muestra un resumen comparativo de las ventajas y desventajas
de cada inhibidor de incrustaciones después de los periodos en evaluación
resultando lo siguiente:
Tabla 35. Ventajas y desventajas de los inhibidores después de la evaluación.
FONGRASCALE HOE LIPESA 9184
VENTAJAS
Mayor producción de jugo y
jarabe.
Alto flujo de vapor
reaprovechable. Precio más Cómodo
Menor tasa de deposición. Dosificación baja
Mejor Grados Brix de jugos y
jarabe Baja viscosidad del inhibidor
Calidad de incrustaciones suaves
y duras de remover.
DESVENTAJAS
Mayor horas perdidas por
Elaboración
Precio más alto Menor producción
Alta viscosidad Mayor tasa de deposición
Alta dosificación del inhibidor Incrustaciones muy duras y
complicadas
Baja trasmisión de calor
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
76
CAPÍTULO V: CONCLUSIONES
5.1 Se ha evaluado dos inhibidores de Incrustación en el proceso de evaporación de
jugo clarificado en Agroindustrias San Jacinto S.A.A; de tal forma que, se
obtuvieron los mejores resultados para el inhibidor de incrustaciones
FONGRASCALE HOE, logrando ser más capaz y eficiente durante la operación de
los evaporadores.
5.2 Se efectuó un balance de materia en el proceso de evaporación de la empresa,
consiguiendo que: con el uso del inhibidor FONGRASCALE HOE, se obtuvo
219.89 Tn/h de jugo clarificado y 45.86 Tn/h de jarabe, entre tanto con LIPESA
9184, se obtuvo 208.83 Tn/h de jugo clarificado y 42.91 Th/h de jarabe.
5.3 Se muestra en la Figura N°1 el diagrama de flujo del sistema de evaporación de
jugo clarificado del ingenio San Jacinto señalando las zonas de aplicación y
dosificación del inhibidor de incrustaciones.
5.4 Se estimó la tasa de deposición promedio en cupones en el sistema de evaporación
de jugo clarificado por cada periodo evaluado, resultando de 3.498 mg/cm2*día para
LIPESA 9184 y 3.083 mg/cm2*día para FONGRASCALE HOE.
5.5 Se evaluó el Brix en el sistema de evaporación, logrando obtener valores más altos
con FONGRASCALE HOE, como en el caso de jarabe que presentó un °Bx de
65.47, caso contrario, para LIPESA 9184 que fue de 62.56.
5.6 Se determinó la eficiencia de evaporación para evaluar el comportamiento de cada
inhibidor en el proceso, resultando eficiencias de 76.57% con el inhibidor
FONGRASCALE HOE y de 76.48% para LIPESA 9184.
5.7 Se obtuvieron valores promedios de transporte de dureza para cada inhibidor de
incrustaciones, resultando en 104 % para FONGRASCALE HOE y en 102 % para
LIPESA 9184.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
77
5.8 Se estimó la calidad de las incrustaciones formadas obteniendo que, con LIPESA
9184, fueron más gruesas y duras tanto en los pre evaporadores 1 y 2 como en los
meladores 6 y 8, debido a la gran cantidad de materia extraña que presentó el jugo
mezclado en el período de molienda, por ello la remoción fue bastante dura-
complicada y difícil; mientras que, la limpieza con FONGRASCALE HOE fue
menos complicada, salvo en el Pre-2, donde la calidad de la incrustación fue dura y
complicada, en el resto de los equipos no se tuvo muchos inconvenientes, ya que la
remoción varía entre suave y complicada. Asimismo, se determinó los días de
operación de los cuerpos, resultando que, con FONGRASCALE HOE registró un
promedio de 7 días de operación en los Pre-evaporadores y 9 días en los meladores,
mientras que con LIPESA 9184 solo 6 y 8 días de trabajo respectivamente.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
78
CAPÍTULO VI: RECOMENDACIONES
6.1 Se recomienda continuar con el uso del inhibidor FRONGRASCALE HOE a una
dosis menor, con la finalidad de incrementar la eficiencia del producto y reducir los
gastos por paradas de limpieza.
6.2 Otra de las recomendaciones es de procurar uniformizar los períodos de molienda
con cada inhibidor en la estación de evaporación para una mejor evaluación y
obtención de resultados de comparación.
6.3 Se considera importante evitar lo máximo posibles paradas frecuentes y de corta
duración en los molinos, ya que no permiten la operación continúa de los
evaporadores generando un aumento en la intensidad de la incrustación.
6.4 Las partículas de lodo en el jugo clarificado que pasan a la estación de evaporación,
puede ser evitadas mejorando la clarificación con agentes floculantes.
6.5 En cuanto a la calidad de la limpieza, es bueno señalar que cuando el evaporador no
ha sido limpiado correctamente, la formación de incrustaciones es substancialmente
mayor y más rápida, es por eso necesario mantener los cuerpos bajo un programa de
operación y limpieza adecuada.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
79
CAPÍTULO VI: REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Arca, M.P., y Esparza, R. (Ed). (1986). Haciendo azúcar. U.S.A, Miami: Acra
Corporation, Vol. 5.
Arca, M.P., y Esparza, R. (Ed). (1988). El consultor. U.S.A, Miami: Acra Corporation,
Vol. 5.
Batulé, E. (1990). Evaporación. Serie azucarera 11.
Blanco, J., y Francisco, J. (1997). Aprovechamiento energeticico en la estación de
evaporación de un central azucarero por empleo de magnetizadores. (Trabajo
de investigación). Universidad de Pinar del Río, Cuba.
Firdissa, T. (2012). Design and Optimization of Molasses Treatment Plant to Reduce
Scale Formation in Ethanol Production. Thesis work: 17-24.
Großmann, D. y Peláez, M. (2006). Remoción y prevención de incrustaciones en las
fábricas productoras de azúcar de caña., Germany: Laboratorios KEBO.
Guzmán, M. H. (2015). Manejo de cupones de Corrosión e incrustaciones en sistemas
de enfriamiento (Informe). Lipesa.
Honig, P. (1953). Principles of sugar technology. USA, New York: Elsevier Publishing
Company.
Hugot, E. (1986). Handbook de la Ingeniería de la Caña de Azúcar. U.S.A, New York:
Elsevier Science.
Ingenio azucarero San Javier I.F.A.I. Operación de evaporadores. Cuba: Instituto de
Fomento Agropecuario e Industrial, Cap. 6.
Kahsay, A., y Gabbiy, N. (2015). Characterization and Effects of Scale Formation on
Heat Transfer System of Multiple-Effect Evaporator Units in Cane Sugar
Industry. J Chem Eng Process Technol, 255(6), 1-7.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
80
Manrique, J. D., y Rangel, N. (2010). Estudio sobre la formación de incrustaciones por
acumulaciones de depósitos minerales dentro de la tubería de producción,
remoción y prevención. (Proyecto de pre grado). Recuperado de
https://issuu.com/jonathanbarrios/docs/estudio_sobre_la_formacion_de_incru
Mc Cabe, W., Smith, J. y Harriott, P. (1998). Operaciones Unitarias en Ingeniería
Química. España: Mc Graw Hill.
Opción Energy. Desincrustación con ioncal. Recuperado de
https://www.opcionenergy.es/productos-y-servicios/productos/tratamiento-de-
aguas/
Ramos A. (2012). Proceso de elaboración del azúcar de caña. Colombia, Cali.
Tecnicaña.
Rein, P. (Ed.). (2012). Ingeniería de la caña de azúcar. Alemania, Berlín: Bartens.
Salazar, C. (2003). Evaluación del Antiincrustante Nalco 5596 (Informe de trabajo de
investigación). Agroindustrias San Jacinto S.A.A., San Jacinto, Perú.
Sánchez, A. (2002). Balance de materiales y balance térmico del Ingenio Laredo (Tesis
de Grado). Perú, Laredo.
Yu, H., y Sheikholeslami, R. (2009). Composite Fouling on Heat Exchange Surface in
Australian Sugar Mill Evaporator. Heat Transfer Engineering, 30(13), 1033-
1040.
Yupanqui, A. R. (2015). Evaluación energética del sistema de evaporación de una
planta azucarera (Tesis de grado). Universidad Nacional José Faustino Sánchez
Carrión, Huacho, Perú.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
81
CAPÍTULO VII:
ANEXOS
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
82
Fuente: Ramos A. (2012). Proceso de elaboración del azúcar de caña. Tecnicaña: Cali, Colombia
Anexo A. Diagrama de flujo del proceso de fabricación de azúcar de un ingenio
Figura 12. Diagrama de flujo del proceso de fabricación de azúcar de un ingenio.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
83
Anexo B. Diagrama de bloques del proceso de fabricación de azúcar de San Jacinto.
Fuente: Elaboración propia
Floculante 7-8
ppm base jugo
Melaza
ENVASADO
ENCALAMIENTO
Recepción y Pesado
Preparación
MOLIENDA
Jugo Mezclado
Bagazo
Pesado
2ºCALENTAMIENTO
CLARIFICACIÓN Filtración
EVAPORACIÓN
COCIMIENTO
CRISTALIZACIÓN
CENTRIFUGACIÓN
AZÚCAR
SECADO
CALDERA Vapor
Torta
Jugo Filtrado
Lodo de
Cachaza
CAÑA INDUSTRIAL
Sacarato de Calcio 8 °Be
Vapor Vegetal 1
Vapor de
Escape
Vapor Vegetal 1
1ºCALENTAMIENTO 75-80ºC
103-105ºC
Vapor Vegetal 2
Destilería
Figura 13. Diagrama de bloques del proceso de fabricación de azúcar de la empresa
Agroindustrias San Jacinto S.AA.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
84
Anexo C. Estación de Evaporación.
Figura 14. Zona de evaporación de San Jacinto - Sistema de múltiple efecto.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
85
Anexo D. Cupones para medir la tasa de incrustación en el sistema de evaporación.
Figura 15. Partes de los cupones.
Figura 16. Cupones antes de ser instalados en el sistema de evaporación.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
86
Anexo E. Imágenes del desarrollo del proyecto.
Figura 18. Muestreo de jugo
concentrado del evaporador 4.
Figura 17. Punto de muestreo de jugo clarificado.
Figura 19. Análisis de dureza en los jugos del sistema de evaporación.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
87
Anexo F. Estado de los evaporadores antes y después de la limpieza mecánica.
INHIBIDOR LIPESA 9184
Figura 20. Preevaporador 1, antes y después de la limpieza mecánica con LIPESA 9184.
Figura 21. Evaporador 6, antes y después de la limpieza mecánica usando LIPESA 9184.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
88
Figura 22. Preevaporador 2, antes y después de la limpieza mecánica con LIPESA 9184.
Figura 23. Evaporador 8, antes y después de la limpieza mecánica usando LIPESA 9184.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
89
INHIBIDOR FONGRASCALE HOE
Figura 24. Pre evaporador 2, antes y después de la limpieza mecánica usando
FONGRASCALE HOE.
Figura 25. Evaporador 8, antes y después de la limpieza mecánica con
FONGRASCALE HOE.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
90
Anexo G. Incrustación en los cupones.
Figura 26. Incrustación
usando LIPESA 9184. Figura 27. Incrustación con
FONGRASCALE HOE.
Figura 28. Cupones con incrustación.
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
91
Anexo H. Fichas técnicas de los inhibidores de incrustación
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
92
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
93
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
94
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
95
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
96
Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación
Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
Bibliot
eca d
e Ing
. Quím
ica
Top Related