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APLICACIÓN DE LA TECNOLOGÍA PINCH PARA UN
ESTUDIO DE INTEGRACIÓN ENERGÉTICA EN LA
ETAPA DE FRACCIONAMIENTO DE UNA INDUSTRI...
CONTENIDO
1.

INTRODUCCIÓN

2.

JUSTIFICACIÓN

3.

OBJETIVOS

4.

ANTECEDENTES

5.

MARCO TEÓRICO

6.

ANALISIS DE RESULTA...
INTRODUCCIÓN
Crisis energética
• Uso racional de la energía
• Aspectos ecológico y económico

Industrias de aceites y gras...
JUSTIFICACIÓN
Uso eficiente
de la energía

• Gastos energéticos
• Costos de operación

Mejoras en el
proceso

• Selectivid...
OBJETIVO GENERAL
Diseñar de una red de intercambiadores de
calor tipo placa en la sección de alimento a los
cristalizadore...
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Determinar los mínimos requerimientos de
calentamiento y enfriamiento en el proceso.

Diseñar la red...
Diseñar los lazos de control
de temperatura en las
corrientes críticas del
proceso.

Evaluar el impacto ambiental
del proy...
ANTECEDENTES
Técnicas de separación
• Solventes (Hexano, Acetona, Isopropil, Alcohol, etc.)
• Adición de un detergente y c...
MARCO TEÓRICO
Fraccionamiento en seco

Tecnología Pinch
Intercambiadores de
calor tipo placa
FACULTAD DE INGENIERÍA
Aceite de palma
Composición

• 40-48% ácidos grasos saturados
(palmítico)
• 37-46% ácidos grasos monoinstaurados
(oleico)
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Proceso de fraccionamiento en seco
Materia
prima

Fundido

Cristalización

Separación

Oleína

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Cristalización

Enfriamiento
• Agitación
• Temperatura
• Tiempo de
cristalización

Nucleación
• Polimorfismo
• Intersolubi...
Tecnología Pinch
Métodos de
optimización e
integración de
calor
HRAT y EMAT
Método de diseño
Pseudo-Pinch
(PPDM)

Método f...
Pasos del análisis pinch
Escoger la temperatura mínima de aproximación
Construcción del diagrama de intervalos de temperat...
Intercambiadores de calor tipo
placa
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• Atractivas cuando los costos de
materiales son altos
• Fáciles al realizar...
OPTIMIZACIÓN DE LA RED

Un calentador de
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ANÁLISIS DE RESULTADOS

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SIN ENFRIADOR

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ANÁLISIS COSTO- BENEFICIOS
CONSUMO TOTAL KW/ MES
Diciembre 2009
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ANÁLISIS COSTO- BENEFICIOS

% de consumo mensual de lo IC de tubo y coraza

4%

96%

consumo de intercambio de calor

cons...
ANÁLISIS COSTO- BENEFICIOS
COMPARATIVO DEL CONSUMO ENERGÉTICO
Consumo sin la integración

Consumo con la integración

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Evaluación de costos del consumo energético
Costo del consumo sin la

Costo del consumo con la

integración energética $

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ANÁLISIS DEL IMPACTO AMBIENTAL
El ahorro energético neto en el enfriamiento fue 5769Kw/mes
convirtiendo esta cantidad de e...
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Aplicación de la tecnología pinch para un estudio de integración energética en la etapa de fraccionamiento de una industria de aceites y grasas de barranquilla

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Les comparto la presentación que realizamos mi compañera de proyecto de grado y yo sobre la aplicación de la tecnología pinch para optimizar el uso de la energía en una industria de aceites y grasas.

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Aplicación de la tecnología pinch para un estudio de integración energética en la etapa de fraccionamiento de una industria de aceites y grasas de barranquilla

  1. 1. APLICACIÓN DE LA TECNOLOGÍA PINCH PARA UN ESTUDIO DE INTEGRACIÓN ENERGÉTICA EN LA ETAPA DE FRACCIONAMIENTO DE UNA INDUSTRIA DE ACEITES Y GRASAS DE BARRANQUILLA YOHANA PATRICIA MENDOZA ROBLES ESTEFANY MARÍA YEPES GUILLEN DIRECTOR: ING. MELANIO CORONADO CO-DIRECTOR: ING. ALFONSO MORENO FACULTAD DE INGENIERÍA
  2. 2. CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN 2. JUSTIFICACIÓN 3. OBJETIVOS 4. ANTECEDENTES 5. MARCO TEÓRICO 6. ANALISIS DE RESULTADOS 7. CONCLUSIONES 8. BIBLIOGRAFIA FACULTAD DE INGENIERÍA
  3. 3. INTRODUCCIÓN Crisis energética • Uso racional de la energía • Aspectos ecológico y económico Industrias de aceites y grasas • Calidad y competitividad Optimización energética • tecnología Pinch (Hohmann 1971) FACULTAD DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA
  4. 4. JUSTIFICACIÓN Uso eficiente de la energía • Gastos energéticos • Costos de operación Mejoras en el proceso • Selectividad de la cristalización • Calidad del producto Relación Universidad Industria • Aplicar nuestros conocimientos • Adquirir experiencia en procesos reales FACULTAD DE INGENIERÍA
  5. 5. OBJETIVO GENERAL Diseñar de una red de intercambiadores de calor tipo placa en la sección de alimento a los cristalizadores en la etapa de fraccionamiento físico de una industria de aceites y grasas de Barranquilla haciendo uso de la tecnología Pinch con el fin de reducir los costos energéticos. FACULTAD DE INGENIERÍA
  6. 6. OBJETIVOS ESPECIFICOS Determinar los mínimos requerimientos de calentamiento y enfriamiento en el proceso. Diseñar la red de intercambiadores de calor tipo placa. Determinar el área de transferencia de los intercambiadores de calor tipo placa. Realizar un estudio comparativo entre el consumo energético actual de la planta y el proyectado cuando se realicen las respectivas modificaciones al proceso. FACULTAD DE INGENIERÍA
  7. 7. Diseñar los lazos de control de temperatura en las corrientes críticas del proceso. Evaluar el impacto ambiental del proyecto Evaluar los costos de las inversiones requeridas. FACULTAD DE INGENIERÍA
  8. 8. ANTECEDENTES Técnicas de separación • Solventes (Hexano, Acetona, Isopropil, Alcohol, etc.) • Adición de un detergente y centrifugación • Fraccionamiento seco Fraccionamiento en seco • Cristalización parcial • Filtración Aplicación de la Tecnología pinch • Procesos de refinación en Ceval Alimentos S. A. de Brasil FACULTAD DE INGENIERÍA
  9. 9. MARCO TEÓRICO Fraccionamiento en seco Tecnología Pinch Intercambiadores de calor tipo placa FACULTAD DE INGENIERÍA
  10. 10. Aceite de palma Composición • 40-48% ácidos grasos saturados (palmítico) • 37-46% ácidos grasos monoinstaurados (oleico) • 10% ácidos grasos poliinsaturados Características • Triglicéridos con distintos puntos de fusión (-50 y 70º C) Aplicaciones • Aceite de freír o aliñar, margarinas • Producto añadido a helados, jabones, etc • Producción de biodiesel FACULTAD DE INGENIERÍA
  11. 11. Proceso de fraccionamiento en seco Materia prima Fundido Cristalización Separación Oleína Estearina FACULTAD DE INGENIERÍA
  12. 12. Cristalización Enfriamiento • Agitación • Temperatura • Tiempo de cristalización Nucleación • Polimorfismo • Intersolubilidad FACULTAD DE INGENIERÍA Crecimiento de cristales • núcleos presentes • Curva de cristalización
  13. 13. Tecnología Pinch Métodos de optimización e integración de calor HRAT y EMAT Método de diseño Pseudo-Pinch (PPDM) Método flexible de diseño Pinch (FPDM) Método de diseño del principio de compensación Definición Objetivos Aplicacio nes Metodología que comprende una serie de técnicas estructuradas que permiten aplicar el primero y segundo principio de la Termodinámica al análisis de la energía térmica disponible en un sistema Reducción del costo de capital Redes de recuperación de calor Minimización del costo de la energía Sistemas de separación Disminución de emisiones contaminantes Sistemas de remoción de desechos Optimación del uso del agua Sistemas de calor y potencia Mejoramiento de la operación y de la producción Sistemas de servicios auxiliares FACULTAD DE INGENIERÍA
  14. 14. Pasos del análisis pinch Escoger la temperatura mínima de aproximación Construcción del diagrama de intervalos de temperatura Construcción del diagrama de cascada Calcular el número mínimo de intercambiadores de calor Diseñar la red de intercambiadores de calor. Estimación del área de transferencia de calor. FACULTAD DE INGENIERÍA
  15. 15. Intercambiadores de calor tipo placa VENTAJAS • Atractivas cuando los costos de materiales son altos • Fáciles al realizar mantenimiento • Bajas temperaturas de aproximación, tan bajas como de 1⁰C • Flexibilidad • Apropiados para materiales viscosos • El factor de ensuciamiento tiende a ser significativamente bajo FACULTAD DE INGENIERÍA
  16. 16. OPTIMIZACIÓN DE LA RED Un calentador de aceite –vapor un economizador de calor aceite- aceite FACULTAD DE INGENIERÍA un enfriador aceite- agua de enfriamiento
  17. 17. FACULTAD DE INGENIERÍA
  18. 18. ANÁLISIS DE RESULTADOS DATOS COMPLETO SIN SIN ENFRIADOR ECONOMIZADOR Área del eco (m2 ) 16 - 95 No de platos eco 149 - 864 Área del cal (m2 ) 2 5 2 No de platos cal 15 42 22 Flujo de vapor 111.22 342.34 161.68 Área del enf. (m2 ) 11 50 - No de platos enf. 96 453 - Flujo de agua (Kg/h) 4792.2 24315.9 - Área total (m2 ) 29 55 97 (Kg/h) FACULTAD DE INGENIERÍA
  19. 19. ANÁLISIS COSTO- BENEFICIOS CONSUMO TOTAL KW/ MES Diciembre 2009 1631540 Mayo 2010 1571113 Junio 2010 1510685 Promedio 1571113 % MENSUAL DE CONSUMO DE LOS IC DE TUBO Y CORAZA Promedio planta 1571113kw/mes Promedio IC de tubo y coraza mes Porcentaje mes 60427kw/mes 3.85 % FACULTAD DE INGENIERÍA
  20. 20. ANÁLISIS COSTO- BENEFICIOS % de consumo mensual de lo IC de tubo y coraza 4% 96% consumo de intercambio de calor consumo total planta FACULTAD DE INGENIERÍA
  21. 21. ANÁLISIS COSTO- BENEFICIOS COMPARATIVO DEL CONSUMO ENERGÉTICO Consumo sin la integración Consumo con la integración Ahorro energética KW/ mes energética KW/ mes energético KW/ mes Calentamiento Enfriamiento Acumulado 80000 40236 20191 60427 Calentamiento Enfriamiento Acumulado 28740 14422 43162 11496 5769 17265 COMPARATIVO DEL CONSUMO ENERGÉTICO 70000 60000 50000 40000 30000 SIN OPTIMIZAR 20000 OPTIMIZADO 10000 0 CALENTAMIENTO ENFRIAMIENTO FACULTAD DE INGENIERÍA
  22. 22. Evaluación de costos del consumo energético Costo del consumo sin la Costo del consumo con la integración energética $ integración energética $ 7472400 Calentamiento Enfriamiento 3749834,4 11222234,4 acumulado Calentamiento Enfriamiento Acumulado 10340652 5189194 15529845,9 Costo total de inversión Costo total de inversión $45000000 Ahorro total del consumo mes Retorno de la inversión $4307612 11 meses FACULTAD DE INGENIERÍA
  23. 23. ANÁLISIS DEL IMPACTO AMBIENTAL El ahorro energético neto en el enfriamiento fue 5769Kw/mes convirtiendo esta cantidad de energía se tiene: 5769Kw/mes*(0.495 Kg de CO2 /kw) = 2856 Kg de CO2 Ahora esta cantidad en número de árboles es igual: (2856 Kg de CO2 /20 árboles)= 143 árboles al mes en un año 1713 El ahorro energético neto en el calentamiento fue 11496Kw/mes convirtiendo esta cantidad de energía se tiene 5690 Kg de CO2 en un año la cantidad de árboles al año será igual 3414 árboles. FACULTAD DE INGENIERÍA
  24. 24. FACULTAD DE INGENIERÍA
  25. 25. FACULTAD DE INGENIERÍA

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