utilización eficiente del vapor de agua en el proceso de
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UTILIZACION EFICIENTE DEL VAPOR DE AGUA EN EL PROCESO DE
PRODUCCION DE AZUCAR EN EL INGENIO RIOPAILA S,A,
JOSE ANTONIO VALDERRANA
DIE6O JOSE LLANOS LOPEZ
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CORPORACION UNI VERSITARIA AUTONOIIA DE OCCIDENTE
DI VISION DE INGENIERIAS
PROGRMA I NGENI ERI A IIECANI CA
t.991
UTILIZACION EFICIENTE DEL VAPOR DE AOUA EN EL PROCESO DE
PRODUCCION DE AZUCAR EN EL INGENIO RIOPAILA S,A.
JOSE ANTONIO VALDERRAHAIt
DIEGO JOSE LLANOS LOPEZ
Proyecto de grado presentadoen cumplimiento de los niqui-sitos exigidos por la materiapr'oyecto de gnado,
Director: 6ERARD0 CABRERAIng, llecánico (U.V),
CALI
CORPORACION UNI VERSITARIA AUTONOMA DE OCCIDENTE
DI VISION DE INGENIERIAS
PROGRANA I N6ENI ERI A IIECANI CA
r,99r
r6/l tgVI+S U
I,t, I
Nota de Aceptación:
Aprovado pon el comité de tnabajode proyecto de grado en cumplimien-to de los nequisitos exigidos por laCorporación Universitaria Autónomade Occidente para optar el título deIngeniero flecánico.
sidente de
Cali, 0ctubre 24 de 1 .99 I
AoRADECINIENTOS
Los autores expresan sus agradecimientos a aquellas personas que
intenvinieron en el pnoceso de planeación y desarnollo del proyecto que
hoy se ofrece a la sociedad Colombiana al otorgarnos el titulo de
I ngenienos llecánicos:
A GERARDO CABRERA, 1.f1. Profeson de la Corponación Universitaria Autó-
noma de Occidente, prognama Ingeniería llecánica y Dinector del Pro-
yecto, por sus invaluables apontes y dedicación dunante el desannollo de
la carrena y del pnoyecto.
A lNGENl0 RIOPAILA S.A. Empnesa en la que ha sido desanrollado el pno-
yecto, por la disponibiladad e intenés prestado par'a su ejecución.
A DARI0 VALENCIA S, l.l. Gerente de Producción del Ingenio Riopaila 5.A.
que por su confianza en el ingeniero Colombiano, nos permitió reali-
zar el proyecto en las instalaciones de la empresa.
iii
A FEDERIC0 LUNA R, l.Q. Superintendente de la División Industrial del
Ingenio Riopaila 5.A, por pnestar desinteresada e incondicionalmente
todos los servicios utilizados para el desanrollo técnico y de pnesen-
tación del pnoyecto,
Al siguiente personal técnico del Ingenio Riopaila S,A.
ALFONSO VILLEGAS Jefe Dpto. Control Industrial.
CARLOS VALENCIA KAFURI Jefe Dpto, Eléctrico.
ALVARO WHITE DEL CARPIO Jefe Sección llicros,
ALBERTO ESCOBAR N Dibujante Dpto. Planeación flantenimiento.
HARDANNY CASTRO V
OSCAR AoUDELO
Por los aportes y apoyo ofrecido,
la nealización de éste proyecto.
Jefe Dpto. Proyectos.
Jefe Sección Diseñ0.
iV
sin los cuales no hubiese sido posible
A Señores Supervisores,Openarios y personal obrero de la División Indus-
trial, por la colabonación para el conocimiento pr'áctico del proceso de
elaboración de azúcar.
A la Corporación Universitaria Autónoma de Occidente, por ser el ente f Í-
sico en cuyas aulas se nos impartieron los conocimientos, que hoy con-
f irmamos con nuestro proyecto de grado que comienza como un sueño y
tenmina en realidad.
A los profesores que en el transcurso de nuestra carrera nos compartie-
rón sus conocimientos técnicos.
A todas aquellas personas que de una u otna forma colaboraron en el de-
sarrollo del pnoyecto.
V
DEDICATORIA
Todo el esfuerzo conjugado en éste proyecto lo dedicamos a:
Nuestnos padres:
Eduardo Valderrama
llaria Ruth tsenitez
Luis Hennando Llanos L, (q.e.p.d).
Nancy Alicia López 11,
Por sen ellos pensonas que nunca pendieron la fé, ra espenanza y laconf ianza en el logro alcanzado, para lo cual en todo momento estuvieron
a la espectativa pana ofrecernos su ap0y0 incondicional.
con gran amor y afecto a mi esposa y amiga Esperanza, que entendiendo
el pnopósito de mis estudios sopor'tó con paciencia, resignación y coraje
todas las situaciones buenas o advendsas. La que en momentos de cnisis
no vaciló en dar la voz de aliento y espefanzaparc un futuno mejor.
VI
A nuestras amistades:
Fieles testigos de nuestros propósitos y penunias:
Esperanza
0nlando
Jhon Fredy
Claudia Patricia
Angélica llaria
Ricardo
Ale jandro
Ruth t1ary
Jaime.
vii
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oTABLA DE CONTENIDO
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v |NTRODUCC|oN .,,....,. ......,.I
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\t)i-\ I. CONSUIIO Y PRODUCCION DE VAPOR EN LA PLANTA ...,....,.........,5
\f-\--s
2. BALANCE DE MASA EN EL PROCESO DE FABRICACION DE AZUCAR
t CRUD0 . 10
L. i
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S z.t BALANCE DE rlASA EN EL pRocESo DE TRATAIITENTo ..,...,,,18\'
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C\. 2.1 .l Balance de masa en molinos ...... ... ..,...,................. I IN\\t 2.1.2 Balance de masa en la estación de purif icación .............,.21
\¡
\N 2.1.2.1 Balance de masa en el tanque de jugo encalado ,.,.,,..,.......................23\i\
2.1.2.2 Balance de masa en los clanif icadores de jugo encalado .....,......,.24
2.1 .2.3 Balance de masa en los f iltros de cachaza ................ ......26
pá9,
-\
viii
pág
2.1,2.4 Balance de masa en los clarificadones de jugo filtrado ................27
2.1.3 Balance masa en evaponadones ,........29
2,1.4 Balance masa en los clarif icadores de meladura ..........,..35
2.2 BALANCE DE MASA EN EL PROCESO HTII . ,. . ,..,36
2.3 BALANCE DE NASA EN EL PROCESO DE COCIIIIENTO . 40
2.3.1 Balance de masa en tachos de masa A.,.,.....,,.,,,, ...................42
2.3.2 Balance de masa en tachos de masa B .......,......,. ...................46
2.3.3 Balance de masa en tachos de masa C ..........,..... ...................49
2.3:4 Balance de masa en tacho de cnistal ..................52
3 BALANCE DE MASA EN EL PROCESO DE FBRICACION DE AZUCARREFINADA . , ,...55
3 I tsALANCE DE I1ASA EN TANOUES DE DERRETIDO. ..57
3.2 BALANCE DE MASA EN CLARIFICADORES DE LICOR DERRETIDO...,., .58
3.3 BALANCE DE NASA EN TANQUES DE TRATAIIIENTO ......,... ..,. 59
Universiriud iuirrr¡onio dú Oddoffh
0¡0ru iill;¡'teio
ix
' pág
3.4 BALANCE DE MASA EN LOS AUTOFILTROS .............59
3.5 BALANCE DE IIASA EN TACHOS DE REFINO .. ...,. ., . . 6 I
3.5.1 Balance de masa en tachos de masa la .,,.,,,.....,, ,.....,...,...,..,.64
3.5.2 Balance de masa en tachos de masa 2a .............. ...................73
3,5.3 Balance de masa en tachos de masa 3s ............. ...................75
3.5.4 Balance de masa en tachos de masa 4e .............. ...................77
3 6 BALANCE DE MASA EN CENTRIFUGAS DE REFINO..... . .,....79
4. BALANCE DE VAPOR EN EL PROCESO DE ELABORACION DE AZUCAR ....90
4.1 ANALISIS DE ENERGIA EN DISPOSITIVOS OUE CONSUIIEN VAPOR
DTRECTo ...,,,......96
4.1.1 Anállsls de energla en tunblnas de vapor ........,97
4.1.1.1 Análisis de energía en trubinas de molinos .......... ..,....105
4.1,l. l.l Verif icación del pequeño aporte que cr"ea el cambio de
enengÍa cinética en la generación de potencia en una turbina
de vapor ,..,,1 l0
pag
4.1.1.2 Análisis de energÍa en turbinas de generadones eléctnicos ......112
4.1.1.3 Análisis de energÍa en turbina de bomba agua alimentacióncalderas ........125
4.1.2 Anállsls de energfa en válvula reductora de prestón ,.,tjl
4.1.3 Análisis de energÍa en dispositivos de calentamiento ...................132
4.1.3.1 Análisis de energia en calentadores de cnudo de castilla ..........136
4.1.3.2 Análisis de energia en calentador de agua......... ..........146
4.1.3.3 Análisis de energia en tanques de derretido........,.,......... , ......149
4.1.3.4 Análisis de energÍa en tanques jarabe a Colombina,......,.,.....,.,."15J
4.1.4 Consumo de vapor en los eyectores pana vacio .............,. 157
4.1.5 Análisis de energia en secadoras de azúcar .........,..........164
4.1.6 Consumo de vapor directo en varios ......,..,,,.,,. 16g
' 4.2 ANALISIS DE ENRGIA EN DISPOSITIVOS OUE CONSUIIEN VAPOR DEESCAPE , ..,..,. .. .169
4.2.1 Balance de vapor de escape en el departamento gener^ación devapor .........,.,.,...170
XI
pag.
4.2.1.1 Análisis de energÍa en el desaireador ......,..172
4.2.2 Balance de vapor de escape en el departamento de elaboración .176
4.2.2.1 Análisis de energÍa en los evaporadores............ .............178
4.2.2.2 Análisis de energia en el calentador de meladura ...,...,........,..,...,,212
4.2.2.3 Análisis de enengia en la estacion HTM ....,...., .......,.......,2lrs
4.2.2.4Análisis de ener'gia en los clarlf tcadores de nef lneria ................22g
4.2.2.5 Análisis de enengia en los tanques de tratamiento ..,231
4.2,2.6 Consumo de vapor en los autof iltros
4.2.2.7 Análisis de energia en tanque de precalentamiento de crudo245
4.2.3 Consumo de vapon de escape en la sección de Destileria ..,............247
4,5 ANALISIS DE ENERGIA EN DISPOSITIVOS OUE CONSUIIEN GASES ..,..247
4.3.I Análisis de enengía en calentadones de jugo ....................249
4,3.2 Análisis de energÍa en tachos de crudo .,,....,...250
4.3.3 Análisis de energía en tachos de nef ino ...,....253
5 PRODUCCION DE VAPOR EN CALDERAS ..,..,..,. ,,.,,,..,.255
xii
pá9,
5,I EFICIENCIA REAL IN EL SISTEI1A GENERACION DE VAPOR ...,,,..,..,..,..,,.257
5.1. I Poder calonf f lco de un combustlble .......... .... ...258
5.1.1.I Poder calorÍf ico del bagazo ,,.............. ..............259
5.1.1.2 Poder calorÍf ico del cnudo de Castilla ............. ................265
5 2 OBTENCION DE LA EFICIENCIA REAL DEL SISTEIIA GENERACION DE
VAPoR ..................267
tI
5 3 GENERACIONDE VAPOR PROMEDIO EN EL AÑO I,989 .... .,,. ...280
5 4 CICLO DE POTENCIA DEL VAPOR DE AGUA EN LA PLANTA DEL
IN6ENIO 284
6. PERDIDAS DE CALOR EN LA TUBERIA DE DISTRUIBUCION DE VAPOR ,..294
6.I FLUJO DE CALOR COI1EINADO UNIDINENSIONAL Y UNIFORIIE ATRAVES DE PAREDES DE CILINDROS CONCENTRICOS ... .........,.............294
6.1.1 Coef iciente combinado de transferencia de calor porconvección y radiación ........... ......,....298
xiii
pag.
6.1.2 Coeficiente de convección fonzada intenna a la tuberiaconductora de vapor ..........303
6 2 ECUACION DE PERDIDAS DE CALOR APLICADA PARA EL IÑGENIO
EN PARTICULAR 304
6.3 EJEIIPLO DE CALCULO DE PERDIDAS DE CALOR EN TUBERIACONDUCTORA DE VAPOR ,..305
6 4 PERDIDAS DE CALOR EN TUBERIAS CONDUCTORAS DE VAPOR EN
LA PLANTA DEL INGENIO 3I9
6,5 BALANCE ENRGETICO EN LA DISTRIBUCION DEL VAPOR DE AGUAPARA CONDICIONES PROMEDIO DEL AÑO I 989 ,316
7. CoNCLUSToNES .....320
7,1 TURBINAS DE VAPOR DE LOS MOLINOS . . .. .320
7.1.1 Velocidad del f lujo de vapor ...,.......322
7.1.2 Pér'didas de presión y temperatura desde las caldenas .,,..,.....,,......523
7.1.3 Eficiencia térmica de las turbinas
xiv
pag.
7.2 TURBINAS DE LOS GENERADORES ELECTRICOS ........ .........325
7.2.1 Velocidad del flujo de vapor ..,...,..,.525
7.2.2 Pérdidas de presión y temperatuna desde las calderas ................,326
7.2.3 Eficiencia térmica de las turbinas ..,......,........327
7.2.4 Calidad o titulación del vapor a la salida de la turbina ..............,..327
7.2.5 Eficiencia en la tnansmisión de potencia desde la turbinahasta el genenador eléctrico ............., ................328
7 3 TURBINA DE VAPOR DE LA BOMBA AGUA ALIMENTACION
CALDERAS ...........328
7.3.1 Velocidad del f lujo de vapor ....,......328
7,3,2 Pérdidas de presión y tempenatuna desde las calderas ..................329
7.3,3 Eficiencia ténmica de las turbinas ..................329
7,4 EYIPLEO DEL VAPOR DIRECTO CONO MEDIO DE CALENTAMIENTO...,..,.33O
7 5 EYECTORES DE VAPOR . ,.332
XV
pág
7 6 SISTEMA DE EVAPORACION CUADREPLE EFECTO ...,.........,334
7.6.1 Tempenatura del jugo en el sistema................ ..........,.........554
7,6.2 Funcionamiento en paralelo del primer efecto ....,,...,,....336
7.6.3 Comportamiento del sistema cuádnuple efecto de evaporación ..337
7.6.4 Distribución de temperatura entre el vapor de calentamientoen el primen efecto y los gases genenados en el sistema ..,..,.,.,,..,538
7.6.5 Area de transferencia de calor necesaria .....341
7.6.6 Evacuación de condensados ..............342
7.6.7 Agua disponible en el condensadon de los gases del últimoevaporador (NsS) .............344
7.7 PRECALENTAMIENTO DE CRUDO DE CASTILLA. .. . .344
7.8 INCONDENSABLES DE LAS CALANDRIAS DE LOS TACHOS DE CRUDO .345
7 9 EFICIENCIAN REAL EN EL SISTEI'1A GENERACION DE VAPOR .....,,,......348
XVI
pág
7.IO CICLO DE POTENCIA DEL VAPOR DE AGUA ... ..356
7.11 PERDIDAS DE CALOR ,..,,,358
8, RECOMENDACIONES 359
8 I SISTEIIA REDUCTOR DE VELOCIDAD EN LOS TURBOGENERADORES .359
8.2 TURBINA DE VAPOR DE LA BOMBA AGUA ALIMENTACION ACALDERAS .,....,,,..360
8 3 ENPLEO DEL VAPOR DIRECTO COIIO NEDIO DE CALENTAIIIENTO ..,.^362
8 4 SISTEIIA DE EVAPORACION CUADRUPLE EFECTO ....,.. .... 363
8.4.1 Venificaciones ..................,365
8.4.2 Instalación adecuadapara la recolección de condensados en unsistema múltiple de evaporación .......,...,.........365
8.4.3 Condiciones adecuadas de operación ...............371
8.4.4 Reducción de incrustaciones ...........377
xvi i
pag.
8.4.4.1 El aparato inonizador ...,..,..,.. ..........377
8,4.4.2 Adición de mateniales ,..,,...., ........,.379
8 5 INCONDENSABLES DE LAS CALANDRIAS DE LOS TACHOS DE CRUDO 380
8.6 EFICIENCIA TERMICA DEL SISTEMA GENERACION DE VAPOR ..,,.,........382
-¡- 8.6.l.l Inf luencia de la humedad del bagazo sobre la combustión en
ó,-)o las caldenas del ingenio
8.6.2a Temperatura agua de alimentación .....,..........391
8.6.2b Exceso de aine ..................393
8.6.2c Combustión incompleta............ .......394
8.6.2d Temperatura de gases en la chimenea ..........397
8.6.2e Purgas en la caldera ........i.....,..... .....398
8.6.2f Combustible no quemado ........... ......398
8.6.29 Transferencia de calor al exteri0n..........,..,.. ..................,.399
8.6.3 Llmpleza de los tubos ....400
,.
xviii
pag.
8] PERDIDAS DE CALOR ,......,...400
8.7.1 Espeson económico del aislante térmic0,............. .....,.......401
8.7.2 Péndidas de calor en la red de distnibución en el ingenio conaislante económico.,.............. .............416
8.7,3 Recuperación del capital invertido 418
8,8 BALANCE GENERAL DE VAPOR ..,..,,,...,..420^
8.9 TRA|IPAS DE VAPOR ............422
8.9.I Condensado f onmado en tubenía que transporta vapor dlrecto ....431
8.9.2 Condensado formado en tubería que transponta vapor de escape 433
8.9,2.1 Fórmulas para calcular la fonmación de condensado en tubosy recipientes cilindnicos de hasta 24" 6l cms) inclusive de
diámetno exterior (carga en régimen) ...,......,... ..............433
8.9,2.2 Fómulas para calculo de formación de condensado en tubosy reciplentes cllf ndricos con dlámetno mayor de 24" , tantoen instalaciones bajo techo como a la intemperie(canga en régimen) .........,... .........,...434
8.9.3 Ejemplo de cálculo de la formación de condensado en unatubenÍa que tnansponta vapor .........437
:=s-r,úÉ
xix
pag.
8.9.4 Mantenimiento e inspección de trampas de vapor .........441
8 IO INSTRUMENTOS DE I1EDICION DETERIORADOS .,.. . ,. . . 44I
8.I 1 INSTALACION DE MEDIDORES DE FLWO, TERI4OI"IETROS Y
TIANoMETRoS .......... .............442
NOIIENCALTURA
GLOSRIO
9 BIBLIOGRAFIA
XX
LSITA DE TABLAS
pá9,
Tabla 1: Balance de masa promedio del año 1.989 .....,,...............1 I
Fabla2: Factor de correción para el grado Brix ,.,,.,,,.,,,.,,....,.:,,.,......,,.,.,,....,,.,66
Tabla 3: Peso especÍf ico de soluciones de azúcar .....,........,...,,...68
Tabla 4'. Condiciones promedio de operación en el sistema de
evaporación cuádruple efecto del ingenio ...,............ ...179
Tabal 5: Area calórica necesaria en el sistema de evaporación .,,.,,,,....213
Tabla 6: Facton de fricción en tubería conductora de vapor .....................237
Tabla 7: Coef iciente de resistencia para válvulas y accesorios ............238
xxi
pag.
Tabla E: Poder calorÍf ico de de los componentes del bagazo .....'.'.".'... ".260
Tabla 9: Caracteristicas tÍpicas del crudo de Castilla ......,.....,............"...266
Tabla l0: Análisis de eficiencia en las calderas .........,..., .'.,268
Tabla I l: Estados que confonman el ciclo Rankine con
sobrecalentamiento de la planta del ingenio ,............,................289
Tabla 12: Parámetros de cálculo para el coef iciente convectivo libreexterno ""'3o l
Tabla l3: Pérdidas de calor en tuberÍas de vapor directo ,,...310
Tabla 14: Pérdidas de calor en tuberÍas de vapor de escape ...............,....31 3
Tabla 15: Velocidades recomendadas para el flujo de vapor.,,.,...,..........321
XXI I
pá9,
Tabla l6: Tolenancia penmisible del área calÓrica empleada con el
aumento del grado de incrustaciÓn en el CASO A
recomendado para el sistema de evaporaciÓn ........373
Tabla l7: Tolerancia permisible del área calórica empleada con el
aumento del gr^ado de incrustación en el CASO B
recomendado para el sistema de evaporaciÓn ........374
Tabla l8: Tolerancia permisible del área calórica empleada con el
aumento del grado de incrustación en el CA50 C
recomendado para el sistema de evaporación ....,...375
Tabla l9: Tolerancia permisible del área calorica empleada con el
aumento del grado de incrustación en el CASO D
recomendado pana el sistema de evaporación .,,.'376
Tabla 20: Espeson económico del aislamiento en la tuberias delingenio 417
Tabla2l: Diagnóstico de trampas para vapor del ingeni0....,,..,..,..,..........425
XXIII
pag.
Tabla 22: Dimensionamiento de trampas para vapor ,..,,.............................'426
Tabla23: Instrumentos deteriorados .....443
XXIV
LISTA DE FI6URAS
pag.
Figura I : Diagrama flolliere ,.,, I 0J
Figura 2: Factor de compresibilidad del vapon de agua "7 ......................119
Figura 3: Onavedad especif ica de hidrocarburos .,.140
Figura 4: Calor especif ico de hidrocarburos ...........144
Figuna 5: Desairead0r,..,....,.....
Figura 6: Aumento de punto de ebullición pana las soluciones deazúcar ........180
XXV
pag,
Figura 7: Exponente iso-entrópico para el vapor de agua ,..,240
Figura 8: Factor de expansión para f luÍdos compnesibles ...........,.............242
Figura 9: Sistema Generación-Vapor quemando bagazo (Referidoal Poder Caloríf ico Superior; PCS) ...,,..,. ,274
Figura l0: Sistema Generación-Vapor quemando bagazo (Referidoal Poder CalonÍf ico Neto; PCN) ....,.... ........276
Figuna I l: Sistema Generación-Vapor quemando bagazo y cnudo de
Castilla (Referido al Poder Caloníf ico Superion; PCS) ,,,..,..278
Figuna l2: Diagnama T-S ideal del ciclo Rankine consobrecalentam iento 286
Figura l3: Flujo de calor combinado unidimensional y unifonme a
través de panedes de clllndros concéntrlc0s .,,...,..,..,................295
Flguna I4: Relaclón entre 76VCOz base seca vs. %Exceso de alre ,....,....,.,,....551
xxvi
pag,
Figura l5: T' gases chimenea vs. %Ef ic.térmica para diferentes%vC,Oz . .. . .. ..,355
Figura l6: Determinación del espesor económico del aislante ...,....,..,'.403
xxvi i
LISTA DE ESOUEIIAS
pag.
Esquema l: Pnoceso de producción del azúcar 6
Esquema 2: Estación de tratamiento ........,13
Esquema 4: Sistema de extracción de ju90 ,.....,... .......20
Esquema 5: Estación de purificación .........22
Esquema 6: Evaporación en cuádnuple efecto ............,32
Esquema 7: Sistema de evaporación triple efecto viejo ..........37
xxvi i i
pag.
Esquema 8: Sistema de cocimiento de tres templas .,,...,..... ......41
Esquema 9: Proceso de ref inación del azúcar ........,..,56
Esquema l0: Balance de masa en tachos de ref ino .........,............62
Esquema I l: Estación desde clarificación refino hasta autoflltrado ,,,.84
Esquema 12: Balance de masa general .,.,,.87
Esquema l3: Distribución de vapor en deptos.Gen.vapor, llolinos, Gen,
Electricidad y Destileria ,.....,., .,..,,...,,,.,,,91
Esquema I 4: llustración de vapor de Escape y 6ases en eldepartamento de Elaboración ................ .........,...........92
Esquema l5: llustración de condensados en la planta ..,..,,,...,...94
llaivrnid*d lrt4nrrrno de tkci{clt¡0.rrrr fih¡i*1C
xxix
pag.
Esquema l6: Eyector condensante de dos etapas ..........,..... ......158
Esquema I 7: Vapor de esacape en el departamento GeneraciÓn de
vapor ,.,,..,.,..,,...,,,.,. I 7l
Esquema l8: Vapor de Escape en el departamento de ElaboraciÓn ......... 177
Esquema l9: CASOI; sist, de evaponación cuádruple efecto sinpre-evapoprador ....,...............182
Esquema 20: CASO 2; sist. de evaporación cuádnuple efecto conpne-evaporadon .. I 83
Esquema 2l: CASO lA de evaporación cuádruple ef ecto ,,'204
Esquema 22: CASO lB de evaponación cuádruple efecto .........205
Esquema 23: CASO lC de evaponación cuádruple efecto .........206
XXX
pag.
Esquema 24: CASO 2A de evaporación cuádruple efecto ........207
Esquema 25: CASO 28 de evaporación cuádruple efecto .,,.,208
Esquema 26: CASO 2C de evaporación cuádruple efecto ,.,,209
Esquema 27: Balance de energia en el sistema triple efecto deevaponación .............. 227
Esquema 28: Equipo para un ciclo Rankine con sobrecalentamiento .....285
Esquema 29: Balance de vapor general 317
Esquema 30: Distribución adecuada de temperatura en un sistemamúltiple de evaporación ....340
Esquema 3l: Evacuación de condensados en el sistema deevaporación actual del ingenio ................ ...............343
XXXI
pá9.
Esquema 52: Evacuación de incondensables en las calandrias delos tachos de crudo ..............346
Esquema 33: Sistema llarais parala evacuación de condensados en
un múltiple efecto ...,.....,......367
Esquema 34: Balance en el sistema de evaporación CASO Arecomendado ........... ...............,,378
Esquema 35: Evacuación de incondensables en calandrias a presión .,,381
xxxi i
LISTA DE DIAGRAI1AS DE FLWO
pag.
Diagrama de f lujo l: Balance de energÍa en sistema cuádrupleefecto de evaporación .....,.....185
Diagrama de f lujo 2: Balance de energÍa en sistema tnipleefecto de evaporación
Diagrama de f lujo 3: Análisis económico del aislamiento térmico ,.A07
218
xxxl I I
RESUIlEN
En síntesis, éste proyecto demuestra una vez más la poca importancia
técnica gue se le ha prestado a la generación y en especial a la
distribución del vapor de agua en nuestro medio industrial como medio
genenador de potencia y de calefacción. Pon lo cual se busca gestan una
nueva generación en la universidad Colombiana, en la que estudiantes
tengan un vínculo directo con la industnia paru el desarrollo de
soluciones o propuestas a problemas técnicos reales.
La solución a la poca importancia prestada a la genenación y distribución
del vapor de agua en nustras industnias, es la comprobación racional de
los costos económicos que implican las pérdidas de calor ya sea, en
ténminos de energÍa (por tnansferencia de calor), o en términos de masa
(condensados no recuperados).
Es esto pues lo que el presente proyecto busca, a través de lognan el
diagnóstico neal de la eficiencia de consumo de vapon en los dispositivos
XXXIV
consumidores mediante balance de masa y energía en el proceso de
producción de azúcan en el Ingenio Riopaila 5.A. fledida de eficiencia que
sená comparada ya sea, con la establecida por' el fabricante del
dispositivo, o en su defecto, por léctura técnica, para asi establecen las
diferentes conclusiones y recomendaciones necesarias.
XXXV
INTRODUCCION
El vapor es el medio ideal para transportar una gran cantidad de calor a
un punto de operación donde será utilizado. El uso eficiente del vapor,
comienza en la caldera y no tenmina hasta que el condensado caliente
retorna a la misma. La genenación y el tr'ansponte del vapor desde el
punto de vista económico, es uno de los factores más importantes de la
Industria azucaner'a. Hecho pon el cual es de vital importancia conocen
factores como:
- Condiciones del balance energético en el proceso de producción;
aquellos dispositivos que consumen vapor.
- Pérdidas de presión debido al mal dimensionamiento de la tubería.
- Pérdidas de calor pof un mal aislamiento térmico de la tuberÍa.
- Condiciones como se lleva a cabo la recuperaciÓn de condensados.
El presente proyecto constituye un anállsls térmico en la generaciÓn y
distribución del vapor de agua en el Ingenio Riopaila 5. A. Los parámetnos
desarrollados en las diferentes ecuaciones fueron extraidos
directamente de las condiciones de operaciÓn del lngenio.
En el capftulo I se anallzan los procesos principales, con los cuales es
posible la obtención del cristal de sacanosa (azúcar) a partir de la caña
de azúcar.
En el capitulo 2 y 3 se presenta el balance de masa en el proceso de
producción de azúcar crudo y refinada nespectivamente. Donde se
establece, para una molienda de caña, las cantidades aproximadas de las
diferentes materias (estados del jugo extraido de la caña) que
confonman el proceso. Balance que permitirá establecer un adecuado
balance de energia en cada dispositiv0 que consume vapor.
En el capítulo 4 se presenta el balance de energía parc cada uno de los
dispositivos que consumen vapor, análisis que permitirá establecer el
grado de eficiencia de comportamiento de cada dispositivo, siendo asÍ
posible establen companación ya sea; con la infonmación suministrada por
3
el fabricante o según la léctura técnica, para determinar las diferentes
conclusiones y recomendaciones indicadas en los capÍtulos 7 y Irespect ivamente,
En el capÍtulo 5 se presenta el análisis en la generaciÓn del vapor de
agua, basado en condiciones de eficiencia ténmica promedio en el año
1.989 en el sistema de generación de vapor y condiciones promedio de
producción de azúcar en el mismo añ0.
En el capÍtulo 6 se presenta la evaluación de pérdidas de calor en la red
de distribución del vapor en la planta que, permitirá determinar qué
cantidad de calon se piende nepecto al generado en el sistema generación
de vapor, pana determinar asi el grado de eficiencia de transporte del
vap0r.
Se recomienda que dunante la lectuna del proyecto, se consulten la
nomenclatura, los esquemas, las tablas, las f iguras y el glosario anexado
que aparecen durante el desarrollo del mismo, lo que permitirá enfocar
de una manera práctica el proceso de elaboración del cristal de azúcar.
Es de importancla conslderar que, pese al esfuerzo entregado al
desarrollo del proyecto, éste queda sometido a análisis más profundos
4
que harán de é1, en forma gradual, un modelo matemático para generar
balances de masa y energÍa en la inustria azucarera.
I, CONSUIIO Y PRODUCCION DE VAPOR EN LA PLANTA
El crlstal de azucar se obtlene cle la caña dulce, a través cle un proceso
que comprende los slgulentes procesos prlnclpales:
- Extracclón del jugo
- Purificación del jugo
- Evaporaclón clel Jugo
- Purlf lcaclón de la meladura
- Crlstallzaclón de la meladura
- Centrlfugaclón de la masa
- Secado del azúcar
Para efecto del proceso secuenclal se presenta el Esguema L
En las anteriores estaciones principales, es indlspensable dlsponer de
grandes cantldades de energia en forma cle calor. Aclemás hay gue
utillzar energia mecánica para la extracción del jugo y la
6
uülF WS'I¡V
¡D l¡lH)
3 phl
0v
Y(Irm4{el¡l
=|!l¡llz
{e=otrlJ{F
Loor=N@
oEÉ{tttIJ
=tttft
croE'c'ooIJoLo-
oEo5e,ol¡¡
7
necesldad cle utlllzar energla eléctricapara actlvar dlferentes equlpos en
la fábrica. Las anteriores formas de energia se hacen poslbles graclas al
vapor de agua generado medlante la combustlÓn del bagazo en un equlpo
aproplado cle calcleras, En el lngenlo se obtlene vapor sobrecalentado a
condlclones Intermedlas cle 170 pslg, y 465 " F, denomlnado vapor
dlrecto, La energia mecánlca y eléctrlca se obtleRe con turblnas de vapor
de contrapreslón, Destacando que el ingenlo no es autosuflclente en la
generaclón de energla eléctrlca , para lo cual eS necesarlo comprar
aproxlmadamente el 20 14 del total cle la energla eléctrlca consumlda,
El vapor de escape producido por las turblnas con una preslón medla de l6
pslg., es utlllzado como fuente de caloren los procesos de calentamlento
y evaporación. Parte del condensado formado es recuperaclo para sen
envlado a las calderas como agua de allmentaclón. Para establecer
cantldades de vapor que lntervlenen en el proceso cle elaboraclón del
azucar, es necesarlo efectuar balances de energla en toclas las estaclones
del proceso como son:
- 0eneraclón vapor,
- Operaclón turblnas,
- Estaclones de calentamlento,
- Estaclón de evaporación.
- Estaclones de crlstalizaclón.
- Estaclón de vaclo,
I- Otras
Para encontrar la proclucclón 0 consumo de vapor en cada estaclÓn
anterlor, se hace necesarlo establecer balance de masa en toda la planta.
Siendo el balance de masa, el que determina las cantidades de bagazo,
Jugo, meladura y agua en cada una de las estaclones del proceso cle
elaboración del azúcar, haciendo énfasls en los procesos que a r'
continuación se describen:
flollnos: permlte encontrar la cantldad cle Jugo y bagazo producldos en
función de una rata de molienda. de caña.
Clarlficadores de Jugo: permlte encontrar la cantlclacl de lmpurezas
presentes en el Jugo (cachaza ).
Flltros de Cachaza: permlte encontrar la cantldad de Jugo recuperado de
la cachaza (Jugo filtrado).
Evaporación: permite encontrar el agua necesarla a evaporar para logran
concentrar el jugo libre de impurezas. A este Jugo concentrado se le
conoce como meladura,
9
Clariflcaclón de lleladura: permlte encontrar la cantldad de meladura
libre de impurezas ( lleladura clarif icada ).
Tachos de Crudo: permlte encontrar la cantldad de agua evaporada para
lograr la formactón de las masas A, B Y, C, la cantlclad de azúcar crudo
que se obtlene y la cantldad de mlel flnal (mlel de purga) que resulta.
Uai'asithd lrlonomo d¡ 0ctidcat¡
rltpt¡ 8ibliil?r¡
2, BALANCE DE I1A5A EN EL PROCESO DE FABRICACION DE AZUCAR CRUDO
El slgulente balance máslco se ha reallzaclo conslderando las condlclones
promedio de elaboraclón en el año 1.989. Para lo cual se han empleado
los dlferentes contenldos porcentuales de las dlversas sustanclas con
respecto a la caña molida según el balance de masa que presenta el
departamento de control Industrlal. Balance Indlcado en la tablal,
A continuación se definirá cada una de las tres estaciones mencionadas
en la tabla l:
ESTACION DE TRATAMIENTO
A través de la cual se logra extraer del Jugo las lmpurezas ( no azucares)
y llevarlo a una concentraclón de sólidos azúcares adecuada para luego
someterlo a los procesos HTll y de cocimlento, La concentraclÓn de
sólldos azucares está determlnada por el grado Brlx ('Bx), que representa
en porcentaJe la canttdaO de sólidos azucares y no-azucanes presentes en
una soluclón azucarada. La representaclón general se muestra en el
Esquema 2.
llTabla l: Balance de masa promedlo año 1.989
Caña mollda (tons,)Dlas hábllesTCD
ESTACION DE TRATAI.II ET{TO:
TCD = 4.691,45
Materlal
1.334.897,002E455E,00
4,691,45
Materla % moltenOa
TCD
Af1
B6ZO
JDBTtaF :
JCL -'.,,.. ,- /..: -,r .;:;r,'
f1 I1'r. '
RR ,j"--j
100,0029,1329,02
100,1 I
9,927692,1924,37
3,969427,33
ESTACION HTt'|. (Hlgt Test l'lolasses):TCD = 73,2' (equlvalente cle la meladura empleada para lnvertlr)
Material Materla fr mollenda
TCDHTM | :,. ¿.., r .. <
100,0016,72
' El cómo ss obtlene 73,2 se expllco al flnal & la tabla,
l2Tabla I (cont): Balance de masa promedlo añoL989
ESTACION DE COCI}IIENTO:TCD = 4.619,27' (equlvalente de la meladuna empleada para elaborarazúcar).
f'laterlal llaterla % mollenda
MCTO
flsaAllsaBMsaCCntalLAVAZAMielAMielBMielCAZA (ti¡car crudo + Azúcar Blanco + Azúcar lrvado)
AZBAZC
AZLAVAD
LD
ARef
27,3828,9210,965,1 I1,766,70
10,035,072,88
15,557,122,978,286,32
| 4,616,34
' Ef 6mo se obtiene 4,618,27 se explica en la sigulente pfuino al Equemo 2.
l4
Expllcación de la tabla l: La mollenda correspondlente al materlal
empleado para elaborar H.T,f1 y azúcar:
A través de la relaclón de sólldos azúcares, según el departamento de
Control lndustrial, en 1.989 se registrÓ:
Caña mollda: l'554.897 tons.
Jugo Dlluldo Neto: l'334,897 x 0,9861 = l'316.208,4 tons.
Sóllclos en Jugo Dlluido: l'316.208 ,4x 0,14f,92 = 185,453,76 tons,
Sólldos en cachaza: l'334,897 x 0,08083 * ( 1,744 /89,78s ) = 2,090,4
tons.
Sólldos en Jugo Claro: 5ólldos en Jugo Dlluido - 5Ólldos en cachaza
= 183.563,36 tons.
Jugo Claro: 183,365,36/0,1496 = l'230,626,5 tons,
Sólirlos en Meladura = Sólldos en Jugo Claro,
Producclón H.T.t1 = Stock f ln 1,989 * despachos 1,989 - Stock f ln 1,988
= 3,482,Q6 tons,
5ólidos en H.T.l1 = 3,482,06 x 0,82187 = 2,861,56 tons,
I Ju@ Dllufrh Neto I cona = 98,6 I2 'Brlx dal JuS Dlluldo = 14,095 Cacham t cana = 8,08 S4 Pol en cmhaza = 1,74 85 Purezo en cachaza = 89,78 I6 'Brlx tbl Jup Claro = 14,9 I7'Brlx H.T.H = 82,18I
t5
Sóltdos en fleladura para azucar = 5ólidos en lleladura - Sólldos en H,T,f1,
= 180,501,8 tons.
Entonces la proporclón de sÓlltlos dlsponlbles en la meladura para
elaborar H.T,f1 y azúcar es:
Para H.T,l1 = (2.861,56 x 100)/ 183,365,36 = | ,56 70.
Para azúcar = ( 180,501,8 * 100)/ 183.565,36 = 98,4414,
Entonces:
Caña para H.T.N = l'334.897 x 0,0156 = 20,824,4 tons,
Caña para azúcar = l'334.897 x 0,9844 = l'31'4.072,6 tons.
Los dlas háblles cle mollenda durante 1.989 fueron 284,538, entonces las
ratas cle mollenda para elaborar H,T,l1 y azúcar son:
T.C.D para H.T,f1 = 73,2 y
T.C,D para azúcar = 4.618,27.
t6
ESTAClON H.T.I1.
Aqul, parte de la meladura clarlflcacla Se le somete a procesg de
Inversión, el cual consiste en transformar la sacarosa contenida en la
meladura clarlflcada a glucosa y fructuosa; esto clebldo a la acclÓn del
ácldo clorhldrlco y levadura añadldos, clurante aproxlmadamente doce
(lD horas. El resultado flnal es una meladura clarlflcada lnvertlda cle
una pureza del l5 % (clesde 90% que contiene la meladura clariflcada sln
fnvertin), La pureza en una solución azucarada, representa la canticlad
porcentual de sólidos azucares contenidos en el 'Bx.
Una vez se obtenga la meladura invertida, se somete a un proceso
concentraclón mecllante la apllcación de calor, al flnal se obtlene
meladura Invertida concentrada llamada "High Test l.lolasses (HTl1) .
ESTAClON DE COCII1IENTO
En la cual la meladura clarlflcacla no empleada en el proceso de HTM se
somete a la acción de calor con el fin de lograr la cristallzaclón de la
Sacarosa contenida en ella (obtención cle masas A, B y C a través de los
tachos). Estación que en conjunto con la centrifugaclÓn, producen el
azúcar y las mieles, entre ellas el azúcar crudo. La representaciÓn
general se muestra en el Esquema 3,
de
la
{c=oclJ{F
J{Eu,fJ
¡wus ¿¡qry
e tcll.|)
3l3ll.l
ol
EI¡-l3=A
.g{
oEoEC'c'fJottc
rE¡
CJottl¡tl¡l
rtoEo=Eol¡l
t8
2.1. BALANCE DE IIASA EN EL PROCESO DE TRATAT1IENTO
Proceso que comprende en su orden las slgulentes estacl0nes:
l, llollnos
2, Purlflcacfon
3, Evaporaclón y
4, Talodura
2.1 .l , Balance de masa en mollnos
La caña se prepara para la mollenda hacléndola pasar baJo cuchlllas
glratorlas que cortan los tallos y la convlerten en astillas, después de
este proceso es entregada a los mollnos a través de conductores,
Los mollnos son unldades múltlples de comblnaclones cle tres mazas
entre las cuales pasa sucesivamente la caña para ser exprlmlda y obtener
el Jugo dlluldo bruto y el bagazo, que se emplea como combustlble
prlnclpal en las calderas. Para ayudar a la extracclón de la sacarosa, 5e
r9
rocla el bagazo con agua; éste proceso es llamatlo maceraclÓn 0
lmblblclón, El cual se ilustra en el Esquema 4.
El balance cle masa en mollnos se establece como:
TCD
+8020
TCD*Al{ = JDB+8020
los
Afl
I
lJDB
Unirniri¡d 'lulr:rrmo ft ftcill+ttl[)coh liNrrrrxo
Según reglstros promedlos del año 1.989 (ver tabla l) se tlene:
2l
TCD = 4.691,45 Ton Caña / Dia
JDB = 1,001 | Ton, jugo /Ton. caña
BOZ0 = 0,2902 Ton bagazo / Ton. caña
Al1 = 0,2915 Ton. agua / Ton. caña
Entonces:
Ton, AM / Dia = 0,2915 x 469t,45 = 1,366,62
Ton.JDB / Dla= 1,001 | x 4691,45 = 4.696,61
Ton. BOZ0 lDia = 0,2902 x 4ó91 ,45 = | .16 | ,46
5e observa que exlste condlción de balance.
2.1 .2. Balance de masa en la estación de purif lcación
Esta estaclón está representada en el Esquema 5.
N0TA: En el proceso cle puriflcaclón algunas cantidades presentan
dlf icultad de meclln cuantitatlvamente, hecho por el cual el Departamento
de Control Industrial presenta la cantidad referlda a caña mollda de las
sustanclas resultantes de la estaclón (TtaF y JCL) sln Indicar la
cantidad de las demás sustancias dentro cle cllcho proceso.
232.1,2.1, Balance de masa en el tanque de Jugo encalado
En esta estaclón se controla el nlvel del PH descle aproxlmadamente 5,5
que trae el Jugo diluirlo bruto hasta un PH de 7 a g que toma el Jugo
encalado, a través de la adiclón de cal' ,
El balance de masa en el tanque de Jugo encalado se establece como:
Según balance de masa se tlene:
JDB+Cal = JE
Según promedlo de 1.989 (tabla l) se ilene:
' Lo dlclón ft ml &mft fr mntrolar sl nlvel PH con fln & wltar la Inverslón ü la smrm(mrm m transformo sn glum no sfen6 pmlble lo crlstollmlón), permlte úmfuffintar partlculm no-azúcarm suspendl{hs en el JuS,
24
Cal = l,133 kg/T,C.fl
Entonces:
Cal adlclonada al Jugo dlluldo = l,l13 x 4,691,45 = 5,3l5 tons./dla,
De ecuaclón cle balance de masa:
JE = 4.696,6 | * 5,5l5 = 4,701 ,925 tons/df a,
2,1,2.2, Balance de masa en los clarlf lcadores de Jugo encalaclo
Una vez se tlene el Jugo encalado es necesarlo extraer de él en lo poslble
materlales no-azucares c0m0; tlerra, arena y roca mollda entre otras,
Los clarlflcadores cle Jugo encalado del Ingenlo utlllzan el prlnclplo de
decantaclón para separar dlchos materlales, conocldos c0m0 'cachaza
clel jugo encalaclo, Son clarlflcadores en los que llega cle manera
contlnua el Jugo encalado a decantar y que es lo suficlentemente grande
para que la velocidad de escurrlmiento y de clrculación del Jugo sea de un
valor tan baJo gue no lmplcla que la clecantaclón se reallze, El Jugo claro
25
alobtenldo sale por la parte superlor del clarlflcador contlnuamente
igual que la cachaza a través de bombas respectlvas.
El balance de masa en los clariflcadores de jugo encalado se establece
com0:
La ecuaclón de balance de masa es:
JE = JCL la clarlf, * CZA
La cachaza obtenlda es sometlcla a flltraclón, donde se extrae la mayor
cantidad posible de jugo que se encuentre mezclado con ella. Por lo que
se hace necesario establecer un anállsls que relacione la clariflcaclón
con la flltraclón del Jugo (según los dos slgulentes ltems).
la clarlf.
26
2.1,2.3, Balance de masa en los f lltros de cachaza
Estaclón comprendlda por cuerpos cllfndrlcos cuya perlferla la conforma
un cedazo metálico, en el cual a través del vacfo producido por eyectores
a vapor o por bombas de vacio se separa el Jugo de la cachaza. La cachaza
está suJeta a la periferla como efecto del vaclo, a la vez que se le extrae
el Jugo que contlene. El Jugo asf obtenldo reclbe el nombre cle Jugo
flltrado (JF), y la cachaza seca torta cle flltros (TtaF).
El balance de masa en los f lltros se establece como:
FILTROS DE
cA0-tAzA
27
Según balance de masa se tlene:
CZA * Bgcllo * Agua = TtaF + JF
NOTA: se suspenden cálculos de acuerdo a la nota de aclaración hecha al
comenzar el análisls cle la estaclón de purlf lcación (ltem 2,1,D,
2,1,2,4, Balance de masa en los clarlf lcaclores de Jugo f lltraclo
Esta estaclón tlene c0m0 obJetlvo, al lgual que en la clarlflcaclón de
Jugo encalado, la extracclón de lmpurezas o materla no azúcar del Jugo,
La dlf erencla cle esta clarlf lcaclón radlca en el prlnclplo de
funclonamlento del clartflcador, aqul es por flotaclón que se retlran las
lmpurezas y n0 por decantaclón como en la clarlflcaclón del Jugo
encalado. Este proceso se conoce "taloflltrado".
El balance de masa en los clarlflcadores del Jugo flltrado se establece
com0:
28
Según balance masa se tlene:
ETalod * JF = JFCL * ETalof
N0TA: JCL la calrlf. * JFCL = JCL.
Las ecuaclones anallzadas en las estaclones del proceso de purlflcaclón
presentan algunas cantldades que crean clerto grado de Incertldumbre en
su medida directa en el ingenlo, sltuaclón que se enmienda graclas a que
según el balance de materla clel año 1,989 se presentan los porcentaJes
de las materlas que se obtlenen del proceso de purlflcaclón (Jugo
clarlficado, y torta de flltros, tabla | ), obtenléndose:
ETalof
29
JCL = 0,9219 x 4.691,45 - 4325 Ton,/ Dia
TtaF = 0,089276 x 4,691,45 = 418,833 Ton,/Dla
2.1.3, Balance de masa en los evaporadores
EL Jugo procedente de la estaclón de clarlflcaclón contlene agua natural
que se extrae cle la caña Junto con el Jugo, además del agua de lmblblclón
0 maceraclón, en una proporclon cle 858 de agua y un 15 ts de sólldos
azúcares y no-azucares, Es necesarlo entonces ellmlnar la mayor
cantldad de agua para obtener un Jugo concentrado con un contenldo de
sólidos promedlo de 60 %, Jugo concentrado conocido como meladura.
A través de la evaporaclón se conslgue concentrar el Jugo, al hacer que
parte clel agua contenlcla en él sea evaporada debldo a la acclón clel calor.
El evaporador consta de dos reclntos cerrados que están separados entre
sl. Uno, que contlene los tubos donde se produce el Intercamblo de calor,
llamado calandrla, el otro, el cuerpo del evaporador, que reclbe el agua
evaporada del Jugo . El vapon trabaja por el lado externo de la calandria
mlentras clentro cle los tubos clrcula el Jugo a evaporar, la preslón y
temperaturas clel vapor son constantes, el vapor al reallzar el
Llnbnld,nl l|ul0n0m0 Ce ktidsato
il*ttrt tsihl;ttxo
30
lntercamblo cle calor llbera su calor latente y se conclensa transflrlenclo
su calor al Jugo.
Para evaporar una llbra de agua, es necesarlo sumlnlstrar el eguivalente
de su calor latente a la preslón a la que se lleva a cabo la evaporaciÓn,
esto slempre y cuando el Jugo esté a temperatura de ebulllclón (sl no lo
está, hay que proporclonar el calor senslble adlclonal necesarlo para
llevarlo a dlcho punto cle ebulllclón). 5l por el contrarlo, la soluclón entra
al evaporador a una temperatura mayor que el punto de ebulllclÓn se
producirá un flash o autoevaporaclón y la cantldad de calor requerido
para evaporar una llbra de agua será menor.
Un tánclem de evaporadores se pueden conectar en conJunto de tal forma
que la evaporaclón produclcla en uno de ellos se le utlllza c0m0 vapor de
calefacción en el slgulente, 5ólo es necesarlo dlsmlnulr la preslón al
evaporador slgulente para asl lograr la temperatura adecuacla cle
ebulltclón. Esto se conoce con el nombre de "evaporaclÓn cle multlple
efecto". En el ingenio se trabaja el sistema cuádruple ef ecto
(conformado por clnco evaporadores; de los cuales los dos prlmeros
conforman el prlmer efecto), donde el Jugo clarlflcaclo a evaporar entra
al prfmer evaporador, para luego pasar al 2',3o,4o y, 5' evaporador, 0 sea
que el Jugo clarlflcado a concentrar hace clrcculaclón en serle a través
clel tánclem de evaporadores.
3l
El vapor de escape provenlente de las turblnas se utlllza en el prlmer
efecto; parte de los gases genenados aqui se emplean c0m0 medlo
calefactor en el segundo efecto, y asi suceslvamente, hasta que los gases
producidos en el cuarto efecto son condensados en un conJunto
condensador-eyector que mantlene el vaclo necesarlo en los tres últlmos
efectos.
para encontrar el consumo de un múltlple efecto, es necesarlo establecer
un balance de masa en el slstema y un balance de energla en cada uno de
los efectos. con el fln de llustrar el slstema completo de evaporación se
presenta el Esquema 6.
Según balance de masa, en el slstema de evaporaclón, se tlene:
SISTEIIA
EVAPORACION
32
til{
B
E
ÍT
iI
rBÉ:ETÉ
sLEEA
IfEt{
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T
ITü€t€o;
ho.EgÍI
oP,'l BfJ!_o5|E¡otE{=LE€=fJEoErOIJEoCTo>l¡l
üoE@
=Eol¡¡
33
Al slstema entra Jugo clarlflcado con una concentraclón ó'Bx =l4,9tly
sale meladura con un 'Bx = 56,3716 y gases generados (evaporaclón del
agua presente en el Jugo).
Según balance de masa se tlene:
Conslderando los sól ldos:
S¡cr- = JCL x ('Bx ¡ct/ 100) = f1 x ('Bx m/t00 ) = CONSTANTE
Donde:
Slcl: cantidarl cle 5óllclos presentes en el Jugo clariflcado (lguales a los
sólldos presentes en la meladura, pues en el slstema de evaporación sólo
se extrae agua al Jugo, mas no se le crlstallza),
Conslderando la materla:
O¡v¡p = JCL-f1
34
Donde:
6ev¡n evaporaclón de agua generada en el slstema de evaporadores, a ésta
evaporaclón se le ldentlflca como vapor de Jugo 0 vapor vegetal , 0
simplemente como 6ASES.
Al despeJar " M " de la ecuaclón de sólldos " $JcL " y remplazarla en la
ecuaclón cle gases " 6EVAe ", se tlene:
O¡vnp = JCLx( |-('BxJcL/'Bxtt))
De las anterlores ecuaclones se tlene; en acuerdo a la tabla l:
SJcL = 4.325 x 0,1 49 = 644,425 f on / Dla
11= 644,425 / 0,5637 = 1j43,206 Ton / Dfa
Oev¡p = 4,325 x ( | - (0,149/0,5637) ) = 3.181,794 Ton / Dla
La cantldad de vapor necesarla para lograr estas condlclones en la
35
evaporación, se calculará en el análisis de energia en los evaporadores
(item 4,2.2,1).
2,1,4 Balance de masa en los clarlf lcadores de meladura
Al lgual que en las anterlores estaclones de clarlflcacfón, aqul se busca
en lo máxlmo extraer cle la meladura las lmpurezas no-azúcares que aun
contenga ésta, Esta clarlflcaclón se reallza por prlnclplo de flotaclón, al
lgual que en la clarlflcaclón del Jugo flltrado, solo que en este caso al
proceso cle clarlflcaclón se llama "talodura".
El balance de masa en los calrlf lcaclores de meladura establece"
CLARIF. DE
IlELADURA
Según balance de masa se tlene:
36
RR*|1 = l'lCL*ETalod
Según el promedlo del año 1.989 (tabla I ):
flCL = 0,2733 x 4.691,45 = 1.282,2 Ton/Dla
RR = 0,039694x 4,691,45 = 186,222 Ton/Dla
Entonces, al reemplazar en la ecuaclón anterlor se tlene:
ETalod = 47,222 Ton/Dfa (a mezclarse con el Jugo flltrado en la
estación cle purif icación).
2.2. BALANCE DE MASA EN EL PROCESO HTM
El proceso HTI1 se lleva a cabo en tres evaporadores formando un slstema
múltlple tnlple, conocldo en la planta clel lngenlo como "trlple efecto
vleJo" , mostrado en el esquema 7.
37
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38
Análogo a evaporadores, el balance de masa en el "trlple efeCto VleJO" eS:
Conslderando los sólldos:
SnrN = fllNV x ("Bxmnv/ 100) = HTll x ('Bx¡tnl/ 100) = C0NSTANTE
Conslderando la materla:
6nrN = lllNV x( | - ('BxNr.¡v¡'BxHTN)) = PIINV - HTI'1
Del promecllo obtenlclo durante el año de 1.989 se tlene:
HTN .im0llenda = 16,72%. De una mollenda c0rresp0ndlente a 73,2
T.C,D, de la mollenda total lnlclal (aclaraclón en tabla l), o sea:
HTll = Q,1672x73,2= 12,24 Ton / Dfa
La cantldad de melaclura clarlflcada sometlda al proceso HTf1, está
representada por la diferencia entre la meladura clarificada total y la
39
meladura que se le emplea en los tachos de crudo con el fln de
crlstallzarla, que según promedlo de 1.989 se tlene:
MCTO = Q,2738x 4.618,27 =1.264,5 Ton/Dfa
Entonces la meladura sometlda al proceso HTM ffilNV) es:
NINV = 1.282,2 - 1.264,5 = 17,7 Ton/Dla
Que en la ecuaclón de sólldos se tlene (slendo 'Bxt'tcL = 57,15 S)"
Snrm = l0,ll Ton/Dla
'BxHTtl = 82,60 %
En ecuaclón conslderando la materla se tlene:
ll¡iw¡síd,rd dr¡tnnrr¡¡g d¡ 0ccidortr
Dres lih¡{rrfñ
Onrtt - 5,46 Ton/Dla
La cantldad de vapor escape
evaporaclón, se calculará en el
(item 4.2.2.3).
4necesarla para lograr las condlclones de
anállsls energétlco del trlple efecto vleJo
2.3. BALANCE DE IIASA EN EL PROCESO DE COCII"IIENTO
La meladura provenlente del cuádruple efecto de evaporaclón Junto con
soluclones azucaradas llamadas mleles (sepanaclas cle la masa generada
en la estaclón de coclmlento a través del proceso de centrlfugaclón) se
le aumenta el grado de concentraclón hasta la formaclón cle cnlstales
azúcares, obtenléndose la llamada "Masa Coclcla , A contlnuaclón se
presenta el proceso que se slgue para la obtenclón del azúcar crudo, el
cual comprende los tachos, crlstallzadores y centrffugas, segrin el
esquema 8.
N0TA: según el esquema 8, para el Inlclo de las templas es necesarlo
tener almacenadas l'1CT0, lllel A, Mlel B y Crtal,
En vlrtud a que la masa coclda "C u es de baja purezay alta vlscocldad,
no es poslble crlstallzarla adecuadamente en el tacho, lo que hace
necesarlo someterla a "crlstallzaclón en movlmlento", donde la masa
coclda es agltada lentamente (= | rev,/6':07" ) mlentras plerde
Btr'c¡{NJ{F|nElJ
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0l0.tf tl t|n8
42
temperatura a la que abandonó el tacho y se aproxlma a la temperatura
amblente, conslguiendo asf aumentar el tamaño del grano, lo que en el
argot azucarero se conoce como "agotamiento"' . La agitaclón de la masa
cocida se conslgue a través cle elementos mecánlcos (paletas) provlstos
de un slstema Interno por agua, ya sea para enfrlamlento durante el
agotamlento o calentamlento para la preparaclón a la centrlfugaclón.
El proceso de elaboraclón de una masa, se conoce con el nombre de
TENPLA (elaborada a través del coclmlento de 600 ples cúblcos de
semllla o azúcary 1,200 ples cúblcos de mlel), La masa coclcla una vez
elaborada, se descarga a tanques mezcladores (masas A y B, mlentras
que para la masa C el crlstallzador a su vez, actúa como mezclador)
provlstos de agltadores los cuales garantlzan la conservación de las
caracterlstlcas de la masa coclda, evltando el "empanelamlento" de ella.
Por últlmo se somete la masa coclda a la acclón de las centrlfugas, donde
se separan el azúcar y la mlel que conforman dlcha masa P,eJ. la masa A
al someterla a centrlfugaclón se obtlene mlel A y azúcar A,
2.3.1. Balance de masa en los tachos de masa A
' Aptamlento: en térmlnm pneralm el sstamlento mnslste en obsrber la sacarmmntenldo en la miel quo, on mnJunto mn lm rlstoles formffis en el tmho formon lo maoocml& C, Lm crlstolm formffi slrvsn mmo núclm paro quo lo smarm mntenl6 en lo mlelseo absorvlü por mtos,
43
- Tachos empleados = 2,E
El hecho de que los tachos empleados no reglstre en número entero, se
atrlbuye a que en la elaboraclón de templas de masa A, exlste un tacho en
el que se elabora la mayor parte de tlempo masa A y en el resto del
tfempo masa B, esto según la dlsponlbllldad de materlal para la
elaboración de estas masas,
- Volumen de cada templa = 1,800 fts
- Tlempo tachos masa A = 2,8 x 24 = 67,2 hrs / Dla
- Tiempo cada templa masa A = 3,25 hrs.
- Templas de masa A/Df a = 67,2/3,25 = 21
Nota: Como se observa en el Esquema 3, clerta cantldad de meladura de
coclmiento Junto con clerta cantldad de mlel B se le emplean en la
templa del crlstal, Según el departamento de control lnclustrlal, la
canttdad promedlo en 1.989 de meladura de coclmlento empleada para
elaborar crlstal fué del 4,8 % molienda de caña. Slendo asi, la cantidad
de meladura dlsponlble para elaborar masa A es:
flCT0tparamasaA) = 1,264,5x((100-4,ü/ 100) = 1.203,8 Ton/Dfa
44
El balance de masa establece:
Según balance de masa se tlene:
llCTO + LAVAZA * AZB = MsaA, + 6HsaA
Donde segun promedlo de 1.989 (tabla l):
LAVAZA = 0,0670 x 4,618,27 = 309,42 Ton/Df a
AZB = 0,0712x 4.618,27 = 328,82 Ton/Dla
45
l"lsaA = 0,2892 x 4.618,27 = 1.335,60 Ton/Df a
Entonces:
6msaA: Oases generados en la obtenclón de masa A = 506,44 Ton/Df a
CENTRIFU6ACION DE IIASA A
El balance de masa establece:
Según balance de masa se tlene:
CENTRIFUGA
llsaA * AOUAmsan = lllelA * AZA * LAVAZA
4Donde, según promedlo 1.989 (tabla I ):
lllel A = 0,1003 x 4.618,27 = 463,21 Ton/Dla
AZA = 0, 1335 x 4,618,27 = 616,54 Ton/Dia
Entonces:
AGUAmsan = 53,57 Ton/Dla
2.3,2, Balance de masa en tachos de masa B
- Tachos empleados = 1,2 (ver ltem 2,3, I tachos empleaclos)
- Volumen de cada Templa = 1.800 ft5
- Tlempo Tachos Masa B = 1,2 x 24 = 28,8 hrs/df a
- Tlempo de cada Templa llasa B = 4 hrs
- Número Templas/Dla=29,8/ 4 = 7
47
El balance de masa establece:
Según balance de masa se tlenel
MlelA+AZC = MsaB+6NsaB
Donde , según promedlo 1.989 (tabla l):
AZC = 0,0297 x 4.618,27 = 137,16 Ton/Df a
MsaB = 0,1096 x 4.618,27 = 506,l6 Ton/Dfa
4lltefA = 463,21 Ton/Dla (de centrlfugaclón masa A)
Entonces:
6NsaB = 94,21 Ton/Dfa
CENTRIFUOACION DE I1ASA B
El balance de masa establece:
Según balance de masa se tlene:
CENTRIFUGA
MsaB + AGUAfisas = MlelB * AZB.
49
Donde, según promedlo de 1.989 (tabla l):
MlelB = 0,0507 x 4,618,27 = 234,15 Ton/Dla
AZB = 328,82 Ton/Dfa (de anállsls de masa A)
Entonces:
AGUAmsaa = 56,81 Ton/Dla
2.3.3. Balance de masa en tachos de masa C
- Tachos empleados = |
?- Volumen Templa = 1.800 ft"
Nota: Como se observa en el Esquema 3, la elaboraclón cle la Masa C
neceslta de crlstal, El cual se elabora una vez en el dla, cuya cantldad
es 1,800 ft5; de los cuales Junto con la Mlel B se orlglnan tres templas de
Masa C.
Univtrsid¡rl lUi-rrrr:nlt) Ío $CCidoe¡
!! lt'o'" 9ihl;+¡¡10E----_-..=:=;r
50
De acuerdo al material necesanlo para elaborar una templa (según ltem
2.3),para la elaboración de una templa de llasa C, particlpan 600 fts de
cristal, y l,2OO ft3 de miel B.
El balance de masa establece:
Segrin balance de masa se tlene:
MlelB + Crtal = MsaC + Gttsac
Donde, según promedlo cle 1,989 (tabla | ):
5l
Crtal = 0,07 | 6 x 46 18,27 = 8l ,5 Ton/Df a
MsaC = 0,05| | x 4.618,27 = 236 Ton/Dfa
Nota: Como se muestra en el Esquema 3, la fllel B obtenlda al centrlfugar
la llasa B, se emplea en la elaboraclón del crlstal y flasa C, Según el
departamento. de control lndustrlal, el promedlo en 1.989 de fllel B para
elaborar crlstal fué del 18,30fr mollenda rle caña. Asf que la fllel B
empleada para elaborar llasa C, es:
flf elB parahacert"tsaC = 234,15x( (100-18,3)/ 100 ) = 191,3 Ton/Dla
Entonces:
Omsac = 36,6 Ton/Dla
CENTRIFU6ACION DE IIASA C
El balance de masa establece:
CENTRIFUM
52
$egún balance de masa se tlene:
flsaC + AGUAttsac = lllelC, AZC
Donde, según promecllo 1.989 (tabla l):
llielC = 0,0288 x 4.618,27 = 133 Ton/Df a
AZC = 137,16 Ton/Df a (anállsis de tachos masa B)
Entonces:
A6UAttsac = 34,16 Ton/Df a
2,3.4, Balance de masa en tacho de mlstal
Como observó en el anállsls anterlor, en el dia se realiza una templa de
mlstal que clá orlgen Junto con la mlel B a tres templas de masa C.
53
La duraclón de la templa de crlstal es de 3,5 horas,
El balance de masa establece;
segrln balance de masa se ilene:
N0TA: la cantldad de azúcar pulverlzada es clespreclable al campararséle
con las demás cantlclades partf clpantes en la formaclón del crf stal.
l'lCLcrt¿l +fllelBcrt¿l = Crtal +Gcrtal
54
Donde:
flCLcrrar = |,264,5 x 4,8/ 100 = 60,7 Ton/Dia (de anállsls tachos masa A),
lllelBcrtar = 234, | 5x | 8,3/ | 00 = 42,85 Ton/Df a (anállsls tachos masa C)
Crtal = I1,3 Ton/Df a (cle anállsls tachos masa C).
Entonces:
Gcrtat - 22,25 Ton/Dfa,
5, BALANCE DE 1'1A5A EN PROCESO DE FABRICACION DE AZUCAR REFINADA
A contlnuaclón se anallzará el Proceso cle Coclmlento en la elaboraclÓn
de azúcar ref lnacla, el cual comprende las slgulentes estaclones:
Derretlclo, Clarlflcaclón, Tratamlento, Autoflltros, Tachos, Mezcladores y
CentrÍfugas. llustradas en el Esquema 9,
El azúcar A, obtenldo en la centrifugaclón de la masa coclcla A, conforma
tres ttpos de azúcar produclda en el lngenlo: Azúcar Crudo, Azúcar
Blanco y Azucar Reflnacla. Slendo el azúcar crudo, aquella gue se obtlene
dlrectamente de la centrlfugación, En la obtenclón de azúcar blanco es
necesario antes de someter la meladura a clariflcaclón, mezclarla con
Hldrosulflto de Sodlo. En la obtenclón de azúcar ref Inada, en el momento
de la centrlfugaclón de la masa coclda A, se Inyecta agua suflclente
hasta que el crlstal o azúcar presente color blanco, l0 que se le llama
"Aztlcar Lavado (AZLAV)" gue será sometldo al proceso de ref InaclóU el
cual según promedlo de 1.969 (tabla l):
AZLAV. = 0,0828 x 4.618,27 = 382,4 Ton/Dla
56
s=u.R.
3t
É ñ É'¡t d¡S
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Lot¡r3NoottC
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37
Canticlad que Se somete al proceso de elaboraciÓn de azÚcar reflnada.
3.I BALANCE DE I"IASA EN TANOUES DE DERRETIDO
El balance de masa establece:
Según balance de masa se tlene:
AD+AZLAV = LD
Donde, según promedlo 1,989 (tabla | ):
AD = 0,0632x 4,618,27 = 292 Ton/Dla
AZLAV = 0,0828 x 4,618,27 = 385 Ton/Dla
LD = 0, f 46l x 4,618,27 = 675 Ton/Df a
Como se observa, existe balance segÚn ecuaciÓn anterior.
58
3.2 BALANCE DE I1A5A EN CLARIFICADORES DE LICOR DERRETIDO
Aquí, el prlnclplo de clarlflcaclón es por flotaclÓn, al lgual que la
clarlf icación del Jugo f lltrado y la meladura,
El balance de masa establece:
Según balance de masa se tlene:
LD = LDCL + Eclarlf LD
Donde:
Ecrarrf ru: Espuma generada al clarlf lcar el llcor derretldo,
59
NgTA: de acuerdo al reglstro del balance de masa establecldo por el
departamento de control industrlal, no se presenta cantlclad medlda cle la
Ectartfl LD y clel LDCL. Razón por la cual se cleja suspendldo el desarrollo
cle la ecuaclón,
3.3 BALANCE DE MASA EN TANOUES DE TRATA}IIENTO
En esta estaclón por medlo clel carbón vegetal, se controla el nlvel de
color para obtener el Azúcar Tlpo Reflnado y con la acllclón de tierra
Infusorla se prepara el llcor para que el flltrado en la slgulente estaclón
(autoflltros) sea efectlvo,
En esta estaclón se consldera no hay adlclÓn nl remoclÓn de fluJos
conslderables al fluJo princlpal clel Llcor Derretldo Clarlflcado, por lo
que ésta estaclón es considerada como estación de transición, Hecho que
permlte establecer cuantltatlvamente que el llcor clerretldo clarlflcado
tratado (LDCLT) es lgual al Llcor Derretldo Clarlf lcado (LDCL),
3.4 BALANCE DE MASA EN AUTOFILTROS
Aqul se pretencle dar una últlma extnacclón de lmpurezas presentes en el
Llcor Demetldo Clarlf lcaclo Trataclo, según el paso de éste a través de una
60
serle de lonas ublcadas en la parte Interna de cuerpos clllndrlcos
(autoflltros). La materla resultante de esta filtraclÓn, es extralda por la
acción de vapor de escape al dlrlglrse un chorro cle éste hacla aquella,
materla llamada "Lavado de Autoflltros (LAVAUT0F,),
El balance de masa establece:
según balance de masa se tlene:
LDCLT * AGUAautor + V,Eautof = LF * LAVAUTOF
NOTA: Las anterlores ecuaclones (de los ltems 3,2, 3,3 y 3,4 serán
resueltas una vez determlnado el anállsls slgulente , anállsls de masa en
AUTOFILTROS
los tachos de reflno. Esto debldo a que de
se conoce un elemento; el llcor derretido
6l
las ecuaclones anterlores sólo
(LD).
3,5 BALANCE DE MASA EN TACHOS DE REFINO
En estos tachos se busca crlstallzar el llcor flnal, segÚn el esquema 10.
Para establecer el balance máslco en el coclmlento de las masas lQ,2?,
3a y 4 reflnadas, se ha conslderado; tenlendo la proclucclón de azÚcar
ref inada promedlo del año 1.989, determlnar la cantldad total de masa
coclda en reflno, la cual se cllstrlbuye de acuerdo a porcentaJes
establecldos por el departamento de control Industrlal.
El Azúcar Ref lnada Total Produclda en 1.989 fué (tabla I ):
Ton, Az.Ref.seca/Dfa = 0,0634 x 4,618,27 = 292,8
Para determlnar la cantldad de masa coclda en reflno necesarla para
generar esta cantldad de azúcar, el departamento de control industrlal
encontró el slguiente parámetro: la producclón de azúcar reflnada seca
por cada ple cúblco de masa coclda en reflno fué en promedlo clel año
1.989: 14,175 Kg azúcar ref Inada seca/ft3 masa total ref Inacla.
62
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ooEo:'E(l'l¡J
6J
Slendo asl, la cantldad de masa coclda en ref Ino es:
ftr masa coclcla total Ref,/Dfa = (292,8 x 1,000)/ 14,175 = 20,656,
De éste total de masa coclda , el departamento de control tndustrlal ha
parametrlzado la slgulente clistrlbuclón porcentual para cada una de las
masas reflnadas ¡e,Za,3a y 4a):
tlasa % rt5¡Df a
fs 4,84 |0,088,4
2a 31, t6 6,436,4
30 14, 00 2.891,8
4e 6,00 1.239,4
A contlnuaclón se anallzará el balance máslco en la elaboraclón de cada
una de las masas. Anállsls en el que se despreclará el efecto que tlenen
los rlos (2) kllogramos de Azúcar reflnada de la pulverlzada, comparada
con fa cantldacl de matenlal que entra al tacho. Esta azúcar pulverlzada
se emplea con el f In de lograr la crlstallzaclón de la masa,
64
3.5, I Balance de rnasa en tachos de masa le
El balance de masa establece:
Según balance de masa se tlene:
LF = Msalo + $¡3¿¡c (según materla)
LF x ('Bxtr/100) = llsala x ('BxNsatc/100) (según sólldos)
Donde, según pnomedlo 1.989 (tabla l):
65
'BxLF = 61,21%
"Bxmsaf o = 84,0716 (medldo a o 20'C, realmente está a 64"C)'
flsala = 10,088 ,4 f ts/Dla
Según Tablas 2y 3 (de Cane Sugar Handbook - Made & Chen):
Para la flsa I a:
De Tabla No.2: Factor Correcclón 'Bx = 3,6744. Cantldad que será
restada al grado brlx obtenldo a temperatura = 20'C, para luego entrar a
la tabla 3 con un grado brix equlvalente,
En Tabla No.3: Con 'Bx = 84,Q7 - 3,674 = 80,4%, se tlene:
ürsale=88,2331b/ftg
' En rmliffi se nmlta conocer la &nsiffi ó lo mmo o temperaturo de obtención ( 64'C),pero lm tablm ü ftnsi&d de lm mluclones de uúmr mtón referlfts o 20'C, por lo quo 0s
necmarlo trenar un 9ro6 Brlx qulvolente e lr a dlchm tablos ( para lo qus $ empleon lctablm 2V 3\.
f aüa 2: Factor de correcciÓn pana el grado Brlx
Tomperotura Correcfion¡ to Reodirrgr of Brir Hydromalert lSlondord ot 20 C I .
{Thir tnbto i¡ calculated uain¡ llio tl¡tn on the¡m¡l oxplnsion of arignr aolution¡ by Ptnto,l aaruminf tlre iu¡tn¡ment to be of Jeno l0llr d¡sa, Tbeiablo ¡hould ho umd rvit,h cnution aud only for n¡rproriin¡to rccultg ivhcn tlro torn¡ioroturó'di[o¡c nüoh im¡¡ Uóitan¿¡¡ü ¡opc¡¿turo o:i ió-iiiátobpe¡8tu¡o of tho rurrountling oir.)
Ol¡scrverl Per Cent of Sugor
Temperstu¡eC
Hrrlrtrrt:t lr0l¡r Ollncrvo¡l Prlr (:cnt
6
IOtlt2t3t1
I6l6l7l8l9
0.30
.36
.32
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.00
.05
.38
hz.20.26
o.4d
.47
.22
.18
.l4
.10
.05
0.0t
.50
.,t3
.40
.30
.32
.29
.2.1
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.05
o.77
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.{0..35.31
.20
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.00
0. 80
.73
ñt.48.43.38.34
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.23
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.86
.60
.55
.50
.4,1
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.27
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.34
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r.37
I .06
l.{{
l. ¡0
l.{0
l. l{
.71
.70
.62,65.17
I ,08
.1r,60.69.62,16
.48
.31
.23,tó.08
Tabla 2 (cont): Factor de correcciÓn para el grado Brix
D'23
26
20
282030
36
40 _.
15
50
6lt
60
05
70
76
80
0.0.1.t0.16.21.27
0.05. t0.10
.28
,34.41.47.55.42
L0lL451.04
2.48
3.07
.3.721
4.1
6.1
0.0
7.0
0 .00.tI.t7.23.30
' .30.42.40.56.03
|,1 2
|.47I .00
2. t>o
3 .00
3 .73
4.1
5.t
0. 00,12.t¡.21.3ta1
.44
.51,60.00
1.00
I .5r
2.00
2.63
3 ,12
3.73
4.1
6.0
5.0
0.0
0 .00.t2.10.211.32
.40
.40
. lt4
.01
.68
I,l0t.542.O3
2.Í¡6
3. l2
3.72
4.4
6.0
6.8
0.8
0 .07. ¡3.2tl.27.:t4
,40.48.50.03.70
I. t31.57
2.O5
2.67
3. 12
3.70
4.4
6.O
6.8
0.7
o.07.14.21.28
.42
.lf)
.58
.6ri
.73
l.l0l.G2
2.O7
2.6f1
3.12
3.67
4.3
4 ,tl
l, .7
6.0
0 .07.14.?l.?fl.30
.44, l¡2.00.08.70
I.l81.62
2 .09
2 .50
3.tl3.05
4.2
4.8
6.6
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2. t0
2. 68
3 .08
3.60
4,1
4,7
5.4
4.2
I l'rom IVBS--C440, 1042, p. 024.t fÍi¡¡. ,{ül¡. ila Koiaalichcn Norwl-Eíchunga-Kommínion,2, p. Itl0, 1000.
^rlrl t.0 Ol,nr:f re(l I'cr ( lr:rtt
0.08.r0,21.42.39
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.60
.64
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6.8
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0 .08.10,2+,32,{o.48.60,04.72.80
t.t31.00
2. l02,69
s.03
3. 60
il.O
tl.0
6.2
6.0
Tabla 3: Peso especifico de soluclones de azÚcar
i Wcight per Unif Volume ond lVcight of Solid¡ (Brixf per Unit Volumc
of Sugor Solution¡ of 20 C
(Expanded, 1943, by l\{eode from table of Sn¡'der a.nd llarnmond,NBS-C4.10, 1942, p. 644)
Weighr (Pounds)in Air of
Pounds Solids(B¡ir) perDe-
greeBdr
D*E¡EEIJrh
lo.0.2.4.6.8
o.0-2.4.0.8
s.09.{.6.8
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6.0
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.8
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0.0,2.{.6.8
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12.0
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I S.0.2
.6
.8
64.7 4464.7 0604.1¡.1061.89464.9{6
05.00665.0s r6t.1036.'i. r.5565.208
05.?6065.3 l26 5.30565.4t765.470
05. Í¡7 465. (i2 7ri.5.68665.73 9
8.6fi58.002g.gri08.07,58.082
8.6898.6068.7038.7104.7 t7
8.7248,7 318.738E.74 58.7 52
8.7598.7 008.77 36.7 8r8.788
8.7 958.6028.6Ct96.8r68.823
o.800.883.002.820.938
,956.974.992
1.0 t0¡.o2I1.o.171.0051.0 831.102l. r20
r.¡30l. 157l.l7 6l.1041.2t3
t.23r1.250t.268t.2471.306
1.3251.343I .362t.381l.rt00
1.4r91.4371.4561.47 5t..[94
1.5¡ 31.5321.55r1.57r1.590
t.609t.6281.6471.6671,680
1.7051,725t.714r.7031.78:t
.33 8- óirü.3?2.390.447
.599
.0 l6
.034
.652
.669
8.8308. ti378.s15E. f{ i2[t. EÍ¡9
8.866ó.óró8.86 r6.8888.895
65.7 9l65. E4 465.89605.94 860.00r
66.O5366. l 0i66. r 65(;0.:.: I ti66.2;0
fiñ.32266.37566.4 3460.{ 8766.539
r {.0()
.,t
.6
.8
I 6.0.2
.0
.6
16.0
.6
.8
I ?.0.2.4.6.8
18.0
.{
.o
.8
19.0
.1
.0
.8
8.9028.9098.9178.9248.93 r
8.9398.9468.9538.9618.008
8.9758.9838.OOO8.0070.005
Wei.sbt (Pounds) | Pounds Solidsin Al¡ of | (tsrir) Pe¡
r Cu- Ft.l r cal. lr cu. F¿.l I Csl.
62.25318,3221 0.00002.208 lE.328 l .r2t,02.3..,0 18.33$ I .24s62.3S518.3{rl .37462.tr,{7 18.3{8 1 .500
62.4921E.3541 .62562.5{518.3611 .75162.5?016.3071 .076$2.C-r2l E.3741 r.oo262.65718.3801 1.128
62.73918.3871 t.25s62.78{18.3031 1.3616::.S3618.4001 r.50862.ÉSrl8.406l t.63502.93418.4131 r.702
62.97618.4191 1.88963.03r 18.126 12.0r703.07618.{321 2.r{563.r?81ti.4391 2.27363.15018.4461 2.4t01
63.22i18.452 12.52963.2;818.a[r9l 2.65863.32318.4651 2.7S063.3;518.4721 2.9r563.4?718.4701 3.O4{
63.472 18.485 1 3.r7,163.s2518.4921 3.30363.¡,7?l8.1fr9l 3.43303.62? 16.í).5 | 3..',0:.163.6r,118.5121 3.003
63.72i | 8.5r963.779 | 6.52663.834 | 8.532
63.929 | 8.546
63.073 | 8.55264.026 | 8.5596.1.0t8 18.566ü.¡30 | E.57364.r83 1.8.580
64.228 18.560 15.13864.2eDl8.5rr3 16.27164.33218.60U1 5.{0364.38s18.6071 5.53764.43718.6141 6.6?0
64.,r82 18.63064.5ír4 | 8.C2764.5a7 | 8.G34
5.8035.93 E0.0716.2050.340
I Cu. Ft.
6.4740.000o.7 440.87 07.014
7.1517.2 867.422t. ¡it67.695
7.83 I7.9688. t058.2 438.380
6.5188.6568.7948.9339.072
9.21r9.3509.4 890.02 80,768
9.90810.048¡0.18910.330r0.471
I 0.6 r210.75310.89 5I r.03 7I 1.179
r 1.321¡ r.463I 1.6001 L749I r.892
t 2.03612.r80t2.323r 2.,t68t2.612
12.7 5612.002¡3.04 7t3.l0l13.338
No¡¡¡Coluou I ¡ad 2 e¡p¡nded frcm oririual table,Column 3 - wt poicu f t and w! per gal re¡prctiveLy (Column 2) lioes Column l
Tabla 3 (cont): Peso especiflco de soluciones de azÚcar
Weight pcr Unit Volumc ond Weighr of Sotidr (grix) per Unit Volumcof Sugor Solution¡ ot 20 C
(3) (l) (2t €)
De-grec
IWeiglrt (I'ounds) | Pounds Solids
in Ai¡ of | (tsri¡) per De-greeUrlr
Weight (Pounü)¡n Alr of
Pound¡ Solid¡(Brt) per
I Cu. Fr.l l Gal. ll Cu. Ft.l r CBI I Cu. Ft, t Gsl. I Cu. Ft I Gs¡.¡0.0 I 67.414
.2 | 67.471
.4 | 6i.527
.6 | 67.579
.8 | 67.030I,r.0 | 67.601
.2 | Íti .7 5l
.4 I 67.803
.0 I 67.863
.8 | 07.et6
rz.o I e;.szs.2 | 66.02 8.4 I 68 088.61,1 68.1{0.8 | 68.200
I:¡3.0 | 68.260
.3 | 06.3t2
.4 | 6E.372
.G | 0E.42.1
.6 | 68.18.1I
l{.0 | 68.51{.2 | 06.r,00.4 | 68.056.6 | 6E.70e.8 | 68.766
I25.0 | 6S.828
.2 | 0E.881
.4 | 66.fr40
.0 | 69.000
.8 | 69.060
9.0r2113.4831t.8029.020113.6301r.82?LO27 113.776 1r.8429.0341r3.02t1t.861o.o42lr4.o6clr.68l
tlo.o1olt4.2r5lt.ooo0.052I14.303I¡.0r09.0641r{.5101¡.9409.0721t4.6s81r.9599.0971r4.80611.079
tl9.0871I{.9551r.e999.094 ll5.r02 12.0r09.102115.2521?.03e9.¡09115.{0012.o599.rr71r5.55012.079
t 5.7oo I 2.099r5.848 | 2.¡19¡5.999 | 2.t30t6.r48 | 3.t5016.290 | 2.179
I16.45r I 2.190t0.000 | 2.219r6.752 | 2.?3910.902 | 2.259r7.054 | 2.280
9.zolllz.2o7l2.3oo9.308117.35812.3209.216 ll7.5ll 12.3.1t0.2241r7.66412.3619.z32lrz.Blzl2.382
tl9.2391r7.96912.4029.2'17 ll8.t?3 12.4.J39.'.r55 | tft.277 | 2..t439.103 | t6.432.1 2.t04t¡.270 I r8.5ti.l | 2.4E4tl9.2781¡8.?3ol2.so59.2801¡8.89412.5269.294119.o5012.5479.302119.20512.5679.3091¡9.35912.588
l9.srs | 2.60919.07r I 2.630¡9.828 | 2.65rt9.985 | 2.07220.14r | 2.602
I20.2s9 | 2.7t420.456 | 2.73520.61 r I 2.75520.769 | 2.77620.928 | 2.758
9.1 259. l3?0. l.t09.t470.1 55
9.r630.t70s.t789. r 8.50.r93
16.0.2
.U,8
21.O
.4
.0
.E
69.I t369. 1 726 $.33 209.29269.344
69.40469.46469.5246 9.58460.036
s8.0 | 69.6A6.2 | 6fi.7.56.4 | 09.810.6 | 60.870.8 | 69.035
It9.0 | 00-f)95
.2 | 70.055
.4 | 70.¡07
.6 I 70.167,a | 70.227
9.3t79.3259.3339.34 I9.349
9.3579.3059.3729.3 800.388
33.0.2.4.6.8
36.O
.0
.6
3 9.0.2.4.6.8
90.0.2.4.6.8
s 1.0.2.,1.o.8
33.0t.4.0n
3?.0.2.4.6.8
38.0
,4.6.ti
9{.0,.4.6.8
35.0.z.,1.0.8
7 1.r927 r.1],527 t.3r271 .3 t-27 t.439
7O.28t'70.34770.40770.40670.526
70.58670.64 670.70670.76670.a26
70.89370.9537 r.0r 37l.O t'27 t .t32
7t.4097 1.55971.6 t 871.6867 t.7 46
7 r.8067 r .6057 t 0'rt71.90372.O52
t'2.l 1272. r E0? :¿.:13 I72.29tJ, z.óv t
72.4267?-49472.55+?2.6¡372.08r
72.7 4r72.808 I72.808 |
72.928 |
72.5<¿5 |I
73.055 |73.122 |73.r82 |73.249 |73.3t7 |
9.3 069.4Q{g-4129.4 200.4?8
0.4369.41 49.{529.4 60Lt¡68
9.4;79.4 859.4939.5019.509
9.51 79.52 59. S339.5{ I9.550
9.5 589.5069.5749.5639.59r
9.5990.6079.0169.6249.632
9.6{0t¡.0{99.05 79.66 59.674
9.6620.6 9l0.60 I9.7070.716
9.7249.7339.7 4l9.7490.758
9.7069.?759.7&l9.7929-80r
3t.0862t.24421.4Q4?1.5632r.722
2r.88222.O4222.20222.36222.523
2 2.68622.84723.00623. | 6923.33r
33.49323.65623.61 823.98124.t16
2{.3 r024.47324.63724.8032{.968
25. r 32?5.?9625.{6425.6302s.795
25.960!6. I 202(r.29520..r6126.63 r
26.79826.A6827.t3527.30227.173
27-U22 7.8¡ 32 7.98126.15028.322
28.{9128.6642 8.63420.00729. r80
2.81 I2.8402.8612.88i12.90{
2.0252.9472.9082.9893.01I
3.0333.0í{3.0703.0973.r r9
3.¡{r3.t623.r8{3.2063.226
3.1?03. {s33.5r 53.5373.560
3.6953.7t83.7413.7633.780
3.8093.&¡23.8553.8783.90¡
3.zfi3.2723.2933.3r 63.338
3.3683.3 823.40{3.4263.448
3.5823.0053.6273.6503.673
Tabla 3 (cont): Peso especffico de soluciones de azúcar
Wcight per Unit Volume ond Weighl of Solid¡ f Brixl pcr Unil Yolumc
I of Sugo,r Solution¡ ot 20 C
(r) Q' (3) (l) (2' (3)
lWelgbt (Pounds)De- I lq Air ofEree I
Pounds Solids(Brir) per De-
lJrtx
Welgbt (Pounde)in Alr of
Pounds Sollds(Brix) per
tJrlrI Cu. Ft.l I (;sl. Cu. Ft I Gal. cu. rt.l t Gsl. I Cu. Ft. I Gal.
rl.ol 73.698 | 0.852,2 173.76b | 0.rJ6l.4 173.825 | 9.869.61 73.893 | 9.878.8¡ 73.960 | 9.887
ro.0l 73.376 I 9.80$.zl is.444 | s.818.41 73.504 | 9.826.61 73.57r I e.835.81 73.63r'l 9.843
.¡.ol 74.020 | 9.8s5.2 174.067 | 0.904.4 l. 7.1.1ír.l | 9.fll3.6 ll 74.214 | {t,921.81 7{.232 | 9.930
{3.0 |.2
1
.4 I
.6 1
.81
| 4.0
..1
.o
.8
46.0
.1
.6
.8
48.0.2.4.6.8
l7.o.2.4.0.8
18,0
.4
.6
.E
{9.0
.4
74.3{9 | 9.93$74.4t6 I $.f¡1S74.476 | 9.r5674.5'13 | 9.90fi7,r.01r I 9.074
I7.{.6;8 | 9.9837{.7r5 | 9.90271.S05 | t0.000?4.E73 | r0.o09?4.94O I r0.018
I
75.007 | r0.02775.0?{ | r0.03675.r42 | r0.0{575.209 ll0.Ol,475.276 | r0.003
75.336 | 10.07175.404 | I0.0Bo75..r71 ll0.0s$75.Í'38 110.0(¡.$7r,.bo0 | ro.r0t
I
75.673 | r0.rr675.740 | t0.12575.8O8 | lO.t3475.8?fi I lo.l4375.942 | to.r52
?6.0r7 | 10.16276.077 | lo.r?076.144 | lO.t7976.219 | 10.18976.280r I rO.t98
I
76.354 | 1o.2O770.421 | r0.2r676.488 110.22.576.556 | 10.23476.623 | 10.243
2 9.35029.52429.69629.87030.04 r
30.2 I 630.39130.56430.73930.9 r 5
3 ¡.9;032.14832.323
3 2.680
3 2.858
aa o r a
33.39333.57 3
óó./có33.93334.I143.r.2963 4.4 76
3 r.0883 ¡.2653 r.41 I3r.6r53 1.793
3 4.65534.83 735.0lfl3i.20 I3,''.3l¡ t
35.f¡6635.7403f.93336.rt736.300
36.4 8836.66936.8543i.04237.228
37.4 l 33;.5993 7.7853i.97238.158
3.9243.9473.9703.9934.016
4.03941.0634.0864.t094.¡33
4.1564.1804.2034.!264.250
5.0015.0265.01¡l5.0705. t0l
1.27 44.2 984.3214.3454.3f'9
4.3 924 .4164.4 404.4fr44.488
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1.7 Í44.7itl4.8(t44.8284.853
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46.r20,{6.32346.52146.725¿t0.928
17.r2717.3324 7.53017.740{7.945
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5.r265.1 525.1775.2025.225
5.5085.5335.5595.s855.61I
5.2526.2785.3035.3285.354
5.3796.,r055..r315.,r565.482
6.1 656.1926.2r96.2169.278
6.3006.3276.3556.3826.409
5.8995.9255.9525.9780.005
6.O310.o580.0856.ttl6.138
5.6375.6035.6896.7r56.741
5.7 875.7930.8206.8{66.872
Tabla 3 (cont): Peso especÍf ico de soluciones de azúcar
Weighl per Unit Volume ond Weight of Solidc lBrixt per Unit Volumeof Sugor Solution¡ ot 20 C
(2' (3) (t) (2) (3)
Weiqht (Pounds)in Air of
I l Gsl.
Pounds Solids(llrir) pe¡De-
Itrix
600.2
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61.0.2
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9.0969.r269.1609.r929.22r
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5s.3 ;4
53. A(1054.() I 4lr4.227
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56.0r5 | 7.56856.833 17.ír9757.O!'fi | i.6o757.274 | ;.t5657.498 | 7.686
57.i16 | 7.7r057.93G I 7.74f)58.r60 | 7.77.558.380 | 7.8345ft.60.5 l;.834
Tabla 3 (cont): Peso especffico de soluclones de azúcar
Wcight pcr Unil Volumc ond Weight ol Solid¡ [Brix) pcr Unil Volumc
of Sugor Solution¡ ol 20 C
(3) (l) (2)(l)
Weight (Pounde)ln Air of
Poun<Ls Solids(Brir) per
WelBht (I'ound¡)ln Alr of
Póunds Solld¡(tsrir) perDe-
RreeBrix
Do-gre6B ¡lx
10..58610.62 ¡10.65f¡I 0. ri0(l1O.72lt
E0.0,.1.0.8
81.O.2.tL.6.8
8 ¡.0
.4
.(t,8
88.00888.15088.23388-3 r 588.307
88.{808 8,50288.0.rt288.73288.8¡ 6
88.89 888.0816t.0 7 I8!. I Í¡3I rJ.235
89.3r7tt 9.40 78 0.1 898 9.5726 $.66 ?
80.7 4.189.62689.910I9. f¡989rJ.080
00.1 70\to.25290.34 290.4 2Ít90.507
00.5a70().67 f,00.76090.85 |90.941
01.0230r.ll3sl.l0f,0¡.28.5ot.375
70.4 5470.69670.9397¡.t817 t.125
7l.0007 L.$ t272.16372.40572.65r
72.9gft73.t1273.3 0573.0,r073.8E7
74.r337.1.3tt774.63 4i 4.8827 5.r37
75.38575.0337 5.88976.r367 6.388
76.64 5/ o.óvo77.r527 7.40{77.655
? 7.91 378.1657 8..r247 6.07 77 8.s37
79.190?c.451?9.7047 s.00080.227
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85,75080.02086.289I 6.50086.823
87.09487.36{87.63587.90788. r 80
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I l.l08I t.r 13tl.l79I l.2r 1I 1.249
I 1.285l r.321I t.356t 1.392tr.427
I1.463I t.499l r.536I 1.57 II r.607
r l.643t 1.679t 1.7¡5I 1.7501 r.788
| 1.821lt.tJ6l¡ 1.805I 1.93,1r 1.97 ¡
r 2.o07
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t2.401t2.413t2.4?ttr2.43712.4.r8
l2.1fiO12.47212.48412.,t9612.507
12.5191 2.53 tI 2.51 3¡ 2.55512.567
1t (?ol ?.1¡9 1
I ?. t;0ll1 2.61 5t2.627
l2.63fl
12.226t2.zil812.249t2.26112.273
12.281I 2.2 00t2.307r 2.31 Ir 2.33 r
I L828I 1.839ll.8f¡lI 1.862I 1.873
I l.fr{0I l .952¡ I .963I 1.97.1I r.986
83.0
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.D
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81.0.!.4.0.8
Et.0
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t 2.1 6812.t8üt2.¡01t2.2r.t312.2l5
88.4.5188.7?{88.90789.27 I89.5{5
89.8r 9
73
Entonces:
Ton. l'lsa ftlDla = ( üttsa t¡ x Cantldad Msa $ )/2200 = 404,604
Según la ecuación cle sólldos:
LF = 531,452 Ton/Dia
Y según la ecuación de materia:
Ottsal e = 126,848 Ton/Df a
3.5.2 Balance de masa en tachos de masa 2a
El balance de masa establece"
74
La ecuaclón del balance es:
Srpla = HSa2o*6ttsl.za
Srp¡a, x ('Bx srpt¡/100) = l'lsa2a x ('Bxttsa2¡/100)
Donde según promedlo 1.989 (tabla l):
'Bx Srplr = 71,4551' ?d
'Bxmsa2¡ = 84,43 ?B (meclldo a ^, 20'C, realmente está a 64'C)
l1sa2s = 6.436,4 ftszDia
Según Tablas 2y 3,paramasa2a:
De Tabla 2: Factor Correcclón 'Bx = 3,6704
En Tabla 3: Con 'Bx = 84,43 - 3,6704 = 80,8 Í6, se tlene:
' ACLARACION: la rozón por lo quo s monor este grodo brlx respeto alpromdio @ 1.9E9 esque ha sido nmrio considerar que lo rcuperación ó solitbs en lm cantrífup @ reflno es
lgual para cffi una 6 lm mm crclffi on flnes 6 balance. Al atablecer el balanco ó momeñ losmntrffu$ & reflno s explfm la recupermlón ü Sll&s ( ltem 3.6),
75
Omsa 2¡ = 88,397 Lb/ft5
Entonces:
Ton.flsa2e lDla = 254,617
Según ecuación de sólltlos se tlene:
Srpf a =292,439 Ton/Dla
Y según la ecuación de materia se tiene:
6msa 2¡ = 33,822 Ton/df a
3.5,1 Balance de masa en tachos de masa 3a
76
La ecuación del balance es:
Srp2a = HsaS!+Gttsag¡
Srp2a x ('Bxsrp2¡/ 100) = llsa3! x ('Bxmsas¡/ 100)
Donde, según promedio 1.989 (tabla | ):
'Bxsrp2c = 69,5142Í¿ (ver nota ple de páglna en el anállsls de Masa 2a),
'Bxmsas¡ = 84,73 Í8 (medldo a É 20"C, realmente está a 64'C)
Hsa3a = 2.891,8 ft5/Dia
Según Tablas 2y 3, para llsaie:
De Tabla 2: Factor Corrección 'Bx = 3,6675
En Tabla 3: Con 'Bx = 84,73 - 3,6675 = 81,08, se tlene:
dmsa 5¡ = gg,48 Lb/ft5
77
Entonces:
Ton.Msaie /Dla = I 16,303
Según ecuaclón de sólldos se tlene:
Srp2a = 135,520 Ton/Dla
Y según ecuación de materla se tlene:
Gilsasc = 19,217 Ton/Dla
3.5.4 Balance de masa en tachos de masa 4¿
El balance de masa establece:
78
La ecuaclón del balance es:
5rp5a = Hsa4a +GHsa4¡
Srp3a x ('BXsrpS¡/ 100) = llsa4a x ('Bxnsa4¡/ 100)
Donde según promedio 1.989 (tabla l):
'Bxsrpsr = 64,2318 % (ver nota ple de páglna en el anállsls de Masa 2a),
'Bx''rsa4¡ = 85,l2fB (medldo a o 20'C, realmente está a 64'C).
Msa4E = 1.239,4ft3lDf a
Según Tablas 2y 3, para la masa 4a:
De Tabla 2: Factor Correcclón 'Bx = J,6639
En Tabla 3: Con oBx
= 85,l2 - 4.6979 = I1,5 %, se tlene:
lnsa 4¡ = 88,692 Lb/ft5
79
Entonces:
Ton.llsa4a lDla = 49,966
Según balance de sólldos se tlene:
Srp3a = 63,399 Ton/Dla
Y según balance de materla se tlene:
0msa4¡ = 13,435 Ton/Dla
3,6 BALANCE DE MASA EN LAS CENTRIFUGAS DE REFINO
En esta estaclón se sepanan los crlstales de azúcar reflnacla de cada una
de las masas cocldas !a,2a,Ja y 4a, La cantldad de crlstales extrafdos
de la masa, está determinado por el porcentaJe de recuperaclÓn de
sólidos (X) en la centrifuga. Se ha establecido como parámetro que ésta
recuperación sea lgual en cada centrlfuga para cada masa.
80
Según el Esguema 10, el balance de sólldos azÚcares establece:
(recordando que los sólldos azúcares están contenldos en el grado Brlx cle
la soluclón azucarada) la cantldad de sólldos azúcares contenldos en los
azúcares refinadas de 10, 2a,3a y 4e, deben ser lguales a los sóllclos
presentes en el azúcar producldo; slendo su 'Bx (grado Brlx) = 99,96 %,
Ton,Sóf ldos azúcares Producldos/Dfa = 292,8 x 0,9996 = 292,673
Los sólldos en el azúcar refinada húmeda (Sn¡r), calculados segÚn la
suma de sóllclos contenldos en cada unas de las cuatro azúcares
proclucldas: está dado por:
Sner = SREFT.+ SREF2o+ SREFJc+ 5RfF4¡
Donde:
Snerro = (f1sa la x o$¡6al¡) x (X)
Sn¡rz¡ = (f1sa2s x'Bx.Hsa2¡) x (X)
= (SrplE x 'BXSrp¡o) x (X)
= ( flsafe x'Bxmsatc x (l-X) ) x (X)
6l
SR¡rs¡ = (llsaia x'Bxmsag¡) x (X)
= (Srp2a x 'BXSrp2¡) x (X)
= ( l1Sa2a x'Bxmsa2¡ x (l-X) ) x (X)
= ( Msal0 x'Bxtlmls x (l-x) x (l-x) ) x (x)
SRrrq¡ = (f1sa4a x'Bxmsa4c) x (X)
= (Srpja x 'BXSrpS¡) x (X)
= ( flsaja x'Bx¡1sag¡ x (l-X) ) x (X)
= ( Srp20 x'BXSrpZ¡ x (l-X) ) x (X)
= (Y1sa2e x'Bx¡sazc x ( l -X) x ( | -X) ) x (X)
= ( Srplt x .BXSrprr x fi -X) x fi -X) ) x (X)
= ( Msal0 x'Bxmsal¡ * (l-X) x (l-X) x (l-X) ) x (X)
Que sumando y slmpllflcando los cuatro tlpos de sólltlos azúcares, se
tlene:
SREF = (llsal0 x ('Bxr{satc/100)) x ( X * Xx(l-X) + Xx(l-x)2 + Xx(l-X)J )
Ecuaclón que permlte encontrar la recuperaclón cle sóllclos en las
centrffugas " X ", al establecer, por medlo lteratlvo satlsfacer los
sóliclos producidos en promeclio del año 1.989, según:
82
292,673 = (404,604x 0,804) x IX + Xx(l-X) + Xx(l-x)2 * Xx(l-X)5 ]
La que se cumple poffi: X * 0,43723.
0 sea, que la centrlfugaclón de las masas cocldas de reflno presenta una
recuperaclón de sólldos del 43,723 %, valor que comparado con el
obtenldo por el departamento de elaboraclón (43,4ÍEl, ofrece buena
aproximaclón,
Slendo asf; la cantldad de sólldos azúcares de cada uno de los cuatro
tlpos de azúcar reflnada fué:
Tlpo Ton.sólldos/Df a xt6 Ton,sóls,Az.Ref /Dla
la,
24.
33
4e
325,302
208,963
94,205
4,722
43,723
43,723
43,723
43,723
142,232
91,365
41,189
17,805
Al hacer sumatorla cle cacla uno de los sóllclos azticares de cada tlpo de
azúcar se tiene:
Ton.sól idos.azúcar Ref./DÍa = 292,591
EJ
Que comparados con los sóltdos producldos en promecllo 1,989 cle 292,673
Ton/Dia, relatlvamente se garantiza el balance de masa en tachos de
refino $2kgldia de desvlaclón).
Ya elaborado el balance de masa en los tachos de reflno, es poslble
establecer el balance en las estaclones de autoflltros y clarlflcadores de
ref Ino. En el esquema I I se llustra el proceso cle reflno desde los
clarlf icadores hasta los autof I ltros.
Donde:
Eclarif to + LAVAUTOF = LD - LF
Se sabe: RR = Ecrartrp' LAVAUTOF * 5rp4a
Se ha deducldo:
LD = 675 Ton/Dfa @ oBx = 62,95 7o
LF = 551,452 Ton/Dia @ oBx = 6l,21%
E4
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65
Entonces:
Ecrarff LD + LAVAUTOF = 143,548 Ton/Dfa
De anállsls f1sa4e (para hallar la cantldad de slrope 4e:
Ton,Srp4a/Dfa = [ Ton.sól.5rp4a/('Bxsrp4a/ 1 00) ]
= [ Ton,llsa4ax('Bxttsa4c/ 100)x( l-X) )/('Bxsrp4¡/ 100) ]
Según promedio 1.9E9 (tabla I ):
'Bxsrp4¡ = 53,70 % (ver nota ple de páglna en el anállsls de llasa 2a),
Entonces:
Ton,Srp4a lDla = 42,676,
Que al reemplazar en la ecuación Inlcial de éste anállsls, se tlene:
RR = 186,224T0n/D1a,
E6
Oue según promedlo 1.989, éste valor garantlza el balance de masa.
En el esquema 12, se llustra el balance de masa general, segun el año
1.989. En el que las unldades de las dlferentes materlas se refleren a
toneladas/dla, cuyo valor del grado Brlx se muestra en paréntesls.
NOTA: la cantldad de agua empleada en las centrffugas de reflno está
determinada de la slgulente forma:
- Tlempo de Inyecclón de agua en cada centrlfuga ^, 20 mlnutos,
- Descarga de la boquilla, según fabrlcante = 1,5 litros/seg,
Entonces, en cada centrlfuga se lnyecta; slendo la operaclón en cada una
de l8 ciclos/hr:
(f ,5 lt/seg) x (20 seg/ciclo)x (18 clclos/hr) x (l ton/1.000 lts) x (24
hrs/dla) ^, lSton/dÍa.
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