un vers idad autonoma metropol i tana plantel

UN I VERS IDAD AUTONOMA METROPOL I TANA

PLANTEL I ZTAPALAPA

DIVISION C.B.S.

DEPARTAMENTO DE BIOTECNOLOGIA : AREA DE MICRWIOLOGIA

INGENIERIA BIOQUIMICA INDUSTRIAL

SERVICIO SOCIAL

ASESORES: M. EN C. MARIANO GUTIERREZ ROJAS

M. EN C. OSCAR MONROY HERMOSILLO

/" DESARROLLO CONCEPTUAL Y DE LA INGENIERIA BASICA

EN SU ETAPA PRELIMINAR PARA EL DISENO DE UNA

PLANTA PILOTO WLTIPROPOSITOS PARA EL DPTO, DE

BIOTECNOLOGIA CUYO PRINCIPAL ENFASIS SERAN LAS

FERMENTACIONES EN ESTADO SOL IDO,

GONZALEZ CASTILLO OCTAVIO FRANCISCO

S AGUILAR ISAIAS

d

A NUESTROS PADRES: -

ORIGEN Y PILARES DE NUESTROS CONOCIMIENTOS E

INQUIETUDES, PERO SIENDO A LA VEZ COPARTICIPES w

DE NUESTROS MAS GRAMIES ANHELOS Y REALIZACIONES

CON CARIN0 Y PROFUNDO RECONOCIMIENTO

A LA COMUNIDAD UNIVERSITARIA: "

DE QUIEN EN EL PASADO HEMOS RECIBIDO FORMACION Y

EJEMPLO Y A LA CUAL ESPERAMOS TENER LA OPORTUNIDAD

DE CRISTALIZAR NUESTRO AGRADECIMIENTO.

RECONOCIMIENTOS

La realizaci6n de este trabajo ha sido posible gracias a la colaboracidn

de un equipo interdisciplinario. Queremos agradecer a: M. en C. Mariano

Gutierrez Rojas. M. en C. Óscar Monroy Hermosi 110, Ing. Tomds Cueli Dlaz

Dr. Sebastidn Roussous; quienes intervinieron directamente en el

asesoramiento de nuestro trabajo de servicio social, que a la vez se vi6

enriquecido por las sugerencias de: Q.F.B. Eric Oriol, Dr. Gustavo Viniegra

Gonzdlez. Dra. M y r a de la Torre-Louis, M. en C. Gerard0 Ramfrez y los

comentarios de: Dr. Alberto Massuco, Dr. Maurice Rainbault, Q.F.I. Fermln

Aguirre Garcfa, Ing. Rafael Chdvez. As¶ mismo hacemos patente nuestro

agradecimiento a: M. en C. Sergio Huerta Ochoa, Ing. Mal Lbpez U1 ibarri , M.

en C. Gi 1 les Barquet por su cooperacidn en 1 a obtencidn de i nformac i6n

tecnica del proceso de la femntaci6n sblida de la yuca, y a: Arq. Arnulfo

Rodrlguez, Arq. Jaime Vdtquer, Arq. Victor Rojas por su asesoramiento en la

emisidn de los documentos presentados. Finalmente no podemos dejar de

agradecer la paciencia demostrada por Ma. Elena Osorio Revilla y Renata

Gonzdlez ZarazQa en apoyo a l a redaccidn del trabajo y en la presentacidn

final de los planos,

v

PREFACIO

La creciente demanda de bienes de consumo ha dado origen a nuevas areas de

investigaci6n y docencia.

Actualmente el departamento de biotecnologla en el area de Wicrobiologla

esta desarrollando tecnologfas de fermentacidn en sustrato sbl ido

encontrindose en una etapa de experimentacidn a nivel laboratorio y a nivel

planta piloto a baja escala.

Los resultados obtenidos justifican la transicibn a una escala mayor, es

decir a planta piloto.

El presente trabajo estd basado en datos experimentales (proporcionados

por la planta piloto de microbiología), en una revisidn bib1 iogrdf ica y

consultas a diversos especialistas. Este trabajo pretende mostrar la

metodología y resultados obtenidos al desarrollar la IngenierIa conceptual y

parte de la Ingenirfa bdsica en etapa preliminar,requeridas para el diseb

de una planta multipropdsito con la escala antes mencionada, para lograr

este demostramiento, el trabajo esta dividido en tres partes principales.

PARTE I : DIAGRAMAS DE PROCESO "- -.

Esta parte describe la secuencia utilizada para la elaboracidn de dichos

di agramas incluye :

1.Ula descripcidn del proceso; 2 . b diagrama de bloques; 3.Balances de masa y

energia; 4,Diagramas cualitativos de proceso; 5,Especificacib preliminar de

equipo y 6,Diagramas cuantitativos de proceso.

PARTE I1 : DIAGRAMAS DE SERVICIO "- - Esta parte trata la metodologla utilizada para la realizaci6n de dichos

diagramas, incluye:

7. Diagramas cualitativos y cuantitativos de servicio.

. -. .-

PARTE 111 : DIAGRAMAS DE DISTRIBUCION DE AREAS Y EQUIPO ”- - ”-

Esta parte indica los pasos seguidos para la emisi6n de tales diagramas,

incluye:

8. Descripcidn de dreas; 9,Diagramas de distribucidn de dreas (LAY OUT);

10.Especif icacidn de equipo (hojas de datos); 1 1 .Diagramas de distribucidn

de equipo; 12. Memorias de cdlculo.

A l final de este trabajo se presenta una lista de sugerencias que los

autores consideran adecuados al futuro desarrollo de este proyecto.

I N D I C E ”””

RESULTADOS (VER LOS PLANOS ANEXOS)

. -Lista De Modificaciones y Sugerencias---------------------- 107

INTRODUCCION

El desarrollo de cualquier proyecto que contemple una aplicacibn

industrial, en general debe tomar en cuenta las siguientes etapas:

a) Concepcibn de la idea.

b) Recopilacidn y anllisis de la infonnacidn existente

c) Desarrollo de un plan de experimentacibn a nivel laboratorio.

d) Desarrollo de un plan de experimentacibn a nivel planta piloto.

e) Real izar un and1 isis de prefactibi 1 idad t&nico-econbmico.

f) Realizar - la ingenieria conceptual.

g) &alizar - la ingeniería basica.

h) Realizacibn de un análisis de factibilidad tenico. econdmico y

financiero.

i). Desarrollo de la ingenieria de detalle.

j ) Construccion y arranque de la planta.

k ) Comercialitacion de la idea;

Como se puede ver. el desarrollo de un proyecto hasta su realizacibñ

contempla la participacibn de diversos especialistas.

Tradicionalmente y por cuestiones prdcticas. los centros de investigacib

han tenido una participaci6n mas amplia en las primeras etapas del proyecto

pudiendo llegar hasta la realizacibn de la ingenieria basica del mismo,

quedando las etapas subsecuentes en manos de las firmas de ingenieria y / o

consultoria. las cuales interaccionan con quien desarrol'lb la ingenieria

bhsica o el. "KNOW-HOW" para culminar el proyecto.

Actualmente no existen barreras muy claras que delimiten la terminaci6n de

la ingenieria conceptual y la iniciacibn de la ingeniería bdsica. 6 bien

donde termina esta ultima para comenzar la ingeniería de detalle.

1

" .~ _c - .. c <

Normalmente el desarrollo de la ingeniería comprende (34. 35):

INGEN I ER 1A CONCEPTUAL.

Las actividades que debe contener la ingenieria conceptual para el

desarrrollo de la ingeniería bdsica son:

a ) Breve descripcidn del proceso

b) Diagramas de bloques.

c) Diagramas cualitativos de proceso.

d ) Bosquejos para arreglos generales de areas y equipo.

INGENIERIA BASICA

Las actividades que debe contener la ingenieria basica para el desarrollo

de la ingenieria de detalle son:

A) Oescripclon del proceso

B) Balances generales. incluyendo diagramas de bloques

C) Plot Plan. incluyendo definicibn de las dreas.

D ) Diagramas de flujo ("Process Flow Sheets")

E) Diagramas de Tuberia e Intrumentacidn en etapa preliminar ( t tP&I Dts")

F ) Diagramas unitarios electricos incluyendo cargas.

G) Especificaciones generales para las disciplinas de proceso.instrumentaci6n

civiles. arquitectbnicas. mecanicas. tuberfa y elbctricas.

H) Especificaciones de equipo de proceso.

I ) Especificaciones de Instrumentos.

J) Lista de equipo

K) Lista de instrumentos.

L) Lista de motores y equipo electrico.

M) Requerimientos generales de servicios.

N) Memorias de calculo.

2

o . INGENIERIA - DE DETALLE

Debera contener al menos en su etapa preliminar los siguientes puntos:

A ) Proceso :

-Revisibn de la ingenieria bdsica

-Edici6n de "P&I's" (D.T. 1.)

-Requisiciones de equipo.

-Ediciones de especificaciones generales

-Hojas de datos a Depto. mectmico.

-Datos de proceso a instrumentacíon.

-Edici6n lista de equipos

-Edicion lista de motores

-Revision requerimientos de servicios.

-Balance de materia y energía.

-Diagramas de bloques

-Diagramas de flujo

-"P&I S "

-Especificacibn y requisician de equipo

-Hojas de datos a departamento mecanico (servicios).

-Datos a instrumentación (servicios)

-Edicibn 1 ista motores

-Edicibn lista equipo

B) Mecanico:

-Planos prel irninares de equipo.

-Requisiciones de Equipo

C ) Instrumentaci6n:

-"Pi?¡ S"

3

- . - "'

I

-Requisiciones de instrumentos, incluyendo elaboracibn de hojas de datos.

-Lista de instrumentos

D) Tuberias:

-ElaboraciC)n de arreglos de equipo, incuyendo pesos y cargas.

-El'aboracibn de arreglo de tuberla e indice de llneas

E) Civ i l :

-Edicibn de Especificaciones generales.

-Diseno de cimentaciones. drenajes. estructuras de edificios pi lotes y

trincheras

-Requisiciones de estructura

F) Electrico:

-Especificaciones de equipo

-Lista de Motores

-Distribucibn de alumbrado

-Distribución de fuerza y tierras

-Diagramas unif i lares

-Requisici6n de C.C.M.

-Requisiciones de tansformadores y tableros de alumbrado.

g) Aire Acondicionado y Ventilacih:

-Di agrmas

-Especificaci6n y requisicion de Equipo

-Edici6n de lista de equipo

-Arreglo de equipos y ductos

4

H) Arquftect6nico:

-Fachada y cortes

-Detal les arquitect6nicas

-1nstalacibn hidrdulícas sanitarias

-Distribuci&n y arreglos en edificios adtninistrativos, almacenes,etc.

I) Mec8nico:

-Manejo de s6lidos

-Arreglo de equipo

-Especificacibn y Requisiciones de Equipo

-Protection contra incendios

-Diagramas

5

OBJETIVOS

El objetivo principal de nuestro trabajo es el realizar la ingenierfa

conceptual y parte de la ingenierla bdsica para el proceso de la

fermentaci6n sbl ida de la yuca, el cual servird cotno base para el diseAo de

la planta piloto de fermentaciones sblidas con carecter de multipropbsitos

para el departamento de biotecnologla. La realizacibn de este objetivo

contempla el cumplimiento de las siguientes metas específicas: (34)

l . - DescripcicSn del proceso

2. - Diagramas de bloques con 'balances generales. mostrando: +Flujos

+Caracteristicas de los componentes mayores

+Presiones y temperaturas

3. - "Plot Plan" con definición de breas. debiendo contener: +Dibujos de arreglos y "Lay-outs" generales y preliminares

+Recomendaciones para localizar conexiones en limites de baterlas

4.- Diagramas de Flujo. mostrando:

+Flujos, temperaturas. presiones. densidades. etc. para flujos de proceso.

+Balances de materiales y energfa

5.- Diagramas de tuberfa e instrumentacibn en etapa preliminar. mostrando:

+Instrumentaci6n con puntos de control e interrelaciones con el equipo

+Equipo de proceso con identificacidn. nombre y número.

' +Interconexiones entre los equipos mostrando sus interrelaciones

6

-. I

. . b

*

tvblvulas. drenajes y trampas

6.- Lista de recomendaciones para modificaciones a la obra civil y mecdnica

de la planta existente. mostrando:

+Recomendaciones para cimentacibn de equipo.

+Estructuras y edificios. +Recomendaciones para recubrimientos y sellos para dreas especiales

+Recomendaciones basicas para el sistema de recoleccibn de h u m s y

pol vos

7.- Especif icaci6n preliminar de equipo de proceso.

8.- Lista de equipo

9.- Lista de inStrtmnt0S (él que el diagrama de tuberia e instrumentacibn preliminar indique)

10.-Requerimientos de servicios:

K u a 1 i tat i vos

+Cuantitativos (dependiendo de la informacidn proporcinada por la planta

de microbiología)

ll.-Diagranras de elevacibn preliminar.

12. "emarias de calculo

7

. . \.' W" .

_c

METODOLOGIA $DE - TRABAJO

Para que se logre un aprovechamiento m8s completo de los documentos

emitidos en este trabajo consideramos necesario el dar una descripcibn

completa incluyendo los pormenores involucrados en la reaIizaci6n de los

mismos. Esta secci6n mostrara la metodologia que se riguib en la

realización de los documentos objeto de nuestro trabajo (diagramas .de

proceso. servicio. distribucidn de areas y arreglo de equipo en la planta.)

para mayor claridad el orden de presentacion será el mismo que se sigue

tradicionalmente en el desarrollo de la ingenieria de un proyecto. pero es

necesario aclarar que no se sigui6 rigurosamente ese orden en la realizacibn.

de nuestro proyecto por la singularidad que este presenta: como disefiar - una

planta piloto - sin contar " con la valiosa imformaci6n tradicionalmente

proporcionada "" por ella misma (que todavia - no existe) de esta manera se

tuvwon que tomar varios supuestos de trabajo y realizar algunos calculos

. . *

aproximados para poder realizar el diseno.

8

DESCRIPCION - DEL PROCESO

Para lograr el caracter de multipropbsitos de la planta piloto a disefiar.

se partio de 3 procesos diferentes de fennentaci6n s6l ida real izando SUS

respectivas etapas de: descripcidn del proceso. diagrama de bloques. balances

de materiales y energia. diagramas cualitativos de proceso. para que apartir

. de estas se puedieran elaborar los documentos que requerirá la ingenieria

del proyecto de la planta piloto que estamos disefiando. Las tecnologlas a

uti 1 izar son :

l . -Enriquecimiento proteinlco de la yuca mediante la fermentacidn sblida de

sus raices

2.-Produccion de enzimas mediante fermentaciones sd~idas en diversos

sustratos.

3.-Produccion de metabolitos mediante fermentaciones sblidas utilizando

bagaci 1 1 o de cana coma soporte.

L.

i

DESCRIPCION - DEL PROCESO " PARA LA FERMENTACION SOLIDA DE LA YUCA. "- Este proceso pretende enriquecer la yuca '' manihot esculenta *I en su

contenido proteico mejorando asi sus caracteristicas nutricionales con fines

de emplearlo en la dieta de animales como el cerdo 6 las aves de corral.

El proceso de la fermentción sólida de la yuca comprende los siguientes

pasos :

1 -Se reciben 1000kg de raices de la planta de yuca 'I manihot esculenta 'I la

cual contiene un 60% de humedad y una densidad aproximada de 600 kg/m3. Las

raices se lavan con su equivalente en peso de agua y se escurren hasta

eliminar la tierra y otras impurezas

2.-Las raices de yuca se pican hasta obtener un tamafio promedio de particula

de 2-3m de diametro l o cual ademas de favorecer el subsecuente secado ira

acondicionando el sustrato a un tamaño de particula adecuado para el proceso

de fermentacion

3. -La yuca picada se seca hasta que tenga una humedad del 10% para que una vez

seca se lleve a un molino el cual debera reducir el tamaño de la partícula

hasta que este pase por una malla #10 garantizando una superficie de contacto

adecuada para la fermentacion evitando así el limitar a esta por fenbmenos

de difusion.

10

. _. l"l_l""""

4.-A la yuca molida se le agrega una soluci6n de sales para alcanzar las

siguientes proporciones en la mezcla final:

2.33% de Fosfato de Potasio (B.S. 1

2.23% de Urea (B.S.)

2.44% de Sulfato de knonio (B.S.)

30% de Humedad.

En la misma solucion se agrega un acidulante. el necesario para que el pH

de la mezcla sea de 3.2 unidades.

5. -A la mezcla anterior se le somete a un tratamiento termico

(gelatinizacion) utilizando vapor de baja presion. Dicho tratamiento tiende

a facilitar el desdoblamiento de los alimidones a sacáridos mas pequenos y

faciles de metabolizar por el microorganismo. además de dar una textura

adecuada al sustrato. c

6. -Una vez que la yuca esta gelatinizada servir& como sustrato para la

Fermentacion en Estado %lido utilizando Aspergillus Niger en una soluci6n

de esporas que garantice una concentracibn de aproximadamente 1.86 X 10 (exp

10) esporas/kg sustrato (B.S. ) y una humedad del 50% para la yuca inoculada.

7.-La fermentaci6n sera aerobica por lo que requiere de un suministro

adecuado de a ire hirmedo . ademas de una adecuada remoción d e l calor

metabolico para mantener la temperatura entre 35-40 C y una humedad d e l 50% a

lo largo de las 30 Hrs. que dura la fermentacion. El pH al inicio debe ser de

5 unidades. Se estima que el rendimiento de esta femntacion es del orden de

75-802 en peso

11

8-41 producto de la fermentaci6n se seca hasta llevarlo a una humedad del

10% y se muele para reducir el tamah de la partlcula hasta que esta pase por

una malla #lo.

9. -El producto finalmente es empacado.

12

II_ "- "."."ll".

ú -. .

DESCRIPCION " PARA EL PROCESO - DE PROOUCCION - DE E N Z I M MEDIANTE

- LA FEWENTACION - EN SUSTRATO SOL IDO.

Esta descripcibn pretende abarcar varios procesos que ut i 1 izan diferentes materias primas. entendiendo asi que por lo menos las primeras etapas del proceso variaran un poco de proceso a pmces9. En general los pasos que

seguira esta tecnologia son:

1 -Se reciben las materias primas y se lep somete a un pretratamiento con

fines de optimizar su limpieza. tamallo de prrticula. estado de agregación.

humedad. etc.; para sus subsecuentes transformaciones.

2.-Se mezclan las materias primas cor) complementos nutricionales para

balancear el medio de cultivo que se utilizara.en la fermentacion. c

3.-EI medio de cultivo es sometido a un pretratamiento t&rmico con la

finalidad de favorecer su transformacion mtab61ica por el microorganismo.

4.-Por otro lado en un esporulador o tanque semilla se crece el

microorganismo para formar un in6culo adecuado a las necesidades del proceso.

5. -El inbculo es agregado a el sustrato en un fermentador para sustrato en estado solido en las concentraciones adecuadas. La fennentacion se debe

llevar a cabo bajo condiciones controladas de temperatura. humedad. pH. asi

como con un flujo de aire humedo y filtrado que garantice el suministro de

oxigeno necesario para el proceso.

13

-.".. . .~.... "_I.._

6.-Una vez fermentado el producto puede seguir dos caminos dependiendo del

tipo de enzima generada:

a)Para enzimas extracelulares.- La masti d e l fermento se pone en una solucibn acuosa ,. con un regulador del pH y se seca para obtener enzlmas C N d a seca 6

bien se prensa para que a la fraccidn líquida se centrifuge 6 bien se

precipite con sales 6 extraiga con solventes para luego filtrarla y

purif icarla hasta obtener el extracto crudo de enzima.

b)Para enzimas intracelu1ares.- Se somete el fermento a un mecanismo de

ruptura celular (ultrasonido. homogenizador a altas presiones. molino con cama

de vidrios. etc.). se elimina el debris y a la fraccidn resultante se le

somete a un precipitado extrayendo posteriormente los solidos mediante una

filtracion para luego purificarlas por cualquiera de los Mtodos

existentes- Dentro de los procesos más usuales de purificacion de enzimas

.

encontramos: precipitacion. extraccion con solventes. dialisis.

ultrafiltracidn. intercambio ionico. cribado 6 tamizado molecular

cromatograf ia de afinidad. gel de fosfatos. adsorciw . cristalizacion . etc.

DESCRIPCION - DEL PROCESO DE PROOUCCION DE METABOLITOS SECUNDARIOS - - UTILIZANDO BAGASI LLO DE CAiJA DE AZUCAR COMO SOPORTE EN FEIWENTACIfflES SOL IDAS "- - -

Del proceso de obtención de azúcar apartir de la cana de atkar se

obtienen desechos s6l ídos como la fibra utilizada en l a fabricaci6n d e l

papel. pero también se obtienen residuos que a la fecha no han recibido un

aprovechamiento adecuado como es el bagazo y bagacillo de cana. Esta tecnología describe el proceso para utilizar estos residuos como soporte para

realizar sobre el los fermentaciones en sustrato srjlido con la posibilidad de obtener val iosos productos

La tecnologia comprende los siguientes pasos: t

1 -El bagacillo recibido del ingenio azucarero se seca hasta un 80% de humedad

y al igual que las otras materias primas se somete a un pretratamiento cuyo

fln es mejorar sus caracteristicas fisicas facilitando sus subsecuente;

transformaciones

2.-Se prepara el medio de fermentacidn mezclando bagacillo de caRa con

salvado de trigo o yuca mol ida en una proporcion de 1 :1 o 4 : l

respectivamente. a esta mezcla se le adiciona una solucidn de sa les (Urea.

Sulfato de Pmonio y Fosfato de Potasio) llevándola hasta una humedad del 50% -

3.-A la mezcla se le da un tratamiento temico a 110 C y se esteriliza (En

este proceso todavia se tienen bastantes problemas tecnicos)

5. -El sustrato se fermenta durante 40 Hrs. siendo muy importante el control

que se tenga tanto de la temperatura (35 C ) . CURO del volumen de aireacidn (3

l/gr sustrato (B. S. )

6. -El, fermento es homogenizado y enfriado mediante un intercambiador de calor.

7 -La pasta homogenizada del fermento es prensada a 230 bar/min.

8 -La fraccion 1 iquida obtenida del prensado se puede secar para obtener

enzima cruda solida o se puede preclpitar y / o extraer con solventes para

posteriormente filtrar y asi obtener el llamado extracto crudo de enzimas

9 -La f raccion sol ida del prensado se puede ens i lar con un 40% de humedad

para su adecuada preservacion y utilizacion como forraje. c

10 I -Los productos obtenidos finalmente se empacan.

DIAGRAMAS - DE BLOQUES - Y BALANCES - DE MATERIALES - Y ENERGIP

Se realizaron diagramas de bloques para cada una d.e las tecnologias

descrstas en la etapa anterior. Por solo contar con datos para la tecnologfa

de l a fermentacidn sdlida de la yuca, solo de esta se presentaran los

balances de materiales y energla, asi como una descripcidn mds

pormenorizada del desarrollo que siguieron los mismos. El proceso en general

consistio en reunir informacidn bib1 iogrdfica

(1,2,4,6,7,8,22,23,30,31,34) y las opiniones del personal calificado en la

materia para finalmente sintentizar la informaci6n hasta obtener los

diagramas mejor adaptados al objetivo de nuestro diseno.

17

FERMENTACION SOLIDA DE HARINA DE YUCA DIAGRAMA DE BLOQUES Y BALANCE DE MATERIALES.

BASE: 1000 kg de tubercula hGmedo por lote de proceso TIEMPO DE FERMENTACION: 40 Hrs. de proceso mds 2 Hrs. tiempos muertos. """""""""-"""""""" """"""""""" """""""""_

YUCA TUBERCULO 1000 kg (60% H)

u

1000 kg L

AGUA - AGUA w -. LAVADO 7 . 1000 kg

1000 kg YUCA 60% H

P I CADO 3. PERDIDAS 50 kg YUCA

I 960 kg YUCA 60% H

SECADO , t )'410 kg I AGUA I I L

540 kg YUCA 1 30% H

r I J VAPOR ' ( 10 psig. ) SALES+ 58 kg AGUA

PRETRATAMIENTO 85 C TERMICO 150min.

d

+ SALES: 9.1 kg UREA 9.9 kg SULFATO DE AMONIO 9.5 kg FOSFATO DE POTASIO o

18

626 kg YUCA GELATINIZADA 35% H

u

AIRE

75-80% Ef ic. INOCULO+EN 190 Kg AGUA pH= 3.5 816 kg YUCA CALOR T= 40-500c FERMENTADOR

A

612 kg YUCA FERMENTADA 50% H

+ El ip&ulo es de 2x10 espor,as por kg YUCA (BS) .

I A l I SECADO ),AGUA

i EVAPORADA I 1 I


MOL I ENDA t > PERDIDA 17 kg YUCA

110% H


23 EMPAQUE

BALANCE TOTAL (BS)

ENTRAN: 1000 kg YUCA 60% H (400 kg Yuca BS)

SALEN: 323 kg YUCA 10% H (291 kg Yuca BS)

EFICIENCIA TOTAL = '291 kg YUCA FERMENTADA 400 kg m TUBERCULO x 100 = 73%

19

Apartir de este diagrama de bloques inicial se sigui6 un proceso

exhaustivo de interaccibn con el personal de la planta piloto de

microbiología para ir modificando el mismo. hasta que hubiera un acuerdo en

el resultado final. Este proceso de interaccion cmprendid &todos de

revision bibliografica. comunicacion personal. consultorias con personas

externas a la universidad. emision de cuestionarios. Un ejemplo de este

ultimo metodo es el siguiente cuestionario:

1.- ¡Can qué valor de eficiencia se va a trabajar en el molino?

2. - ¡Cual es el tamaño de partícula deseado despues de la molienda? 3. - ¡Cual es el porcentaje de humedad que se obtiene en la yuca después del

tratamiento termico (pues no concuerdan los balances de agua)?

4.- ¡ S e concideran las sales al sacar el porcentaje de humedad de la yuca

gelatínizada?

5 - ¡Como y con que se ajusta el pH en la fermentacion?

6 - ¡Cual es el flujo de aire a la entrada y salida del fermentador?

7. - i En que forma se pierden los 102 kg de yuca en el fermentador?

8.- ¡Cuanto bioxido de carbono desprende la fermentacibn?

9 - ¡Cuanto calor metabolic0 se genera durante la fermentaciOn?

10 -¡En que se empaca el producto terminado y con que volumen de empaque?

1 1 . - ¡ S e tiene alguna idea del tiempo de operación de cada'equipo en el

proceso?

12 -¡Sobre que base de ci3lculo se calculara la planta piloto a disefiar?

Algunas de las modificaciones que paulatinamente se fueron realizando sobre 10s bosquejos iniciales del diagrama de bloques y balance de materiales se

encuentran las siguientes:

1 - Lote = 30 Hrs. de operacion más 2 Hrs. de tiempos muertos. .

2.- El pretratamiento termico será de 25 min. utilizando vapor, a 15 psig. de 20

"

presion.

3 .- Entre el proceso de secado y pretratamiento ténico.debera incluirse una

molienda.

4. - Al fermentador entra aire con un 1 0 0 % de humedad relativa.

5. - Del fermentador saldrá aire conteniendo bioxido de carbono y agua

6 - En el primer secado del proceso se obtendrá yuca con un 10% de humedad.

7 - El diagrama debera incluir el que es muy probable que la yuca llegue en

forma de chips del campo con un 10% de humedad por lo que entra directamente

a un proceso de molienda para posteriormente almacenarse en esta forma.

8. - Para la planta pi loto se tomo una base de calculo de 100 kg de raices de

yuca con 60% de humedad que entran al proceso. Posteriormente esta base de

cálculo se volvio a cambiar por 150 kg de yuca gelatinizada con sales.

inoculada y con un 50% de humedad que entran al proceso de la

Dentro de las preguntas realizadas al personal de la planta hubo algunas

que no pudieron contestar con base a datos medidos directamente sobre el

21

proceso como fueron :

-¡Cuanto bioxido de carbono desprende la fermentacion?

-¡Cual es el consumo de oxigeno durante la fermentacion?

- i Cuanto calor metabol ico desprende 1 a fermentacion? Para resol ver estas preguntas decidimos aproximar estos parámentros

utilizando un método para realizar balances simultaneos de materia y

energia en un fermentador. desarrollado por Erickson. Minkevich y Eroshin en

1978 (para ver el metodo consultar apendice X). El resultado de este metado

fue:

Bioxido de carbono desprendído= 0.586 kg / kg de glucosa consumida

Oxigeno consumido= 0.3845 kg / kg de glucosa consumrda

Calor liberado. 1 2965 kcal. / kg de glucosa consumida

Con base en estas y otras tantas modlfrcaclones se obtuvieron los diagramas

de bloques balances de materiales y energia mostrados a continuacion. 0

- .-

FERMENTACION SOLIDA DE HARINA DE YUCA. DIAGRAMA DE BLOQUES Y BALANCE DE MATER.IALES (MODIFICACION)

BASE: 150 kg Yuca seca que entran al proceso de fermentacidn LOTE: 30 Hrs, de fermentacidn ( e q u i p mds tardado). """"""""""""",""" " ""~"""""""""""--"-----------

454 kg RAIZ DE

182 kg YUCA SECA 272 kg AGUA a---- 454 kg YUCA

60% H v 4

454 kg AGUA AGUA

(5% PERDIDA) ) LAVADO 477 kg

52 AGRICOLA

173 kg YUCA SECA""- 1 258 kg AGUA ----- 431 kg YUCA 60% H

PICADO (5% PERDIDA)

L I

164 kg YUCA SECA 245 kg AGUA ----- 409 kg YUCA ""_

60% H I I - SECADO HASTA 10% HUMEDAD AGUA

I I I

YUCA (CHIPS) 10% H >, 164 kg YUCA SECA----- ""- 164 kg YUCA - 16 kg AGUA 10% H

J I

r PERDIDA MOL IENDA ALMACEN 18 kg YUCA . > ).HASTA MALLA 10

c 10% H (10% PERDIDA) b

23

w

1 1 kg +$ALES+ GELATINIZACION CON HS PO 3

j38% H (5% PERDIDA) 13 kg YUCA A pH= 3.2 PERDIDA 1 VAPOR 15 ps ig . 25'

~ 81 k$ AGUA

150 kg YUCA SECA----- 92 kg AGUA

"-" 242 kg YUCA 38% H

INOCULO+++ EN \I/ 1 4

58 kg AGUA 17.17 kg 4 EN

, 73.68 kq AIRE . FERMENTACION A 58% H

75-80% Ef ic . 57.88 Kcal ) pH= 5; T= 35-40 C '

,26.16 kg C 4

I 112 -5 kg YUCA SECA----- 112.5 kg AGUA

_"" 225 kg YUCA 50% H

4 J

SECADO AGUA HASTA 10% H ,100 kg

112.5 kg YUCA SECA----- ""- 125 kg YUCA I 12.5 kg AGUA 10% H

MOL IENDA HASTA

10% H ( 10% PERDIDA)

PERDIDA MALLA 10 )12 kg YUCA

i

101 kg YUCA FERMENTADA= 112 kg YUCA 11 kg AGUA 10% H

W

EMPACADO c

+ SALES: 3.75 kg FOSFATO DE POTASIO 3.60 kg UREA 3.93 kg SULFATO DE AMONIO

++ C.B.P. pH= 3.2 r n

+++ In6culo = 2 X IO I " esooras 9 YUCA m

24

BALANCE TOTAL (BS)

ENTRAN: 182 kg YUCA SECA

SALEN : 101 kg YUCA FERMENTADA SECA

EFICIENCIA = ,a 101 kg YUCA FERMENTADA SECA 9-

X 100 = 56%

BALANCE TOTAL DE PROTEINAS (BS)

ENTRAN: (182 kg YUCA SECA) (4 kg PROT./100 kg YUCA SECA) = 7.28 kg PROTE INAS

SALEN : (101 kg YUCA FERMENTADA SECA) (17 kg PROT./lM) kg YUCA FERMENTADA SECA) = 17.17 kg de PROTEINAS

GENERACION = SALIDA - ENTRADA = 17.17 - 7.28 = 9.89 kg de PROTEINAS GENERADAS

EFICIENCIA = 54.34 g de PROTEINA GENERADA 9 de YUCA 3t-

DIAGRAMA DE BLOQUES GENERAL PARA EL PROCESO DE PRODUCCION DE ENZIMAS (CUALITATIVO) EN FERMENTACION SOLIDA

1 I I 1

MATERIAS PRIMAS

PREACOND IC IONAMIENTO DE MATERIAS PRIMAS

I

FORMULACION DEL MEDIO DE CULTIVO i

1 v

i 1 1 ESTERILIZACION

I 4f

INOCULO AIRE (O2 ) CALOR

i FERMENTACION EN 1 SUSTRATO SOLIDO

enzimas enz i mas extracelulares

I

RUPTURA CELULAR PRENSADO

\I/ PRECIPITACION O EXTRACC ION

PURIFICACION DE ENZ IMAS

\

&

CENTRIFUGACION i

V 1

PURIFICACION DE ENZIMAS

26

"" - "

D IAGRAMA MED IANTE

DE BLOQUES CUALITATIVO PARA LA PRODUCCION DE ENZIMAS FERMENTACION EN ESTADO SOLIDO

MATERIAS PRIMAS LAVADO

c W

PICADO c

r U

SECADO

W

MOL I ENDA L

r 1 I 1

NUTRIMENTOS COMPLEMENTARIOS

FORMULACION DEL > ,

MEDIO DE CULTIVO

1

W

ESTER I L I ZAC I ON

<

INOCULO AIRE (4 1 CALOR

I SUSTRATO SOLIDO ,

FERMENTACION EN

t

ENFRIAMIENTO DEL CALDO

I

w

CENTRI FUGAC ION " - C

V

SALES PRECIPITANTES EXTRACC ION O SOLVENTES PRECIPITACION O - )

I

"" - 1 I

I I I

r

L ULTRAFILTRACION

I I

I I

"""A F I LTRADO

DIAGRAMA DE BLOQUES (CUALITATIVO) PARA EL PROCESO DE LA PRODUCCION DE ENZIMAS U OTROS METABOLITOS A PARTIR DE LOS RECIDUOS LIGNOCELULOSICOS (COMO FUENTE DE CARBONO O SOPORTE)

I c

SOPORTE (BAGAZO DE CANA, PAJA, ETC)

MATERIAS PRIMAS PARA SUSTRATO

\I t *

PRETRATAMIENTO DE MATERIAS PRIMAS MATERIAS PRIMAS PRETRATAMIENTO FR

FORMULACION DEL MEDIO DE CULTIVO

I

L/

PRETRATAMIENTO TERMICO

t t

4 W

I NOCU LO AIRE (O2 ) MEDIO SOLIDO CALOR

FERMENTACION EN I

v

PRENSADO (EXTRACCION)

sol ido

FILTRADO

I I

SECADO O ENS I LADO

I ; SECADO 29 I"""--

. . . I _ . . ~, . .* -. . -",_ ." "- "" ." - . -

DIAGRAMAS - DE PROCESO

Una vez teninadas las etapas de descripci6n de los procesos y sus

respectivos diagramas de bloques para las tres tecnologias a utilizar con el

fin de lograr el caracter de planta multiproptjsitos se procedi6 a la

elaboracion de diagramas de proceso y servicios que servirán c m base para

el diseAo de la planta piloto para fermentaciones s6lidas. En esta seccion

se mostrara la metodologia seguida y algunos bosquejos utilizados en el

desarrollo de los diagramas de proceso. metodologia que incluyo los

siguientes pasos:

1 - Elaboracfon de los diagramas cualitativos para las tres tecnologias

descritas

2.- Enlistar las necesidades que en equipo principal tiene cada uno de los

diagramas elaborados en el punto anterior.

3.- Elaboracion de un solo diagrama cualitativo de proceso que reuna a las

tres tecnologias uti lizadas mostrando las operaciones unitarias necesarias en

los tres procesos. Este diagrama fue posible realizarlo gracias a que las

tecnoligias se podian dividir en tres secciones de proceso: Pretratamiento

de materias primas. fermentacion y recuperacion de producto; mismas etapas

en que se dividira el diagrama cualitativo de proceos propuesto. Este equipo

ademas de mostrar las necesidades en equipo principal tambien lo hara con

algunos de los equipos accesorios.

4.- Definicion de la simbologia que se utilizara para representar equipo de

proceso. accesorio. instrumentos. lineas de porceso y servicios.

30

"

5. - Elaboracion del diagrama de proceso cuali y cuantitativo definitivo para

multiples propositos en la planta piloto. Este diagrama se realizo sobre

papel albanene y a lápiz HB Puesto que estos diagramas' requieren para su

diseno el poder contar con la mayoria de los datos de ingeniería basica del

proceso. solo se pudieron realizar los diagramas correspondientes a las etapas

de pretratamiento de materias primas y de fermentación utilizando para el lo

los datos del proceso de la fermentacidn solida de la yuca.

6 - Calculo de todos los datos necesarios para poder llenar la cuadricula de

datos tecnicos en los diagramas (balances de materia y energia)

7.- Definir l a nomenclatura a utilizar para las areas y equipo de proceso

8 - Elaborar una breve descrrpcion de los equipos principales de proceso para

ponerla en los diagramas de proceso.

9.- Determinar la instrumentacion a utilizar para los diagramas de proceso.

10 -Colocar las notas pertinentes a cada plano

1 1 -Anexar los planos de simbologia.

12 -Disefiar la plantilla de los datos de referencia para cada planlo.

Es importante hacer notar que en cada una de estas etapas se paso por

muchos bosquejos intermedios y modificaciones. asi el proceso fue de busqueda

de informacibn. generación de sugerencias. consultas. etc. hasta dar con un

resultado satisfactorio para el equipo de trabajo multidisciplinario.

Ahora entremos a detallar algunos de los puntos arriba mencionados:

r- i I

I

. I

I

I I

\r

!

I

i__T

E ?J O

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I I I ri[ i

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I "1 i - tj 8 1 ---

I Y , r? ._

V 5

3

P U o

36

2.- L i s t a de necesidades de equipos por diagramas

Diagrama O1 (equipa pr incipal ): "- -

-Tanque de lavado

-Picadora

-Molino de corte

-Secador de charolas

+Gel a t i n i tador

+Fermentador de sustrato s61 ido

-Empacadora

Di agrama 02 (equipo p r i nc i pa 1 ) :

-Tanque de lavado

-Picadora

-Molino de corte


+Mezcladora (s/s. s / l )

+Gelatinitador

+Fermentador de sustrato sb l ido

-1ntercambiador de,calor

-Prensa

-Cent r I f uga

-Tanque buffer

- U l t r a f i l t r o

-Fi 1 t r o prensa

Diagrama 03 &quip0 pr incipal 1:

-Tanque de lavado

-Pi cadora


c

, _ . ' .,

.-

-Molino de corte

Mezcladora (s/s. s/l)

+Gelatinitador

+Fermentador de sustrato sdl ido

-1ntercambiador de calor

-Prensa

-Tanque de prec ipi tad0

-Secador por aspersib

Diagrama 04A (equipo principal y accesorio):

-Lavadora

-Picadora


-Molino de corte

+Mezclador (s/s, s/l)

+Gelatinitador

+Accesorios, velvulas y tuberSas.

Diagrama 04B (equipo principal y accesorio):

-Columna de acondicionamiento del aire

+Prototipo de fermentador de sustrato sdlido

' -Accesorios del fermentador:

2 Tanque de calentamiento de agua

2 Bombas centrffugas

filtro de aire

4 indicadores y controladores de temperatura

Controlador e indicador de presibn

Indicador de presibn

vdlvulas, tuberfas y demds accesorios

Diagrama 04C (equipo principal y accesorio): 39

-Secador de Charolas (mismo del diagrama 04A)

-Molino de corte (mismo del diagrama MA)

-Equipo de ensi lado

-Equipo de envasado de producto final

t NOTA: Estas funciones las puede llevar a cabo un solo equipo, pero para

esto se requieren mas estudios en la planta piloto de microbiologla,

existentes actualmente en la UA" I.

3. - DIAGRAMA CUAL ITAT1 VO DE PROCESO GENERAL PARA LAS TRES TECNOLOGIAS - "-

. b

r

1

I I

!

I

I

!

I I 1 i

i

w

' ' t b . . . l

6.- Cuadrlcula de datos tdcnicos - " Esto requirib de un proceso bastante larga en que se calcularon

directamente algunos pardmetros necesarios y otros se obtuvieron por

canunicaci6n directa con los miembros de la planta de microbiologla 6

atraves de bibliograffa. Uno de los &todos utilizados fue el de l a

emisidn de cuestionarios de los cuales se muestra el siguiente ejemplo:

-¡Cuál el el tiempo de: lavado de la yuca en camote?

picado de la yuca lavada

secado

m0 1 i enda

mezc 1 ado

gelatinizado

i nocu 1 ado

fermentado

envasado

-¡Cual es la densidad relativa de:

yuca en camote

yuca picada

yuca pi cada y seca

yuca seca y molida

yuca gelatinizada

yuca inoculada

yuca fermentada

yuca fermentada y seca

yuca fermentada y molida

agua de lavado

45

-¡Cuáles son los tamanos de partlculil de:

yuca pi cada

yuca molida

yuca mezclada con sales

yuca gelatinizada

yuca fermentada

yuca fermentada y seca

yuca fermentada y molida

-¡Cud1 es la humedad de la yuca gelatinizada?

-¡Cuáles son los flujos, presibnes y temperaturas para el :

vapor de gelatinizacidn

condensado del gelatinizador

agua de proceso y servicio

aire para la fermentaci6n

aire que entra al secador.

y ass muchas otras preguntas

- 7 . - Denominacibn de las dreas y equipo dentro de la planta. "" "

AREA - DENOMINACION

Mantenimiento O00

AlmacCn 1 O0

Acondicionamiento de materias primas 200

Esteri 1 izacibn 300

Fennentacion S 6 1 ida 400

Recuperacidn y Purificacibn 46

500

Cublculos

Laboratorios

Fennentacidn Llquida

Expanc ibn

Area Ocupada por Equipo existente

EQUIPO

Tanque de lavado

Picadora

Secador

Mol ino de corte

Mezc 1 adora

Tanque de agitacibn

Gelatinizador

Quemador de gas

Esporu 1 ador

Calentadores de agua

Torre de Humidificacidn del aire

Bombas

Fermentador para sustrato sbl ido

Autoc 1 a ve

8.- Breve descripcidn del equipo pr incipal de proceso. " - -

TL-20 1 Tanque de lavado mbvi'l

hierro dulce

volumen nominal: 195 1

47

600

700

800

900

1000

DENOMINACION

TL

P

S

Mc

M

TA

G

Q

E

CA

TH

B

FS

AC

P-201

S-20 1

MC-20 1

TA-20 1.

M-20 1

6-30 1

E-401

Picadora Cútter m6vil de acero inox.

Capac i dad : 30kg /Hr

aspas resistentes a abrasividad y corrosidn

Secador de charolas. interiores acero inox.

capacidad : 20-40 kg/Hr . carga mediante carritos mdviles

Molino de corte de hierro dulce

capacidad : 50 kg/Hr . motor trifdsico de 1 H.P.

Tanque de agi tacibn m 6 v i 1 de acero i nox.

volumen nominal: 100 1

acoplado a m6dulo de agitacibn por bombeo.

Pmasadora de gavilanes m 6 v i 1.

capacidad: 400 kg masa, interiores de acero inox.

2 velocldades. motor trifdsico de 5 H.P

Autoclave de acero inox.

volumen fti1:l m3

se carga mediante carritos m6viles.

reactor esporulador cilfndrico m 6 v i 1 de acero inox

capacidad: 30-50 1

soporta presidn de esteri lizacibn: 1 .S kg/cm2 man. 48

-. . c

TA-40 1

TH-40 1

CA-40 1

FS-40 1

Tanque de agitacibn mdvil de acero inox.

volunen nominal: 100 1

acoplado a modulo de agitacidn por bombeo.

C o l m a empacada de humidificacibn lndvil

capacidad : 4 kg aire/Hr

soporta presibn : 5 kg /cm2 man.

Tanque Mvil para calentamiento de agua de acero

inox.

volumen nominal : 50 1

Femntador de sustrato sblido, mbvil interiores

de acero inox.

capacidad: 150 kg. sustrato base seca.

requiere area de ambiente controlado.

c

9.- Deteccibn preliminar de las necesidades de instrumentos por equipo de

proceso. " - - -

TL-20 1

P-201

S-20 1

TA-20 1

valvula de entrada de agua

medidor de repem.

valvula de entrada del aire caliente

indicador de temperatura del aire de salida

indicador de temperatura interna del producto

vb 1 vu1 a de entrada de agua

Vdlvula de salida de la solucih

49

6-30 1

E-40 1

TA-40 1

TH-401

FS-40 1

valvula de entrada del vapor


vdlvula de entrada de ai re a presidn

valvula de entrada de agua de refrigeracibn

vdlvula de sal ida de condensados

valvula de seguridad

indicador de la temperatura interna

indicador de la presibn de la chaqueta

cron6metro

indicador de temperatura


valvula de salida del esporulador

v8lvula de recirculacibn para agitaci6n

valvula de entrada de indculo

valvula de salida d e l inbculo

vdlvula de recirculacibn para agitacibn

vdlvula de emtrada de aire

vdlvula de entrada de agua

valvula de sal ida de agua

rotdmetro para el aire

rothetro para el agua

indicador de la presibn en la columna

indicador controlador de la temperatura d e l aire

indicador controlador del nivel del agua

valvula entrada de agua a la chaqueta

rotdmetro para el agua de refrigeracibn

indicador controlador de la temperatura del medio

50

c

"" I -.

.

10.- Notas para los diagramas de proceso. "- -

Diaarama 200-01 - 0 1

NOTA #l. - Los diagramas de proceso 200-01-01 y 400-01-02 pretenden

ademds dar una idea preliminar de la instrumentacibn

requerida por el proceso.

NOTA #2. - Flujos de proceso ajustados a 30 hrs. de operacldn continua (durscibn de la femntacibn)

NOTA 13.- Flujos de diseno = 1.25 (flujo normal)

NOTA #4. - Considerada c m vapor el iminado a la atmbsfera.

NOTA #5.- Se sugiere sistema neumdtico para agitacidn y descarga de

JA-201.

NOTA #6.- M-201 puede ademas realizar funciones de gelatinizacidn y/o

fermentacibn.

51 1 4 5 6 5 8

Diagrama 400-01 -02

NOTA #l.- Flujos de proceso ajustados a 30 hrs. de operacidn continua

(duracibn de l a femntaci6n)

NOTA #Z.- Flujo de diseno = 1.25 (flujo normal)

NOTA #3. - Considerada como vapor el iminado a 1 a atmbsfera.

NOTA #4.- Se sugiere sistema neumdtico para agitacibn y descarga de

TA-40 1 w

NOTA #5.- Los equipos S-201. 4-201 y M.C-201 tambien realittin funciones

de recuperacibn y purif icaci6n de productos (Area !%O).

NOTA U6.- CA-401 y CA-402 podrían ser el mismo equipo (se requiere un

andlisis más profundo).

t

12. - DISENO " DE LA PLANTILLA DE DATOS DE REFERENCIA PARA CADA PLANO. -" "

c

-

ACONDICIONAMIENTO PARA FERMENTACION SOLIDA

I f

DIAGRAMA DE FROCESO

I-"".. . "

0 ..

DIAGRAMAS - DE SERVICIOS

m a vez que se tuvieron los diagramas de proceso se procedid con la \

siguiente secuencia para realizar los diagramas de servicio: I I

l.-Se determinaron los servicios necesarios por cada equipo de proceso. I I

2.-Se elaboraron los diagramas de proceso cuali y cuntitativos de servicios

sobre papel albanene y a lapiz H.B. con las mismas caracterlsticas que los

diagramas se proceso. (ver seccidn de resultados)

3.-Cdlculo de todos los datos necesarios para poder llenar la cuadrlcula de

datos tecnico de los diagramas (balances de materia y energfa) (ver memorias

de cdlculo)

c

4.-Determinar la instrumentacfbn que se pretende lleven los equipos en estos

di agramas .

S.-Colocar las notas,pertinentes a cada plano.

6.-Diseílar plantilla de datos de referencia para cada plano.

7.-Dar el acabado final a los planos, sacar copias heliogrdficas y anexar

memorias de cdlculo

Entremos ahora a definir con mds detalle algunos de los puntos mencionados

arriba :

1.- kteminaci6n de " los servicios - por equipo de proceso -

TL-201:

P-201:

S-201 :

TA-201:

"201 :

6-301 :

agua de proceso

agua de servicio

gas natural

aire de l a amsfera

agua de proceso

agua de ref r i gerac i6n

vapor

aire a presi6n

E-401 agua de proceso

vapor de esteri 1 izacibn

aire humidif ícado

TA-401: vapor de ester i 1 i zaci6n

CA- 401(2) : agua de proceso TH -40 1 agua de proceso

a i re del compresor

FS-401 agua de enfriamiento (chaqueta)

aire de torre de humidificacibn

vapor de esterilizacion

NOTA : ademas todos los equipos requiern agua de lavado.

c

5.- - Notas pertinentes a los diagramas de servicios " -

Diagrama ,200-02-01

NOTA #l.- Los diagrams de servicio 200-02-01 y 400-02-02 pretenden

ademas dar una idea preliminar de la instrunentacih

requerida por el proceso.

NOTA #Z.- Flujos de proceso y servicios de diseno = 1.25 (flujos

nonales)

NOTA #3.- Flujos de servicio (lavado y esterilizado) ajustados a 6 hrs.

de operacibn continua (tiempos muertos del femntador), el

resto de flujos a 30 hrs. NOTA #4.- Los balances de servicio se complementan con los balances de -

proceso del plano # 200-01-01

NOTA #5. - Ver descripcion y especificacion del equipo en el

plano #2W-01-01

NOTA #6.- Balances de agua de lavado y drenado aproximado. ver memorias

de cálculo.(pag.124)

NOTA #7.- El area 400 (fennentacibn) debe ser de ambiente asceptico.

con temperatura (15-30 C ) y humedad (6016H.R) controlados.

57

Diagrama # 400-02-02 -

NOTA #l. - Flujos de servicio (lavado y esterilizado) ajustados a 6 Hrs !

de operacih continua (tiempos tuuertos del fennentador). el I

resto de los flujos a 30 hrs. I

I I

NOTA #Z. - Estas balances de servicio se complementan con los balances de j I proceso del plano # 400-01 -02.

NOTA R3. - Ver descripci6n y especif icacidn del equipo en el

plano # 400-01-02 .

NOTA #4.- Balances de lavado y drenado aproximados. ver memoria$ de

cdlculo. (pag.124)

,

DIAGRAMAS DE DISTRIBUCION DE AREAS i

- "

Para la realizacibn de estos diagramas se asignaron primeramente bosquejos 1 de distribucibn por areas generales.

Estos bosquejos se fueron modificando hasta que dierbn por resultado.

precisamente los diagramas de distribucidn en la planta.

!

1 i

La metodología seguida para realizar dicho trabajo fe la siguiente': 4 1

1 .- Se .recurri6 a la bibliograf ia general.

2.- Se recurrió a la informacidn existente sobre el edificio planeado para

montar la planta.

3.- Se uti1 izd la descripcibn del proceso de la femntacidn sdlida de la

Yuca.

4.- Asi mismo tomamos tambikn como punto de partida algunos diagramas de L

bloques

5.- Recurrimos a la valiosa infonacidn que nos proporciona& diversos

especialistas relacionados con el tema (incluyendo el personal de la planta de

microbi logla)

Esta ayuda nos 'sirvi6 para pulir poco a poco 10.s bosquejos (posteriormente

diagramas) que se iban elaborando.

6.- Para la emisidn del primer diagrama recurrimos a la informacidn

específica. utilizamos criterios de trabajo mbs flexibles (por ejemplo, el

que se podrfa mover parte del equipo existente en la planta proyectada).

tambien requerimos la informacidn que proporcionaron los diagramas

cualitativos y cuantitativos de proceso a nivel preliminar.

7.- Continuamos emitiendo diversos diagramas. hastra completar un total de

cinco. (que contemplan distribuci6n de areas y equipo en la planta), cada

uno de ellos fue revisado y aprobado, su elaboracidn implico real izar

diferentes tareas, entre las que podemos mencionar: 59

"

v .-

a-) Verificacibn de las medidas de la planta.

b-) Verificacibn del funcionamiento de los servicios con los que cuenta la

planta.

c-) Acondicionamiento fisico de la planta (limpieza y reubicacibn del I

equipo existente).

d-) Revisibn general d e l estado físico d e l edificio.

I

, !

I 1

f-) Revisi6n general del estado fisico del equipo existente (equipo

utilizado para elaborar alimentos balanceados).

i 1

g-) Medici6n de todos y cada uno de los equipos tanto para el proceso de

fennentacibn como para el de alimentos balanceados.

h-) Realizacibn de di.bujos d e l equipo anteriormente mencionado a escala (para

utilizarlos como plantillas) y en tres perspectivas.

i-) Realizar un diseno preliminar de los equipos de proceso que no 'L

estubierdn previamente disenados por el personal de la planta piloto de

rnicrobi logia.

j-) El punto anterior (i) arrojd como consecuencia l a elaboraci6n de hojas

de datos

k - ) TambiCn fUe necesario realizar una lista de equipo secundario (equipo "

relacionado con los servicios para el proceso).

.l-) Los puntos anteriores, pennitierbn la realizacidn de una lista de

descripcih de areas.

Ahora pasaremos - a explicar algunos de los puntos anteriores: "

7.b) Actualmente la planta piloto (en l o sucesivo nos referiremos como planta

piloto número 4 y la abreviaremos como P.P.4) cuenta con los siguientes 60

servicios:

SERV IC 10s

Al umbrado

Corriente elCctrica

Tomas trifdsicas

Tomas bifásica '

Agua potable

Gas

+Vapor

Orena jes

I

Nota : + indica que este servicio podrfa implementarse, s6lo requiere de

tender tuberla a un cuarto generador de vapor. que se encuentra cercano a l a

p lanta -

7.d) REVISION GENERAL - DEL ESTADO FISICO - DEL EDIFICO

En general el estado en que se encuentra el edificio garantiza la

seguridad para el personal y el equipo. dado que no presenta ningún tipo de

daAo en la infraestructura civil (este edificio fue revisado por peritos poco

despues del siniestro ocurrido en septiembre de 1985 en nuestra ciudad)

7.f) REVISION GENERAL DEL ESTADO FISICO DEL EQUIPO EXISTENTE (EQUIPO

UT 1 LIZADO PARA ELABORAR ALIMENTOS BALANCEADOS) - -

En general este equipo podria utilizarse (algunos especialistas han

demostrado su inter& en poder uti l izarlo en alguno de los procesos descritos

anteriormente (ver descripci6n del proceso)). proporciondndole un

mantenimiento adecuado.

61

" _ " ~ - 7

J.

7.1) REALIZACION " DE UN DISENO PRELIMINAR " DE LOS EQUlPOS - DE PROCESO

Para cubrir este punto se conto con sugerencias. cotizaciones. revistas. I I

bibliografia especffica etc.corno fruto de este trabajo resulto: (

EQUIPO DI SE!iADO I

3

1

1

1

1

1

. 1

2

Tanques de lavado

Secador de charolas

Mezcl adora

Tanque de metc lado

Gel at in i zador

Esporu 1 ador

Colunna de humidif icaci6n

Calentadores de agua

N0TA:ver en el apCndice niunen, 3 (las memorias de cdlculo. )

,

c

HWA DE DATOS: "

Tanque de lavado

volumen nominal 222 m3. volumen de trabajo 0.162 1133.

Es un tanque atmsferico con r@imen de operaci6n por lote ~

Se contempla que sea un equipo Mvil . se carge y descarge en forma manual.

La el iminacion de desechos es por gravedad. se recomienda que su

construcci6n sea a base de hierro dulce.

63

- -~ - , "~ - ~ . . "". ..

SECADOR DE BANDEJAS Y COMPARTIWIENTOS - -

velocidad de o~rac ibn de 20-40 Kg/# con operacidn por lotes y. de manera

manual. asi como la carga y descarga.

Recomedamos que su cosntrucci6n sea a base de 'hierro dulce. recubierto de

acero inoxidable. con placas internas del mismo material.

I

Debe contener tres carretillas de acero y . 24 bandejas de acero al carbon. 1 Las charolas deben tener una profundidad de carga de 1.5 pulgadas.

Los rangos de humedad que debe manejar son del 10 a l 100%. el tiempo de secado

probable es de 5 Hr.

. El combustible uti l izado es vapor de 7 kg/cm2 man. (170 C )

Requiere de un sumistro de potencia de 4.5 H .P . . debe tener motor y arrancador

integrado .

-1

MOLINO DE CORTE "

Tipo modelo de martillos

Condiciones de operacibn:

Velocidadd normal de alimentaci6n 50 K&Hr.

Regimen de opetacifjn por lote. operaci6n manual. equipo anclado. requiere

de un compartimiento con tiro para eliminacidn de polvos.

Construcci6n a base de hierro dulce.

Consta de un motor de 1 H.P. con tomas de corriente trifdsica.

Nota: este equipo es de fabricaci6n nacional y actualmente existe en la

p.p.4.

i

MEZCLADORA

(gelatinitador y fermentador) 4

I

Tipo amasador de gavilanes (enchaquetado) para 200 kg de masa, r&inen de 1

,

operacidn por lotes, carga y .descarga manual as5 como su operacidn, equipo

Potencia del motor 5 H.P.

Requiere de tomas de corriente trifssica. material de construccidn de acero

al carb6n.

Nota: requiere de conexiones para entrada y salida de vapor:aire y / o agua.

TANQUE - DE AGITACION

Cond i c iones de operac i On :

Volumen nominal 0.143 m3. volumen de trabajo 0.100 m3.

Tanque tipo atmosferico, regimen de operaci6n'por lotes, carga y descarga

semiautomdtica (mediante bomba), equipo modular (mbvil).

Material de construccidn a base de hierro dulce.

BOMBA ACOPLADA - AL TANQUE - DE AGITACION

Tipo centrffuga con un motor de 1/4 H.P. . de 3500 volts, de 1 fase.. con una elevaci6n de temperatura de 70 C

Material de construccibn segCIn especificaciones.

I

AUTOCLAVES

I

w e l o AE 3-10 New bunswick Scientific. . .

Volumen nominal 0.05 s3, volunen de trabajo 0.03 m3, presidn de operacidn 1

1 :5 Kg/cm2. R4gimen de OperaCidn Por lote, carga y descarga manual, equipo

m6vi l.

Construccidn a base de lamina de acero inoxidable clase 304.

Requiere de los siguientes accesorios:

1 VdlvUh de alivio, Un indicador y controlador de presio, un indicador y

controlador de temperatura.

Marca: New Brunswick Scientific Co.. Inc

68

TANQUE DE AGITACION

(AREA 400) I

Condiciones de operac ion :

Volumen nominal 0.084 m3. volunen de trabajo 0.060 m3.

Se trata de un tanque atmosfCríco, cuyo m i m e n de operacidn es por lotes. la carga y descarga se efectua mediante una bomba; es un equipo modular. El

material de construccidn es a base de acero inoxidable.

BOMBA ACOPLADA AL TANQUE DE INOCULACION

Tipo centrlfuga con un motor de 1/4 H.P. de 3500 R.P.M. de 1 fase. y de 127 a

220 volts. *

El material de construccidn es segdn especif icacfones.

ESPORULADOR

Volumen nominal 0.052 m3, volumonde trabajo 0.037 n;3. presidn de operácibrl

1.5 Kg/cm2. r

FERMENTADOR DE SUSTRATO SOLIDO

REACTOR ESTATICO TIPO ZYMOTIS

Condiciones de operacidn:

Temperatura de operacidn 35 C, presidn de operacidn 1 .O33 Kg/cm2.

R4gimen de operaci6n por lotes. operacien semiautom8tica. carga y descarga

manual, se trata de equipo mbvil. requiere de los siguientes sistemas:

Un sistema de aireacibn. un controlador de temperatura, una fuente de agua

caliente, sistema de bombeo. electrovdlvulas (2) . un indicador de

temperatura, Construcci6n a base de ldmina de acero inoxidable clase 304.

Los accesorios fundamentales que necesita son:

Un indicador y controlador de presidn (PIC), un indicador y controlador de

temperatura ' (TIC).

Nota requiere de una area con ambiente controlado.

7

1. lw I L 1 ; : i i ;

i

!

I

CALENTADOR DE AGUA

Volumen nominal 0.05 m3, volumen de operacibn 0,043 m3,

Condiciones de operacibn:

Temperatura de operacidn 60 C. presibn de operacibn 1.033 Kg/cm2, r4gimen

de operacibn por lotes, operacidn semiautomdtica, la carga y descarga

tambien, SU construccidn es a base de acero inoxidable Clase 304.

Requiere de una resistencia eletrica.

TORRE DE HUMIDIFICACION

Condiciones de operacibn: c-

Presidn de entrada del aire de proceso 3 alm man presidn de salida del aire

de proceso 2.5 atm man.

Flujo mdsico de agua de proceso 0.052 m3, flujo mdsico de aire de proceso 4

Kcj/Hr, temperatura de entrada del agua de proceso 30-40 C, temperatura de

sal ida del agua de ,proceso 35 C.

R&imen de operacidn en forma contfnua y autoMtica , es un equipo mdvil.

71

LISTA DE EQUIPO EX ISTENTE EN LA PLANTA PILOTO DE " " -

ALIMENTOS BALANCEADOS

1 """ tanque para melaza (10,000 1) anclado

2""" tanques mezcladores de asbesto (1100 1 c/u) anclados.

1 """ una mezc ladora con motor de 10 H.P. anclada.

1 """ un molino de martillos con motor de 7.5 H.P. anclado.

1 """ si lo tolva anclado.

1 """ gusano o conductor de grano con motor de 3 H. P. no anclado.

1""- mezcladora vertical con motor de 5 H.P. anclada

1 ""_ caja de botones incompleta anclada.

1 """ bomba de'melaza con.motor de 7.5 H.P. anclada.

1 """ secador rotatorio sin motor y mbvil.

Nota: Todo el equipo antes enunerado no se utiliza para la fermentaci6n en .

sustrato sdlido , pero existen varias sugerencias de integrar algunos equipos

al proceso.

LISTA DE EOUIPO S&UNDARIO

Esta lista contempla la mayorla de los equipos necesarios para satisfacer I

los requerimientos de los servicios mds importantes u t i l izados en los

procesos de fermentacibn, recuperacibn y purificacidn de productos, mismos

que son imprescindibles para el funcionamiento de cualquier planta.

I

1 .- M tanque de almacenamiento de agua (agua de servicio) sugerimos u t i l izar los tanques de asbesto de 1100 litros que actualmente estdn en la p.p.4.

2.- Tuberla fija y tuberla movil (flexible).

3.- Carritos para transporte de materiales y / o equipo ligero.

4.- Estantes para tuberia m6vi1 ("piperacks").

5.- Planta secundaria generadora de energla eletrica para substituir a la

linea principal en casos de emergencia.

6 .- Un quemador de gas. 7 .- un tiro para ai re hl5medo (Cjti 1 para el secador).

8.- un tanque de gas.

9.- un tiro para recoleccidn de polvos (mil para el molino de corte). 10.- un compresor de aire.

1

i

11.- filtros para aire, agua, vapor.

12.- reductoras de presidn para aire, vapor y gas.

13.- tableros de control.

14.- sistema de aire acondicionado (sblo para el area 400)

15.- sistema de ilum.inaci6n para la planta baja.

16.- equipo de oficina laboratorio y taller.

17.- sanitarios (construccibn fuera de la planta).

18.- sistema de anclaje para los equipos pesados.

73

BESCRIPCION DE AREAS "

i

La descripcidn de cada una de estas areas esta realizada tollrando diversos ' I

criterios tanto para su localizacidn geneval como para la localizacidn y

arreglo de equipo de manera nbs detal lada.

AREA O00 REPARACION Y MANTENIMIENTO " -

Esta area mide 2.75 m de largo, 3.0 m de ancho y 2.6 m de alto, carece de

techo, actualmente presenta llneas para tomas de corriente elktrica

trifdsica y bifdsica, ass mismo cuenta t a m b i h con una de gas.

Esta area esta localizada en la planta baja del edificio.

Se utflizar6n diversos criterios para la eleccidn de esta area . Primero.

Porque es el sitio mds alejado de las areas de mayor transito de personal,

con esto se lograrla reducir, al msnimo posible el ruido generado por los

equipos que estuvieran en esta area (torno, fresadora etc) . Segundo . Porque su ubicacion no interfiere con el flujo de materiales tanto de materia

prima, como de producto terminado,

Tercero.

Porque el equipo con que debe contar esta area es pesado, esto origina

problemas de transporte y cimentaci6n en caso de quererse utilizar la planta

alta.

Cuarto ,

Porque su distríbucibn resulta ser econbnica, segura y funcional (en base a

los puntos anteriormente enumerados).

Y por (rltimo se disminuirtan los problemas que pudieran surgir por

contaminaci6n. 74

". *. ' J

L

presenta lfneas para tomas de corriente electrica trifdsica y bifdsica y

I para gas.

Cuenta con dos entradas y sal idas sin puerta muy amp1 ias,

pudiera almacenar fuera por lo menos la equivalente a un ano de proceso-

Segundo, que el almacenamiento tanto de materia prima como de producto

terminado se pudiera realizar fdcilmente (esto se logra por la amplitud que

ofrecen las entradas y 'salidas.)

Tercero, evitar al mdximo la contaminacidn por polvos que sean generados

durante el almacenamiento, esto es posible dado que la ubicacidn de esta 8

area se encuentra alejada lo mds alejada posible del drea principal (drea

400)

Cuarto, los cuidados que requiere el almacenamiento de materia prima lf producto terminado no son especiales, esto suguiere la posibilidad de

utilizaci6n de dicha area , sin tener que efectuar ninglrn gasto en la

colocacidn o desarrollo de obra civil.

75

AREA 200 "

Esta area mide 5 m de ancho, 12 m de largo y 2.6 m de alto, tambien

carece de techo. se encuentra local izado en

Dispone de los siguientes servicios:

1 .- corriente electrica. 2,- una toma de gas.

3.- iluminacidn

4 .- alcantari 1 lado. La ubicacidn de esta area la hic

la planta baja.

cimos tomando en cuenta varios fac tows

dentro de los cuales podemos mencionar:

a) lograr una disposicibn del equipo y de las dreas de trabajo que sea '

econ6mica.

b) Recorrer mlnimas distancias en el movimiento de materiales y del personal.

c) Disposicidn flexible del equipo en el drea, de tal manera que pueda ser . f dc i lmente reajustada . d) Satisfaccibn y seguridad del personal,

e) Lo suficientemente amplia como para poder albergar ¡la cantidad de equipo

necesario para el acondicionamiento de materias primas.

f) Que hubiese el suficiente espacio disponible para el libre transito de' persona l.

g)Que hubiese suficiente espacio disponible entre equipo y equipo, que

garantice el buen funcionamiento del equipo por cualquier operador, asI mismo

que exista el suficiente espacio para proporcionar servicios de reparacidn y

mantenimiento.

h) A l tipo de distribucibn que se ajusta al proceso, debemos mencionar que

este tipo de distribucidn toma en cuenta l a disposicidn de cada operacidn,

inmediata adyacente a la siguiente. es decir el equipo esta colocado de acuerdo a la secuencia de operaciones.

-. - - 2L- -- "*_I__.. " .

AREA 300 , "

Esta drea mide 3 m de largo, 3.4 m de ancho y 2.6 m de alto, carece de

techo, se encuentra localizada en la planta baja.

Dispone de los siguientes servicios:

1.- Una toma de gas.

2.- Iluminacibn.

3.- Pasa una lfnea de corriente electrica.

Los puntos que se tomaron en cuenta para la ubicacidn de esta drea fueron

los siguientes:

a) Se ajusta a la distribucidn por proceso.

b) Facilita el flujo de materiales.

c) Porque el espacio disponible es suficiente para albergar todo el equipo

necesario, para una Brea como esta.

d) Por sus requerimientos de servicios, esto significa que esta drea seT

ubicb pensando en las necesidades de servicios, como se podrd observar en

el diagrama 000-03-01 , esta localizada donde se encuentran las principales

areas que reclaman servicios similares (aire, vapor, gas, agua etc).

,

AREA 400 "

Las medidas de esta Srea actualmete son:

3.4 m de largo, 4-5 m de ancho y 2.6 m de a1to.m presenta ningan servicio. c La primera area 'en determinar fue precisamente esta, dado que es el Area

principal de proceso, para ubicar esta area, debfarnos satisfacer ciertos

requerimientos y factores, que afectan tanto la distribucidn de areas como

de equipo en planta.

Debemos hacer notar que todas las demds se fi jarbn de acuerdo a la

ubicacidn de esta.

De acuerdo a los objetivos de la investigacidn en planta piloto, &ta

debe .trabajar con una base de 150 Kg de yuca en base seca, lo que significa.

que se deben utilizar 6 reactores estdticos tipo Zymotís (pensando en el peor

de los casos), esto conduce a tener un espacio que albergue a estos 6

reactores. raz6n por la cual sugerimos una modificacidn en la obra c.ivi1 ,que

permita expander la superficie actual , de tal forma que sea posible cubrir e í

punto anterior. Consideramos que sdlo se debe aumentar el ancho 1.5 m Ms

para tener el espacio necesario.

Algunos de los criterios utilizados para elegir su distribuci6n fueron:

a) Las fuentes de contanrinacidn estdn lo m8s alejadas posible.

b) La obra civil proporcionarIa una area lo suficientemente amp1 ia para la

distribucibn y colocacidn de.equipo, operaci6n, mantenimiento y reparacidn

del mismo.

c) Conforme a su localizacidn y a sus requerimientos (esta Srea com se ha

mencionado requiere de un ambiente controlado) se acoplan a la obra civtl

existente en gran parte, esto significa efectuar mfnimos gastos para

modificaci6n tanto del acondicionamiento como de la obra civil (esta area

casi se encuentra encerrada a 4 muros). d) Por que se ajusta a la distribuci6n por proceso (sigue el flujo de

70 I^ ,." __ I. "L -i I-. . - -.-_ .." - - - - ~ __ "" . " -.._ 14_"̂1

materiales).

e) Por que es factible de ubicar esta area colindante a las principales Sreas con las que tiene relacibn, esto significa que se encuntra cercana a

las dreas de recuperacibn y purificacith, cercana tambien al’fin de lfnea

de pretratarniento de materias primas. laboratorio de andlisis y drea de

esterilizacibn y gelatinizacibn. Todos estos puntos justifican y garantizan

la optimizacidn de tiempos y movimientos.

f) Porque los servicios que requiere esta area se encuentran acoplados a los

requerimientos generales de las dreas 300 y 500, esto permite tener zonas de

servicio principales y por consiguiente una reduccibn los costos de tuberla

al tenerlos regional izados (los servicios).

AREA 500 "

Las medidas de esta area son:

3.4 m de largo, 3 m de ancho y 2.6 m de a l t o , tambien se encuentra localizada

en la planta ba ja , presenta los siguientes servicios:

1.- Agua.

2.- Iluminacibn.

3.- Calentador de agua.

Momentaneamente no consta de ningan t i p o de equipo, dado que el proceso

de femntacibn sblida tiene como una de las principales ventajas el de

requerir mfnimo equipo de purificaci6n y recuperacibn, pero se contempla

que otros procesos si lo requieran (por ejemplo la obtencibn de enzimas). por .

esta razbn, esta area es pequeha, pero cuando se requiera uti € izar mas

equipo.esta area se puede anexar a l area 900 (que es de expansibn).

cerrando con el lo el ciclo del f l u j o de materiales. ya que se irfa él

producto terminado directamente al area 100.

AREA 600 "

Esta area AlediriB 3 m de ancho. 3.4 m de largo y 2.6 m de alto, se

encontrarid localizada en la planta alta.

Las razones de localizarla en la planta alta son las siguientes:

a) El personal no verla interrumpidas sus actividades por un continuo

movimiento de materiales.

b) El equipo de una oficina no es pesado ni requiere condiciones especiales de

transporte y anclaje.

. c) Se tendría la ventaja de contar con una vista bastante amplia para vigilar

y l o verificar las operaciones del proceso.

81

.* AREA 700 "

Esta area medirla 3.4 m de largo * 6 m de ancho y 2.6 m de alto.

Su ubicacidn estarfa en la planta alta.

Sugerimos que este en la parte alta porque:

a) El equipo de laboratorio no es pesado ni voluminoso, p) No bloquearla el flujo de materiales del proceso.

c) €1 espacio disponible le permitirla un arreglo a l a medida de las

necesidades que se tuvieran.

AREA 800 "

Esta area medirla 7.15 m de largo. 2.3 m de ancho y 2.6 de alto.

Sugerimos la ubicaci6n de esta area porque:

a) No bloquearla el flujo de materiales del proceso de fermentacibn s6lida.

b ) Permitirla cumplir mds ampliamente el cardcter multipropdsito de la

planta al tener un espacio para la fermentacibn llquida.

c) Por no haber espacio disponible en la planta baja.

d) Porque se utilizarla eficazmente el espacio de la planta alta (y el de

toda la planta).

e) Porque existe una drea contigua (900) a ella que le serviria c m

recuperacidn y/o purif icac6n.

82

AREA 900 "

La ubicacidn de esta area esta dividida en dos secciones.

Una .de ellas se encuentra en la planta baja y se podrla uti 1 izar como area

de purif icacidn y l o recuperaci6n de productos de la fermentacidn s6l ida.

La segunda. la hemos ubicado en la planta alta y se palrla utilizar como:

a) area de recuperacidn y / o purif icaci6n de la fermentacidn llquida.

b) Como Area para docencia.

c 1 corn0 area para conferencias - d) Otras.

Nosotros sugerimos que se utlice como Brea para docencia.

AREA 1000 "

Esta area indica sblo el equipo existente en la planta piloto nlrmero 4.

que no se utiliza en el proceso de la fermentacidn en sustratos sblidos.

Nata : M a vez que se ponga un segundo piso. las Breas OM). 100, 300. 400 y

500 requerirdn de un sistema de iluminacibn.

ANALISIS DE RESULTADOS -

DIAGRAMAS - DE PROCESO Y SERV IC 10s 6

El andlisis de los diagrams de procesos y servicios no es una labor

feci1 pues no existen criterios rlgidos para la elaboracidn de los mismos.

Por esta razdn los diagrams serdn analizados sdlamente bajo 2 criterios

que juzgamos objet i vos :

1 "Calidad y adecuacidn de la representacidn grdfica con la informacidn

referente a 1 proceso .

2.-Cantidad y calidad de la informaci6n proporcionada por la cuadrlcula de

datos t m i c o s del proceso.

' DIAGRAMAS DE PROCESO:

1 .-La representacidn grdf ica refleja fiel y claramente ,los equipo

utilizados. asi como las lineas principales y secundarias del proceso (flujo

de materiales). Asi mismo la distribuci6n de los equipos en los diagramas

ocasiona pocos cruces entre las llneas del proceso.

Por considerarlo adecuado a las necesidades del proyecto tambiCn se

muestran los instrumentos y equipos secundarios mas relevantes al proceso,

transformando asf estos diagrams en un hlbrido entre un diagrama de

tuberfa e instrumentacidn y un diagrama de proceso.

Existen tanto notas aclaratorias. de explicacibn, como complementarias a

la infomci6n grdfica mostrada. Pensamos que esas notas no recargan

demasiado el plano por el contrario s i ayudan a una mejor comprensidn del 84

t

c

mismo.

2.-La infomci6n .en la cuadrlcula de datos tknicos en el diagrama

400-01-02 no esta completa, faltando principalmente la. informaci6n en cuanto

a los flujos de aire que .entra y sale 'de la columna de hunidificacih y del

agua de servicio en el sistema de los calentadores de agua. Estas omisiones en

el plano son debidas a que faltan datos experimentales del balance de

I

materiales sobre estos equipos de proceso.

La conf iabi 1 idad en los datos proporcionados por esta cuadrfcula es

adecuada por provenir directamente de la descripcidn del proceso 6 de

cdlculos experimentales y mediciones directas. %lo consideramos necesario

comentar los siguientes datos:

-LSnea 14 y 15, el valor de 1000 kg/m3 es un valor practico aunque el valor

real puede diferir un poco de este. t

-Llnea 16 y 17, los flujos fueron calculados medi.ante balances de energfa

generales sin considerar al sistema f f s i c o real sobre el que se realiza la

transferencia de calor (gelatinizador) por no estar definido el equipo para

esta operacibn unitaria. Se sugiere revisar las memorias de cdlculo y tomar

con reserva estos datos.

-LIneas 11, 12 y 30; Los flujos de estas llneas fueron estimados mediante un

mi2todo de cdlculo aproximado por lo que requiere su confirmacidn

experimental antes de poder ser utilizados sin reservas

Es necesario hacer ver que aunque los planos les falta un poco de lo que en

terminos arquitectdnicos le llaman calidad del trazo, pues no fueron

realizados por dibujantes, si cuentan con la presentacidn necesaria para

uti litarlos como documentos ingenieriles con los fines que se consideren

pertinentes. Ademds estos documentos por sus caracterlsticas pertenecen a

una ingenierfa bdsica. 85

"

..

DIAGfUWS DE SERVICIOS

1 . -En este diagrama se trató de mantener la misma distribuci6n de equipo que

en el diagrama de proceso con la final idad de facilitar la comparaci6n entre

ambos diagramas canplementandose asi sus funciones. sin1 embargo c m se

observa no existe casi interrelación entre los equipas de estos diagramas.

Por considerarlo adecuado a las necesidades del proyecto tambien se

muestran los instrumentos y equipos secundarios más relevantes al proceso.

transformando asi a este diagrama en un hibrido entre un diagrama de

tubetia e instrumentacion y un diagrama de servicios.

2 .-Falta alguna infomacion para poder completar la infomacion de la

cuadrícula de datos .tecnicos del proceso. para completarla.falta calcular

datos ímportantes c m los flujos de gas que entran al quemador del secador y

los flujos de aire relacionados con el autoclave. por otro lado hay que tomar

con reserva los flujos de lavado y de drenado de agua de desecho pues este

cdlculo fue estimado a partir de una aproximacion (ver memorias de

cálculo). por el mismo motivo. tambien los flujos de aire que entran y salen

de la columna de humidificacidn (lineas 56 y 57) as1 como el flujo de la

linea 58 deben ser tomados con reserva (ver .memorias de cálculo)

I

El andlisis de estos planos muestra que la informacibn nueva generada en

ellos es muy poca con respecto a sus respectivos diagramas de proceso. por lo que para ser considerado parte de una ingenieria basica requeriria algunas

modificaciones aunque para los fines que persigue una ingenieria conceptual

es mas que suficiente.

Al igual que los diagramas de proceso adolecen de cal idad en el trazo. pero

tienen suficiente presentation coma para utilizarse como documentos

86

ingenieriles segun convenga a sus intereses.

c

ANAL I S 1 S DE RESULTADOS - DIAGRAMAS DE DISTRIBUCION -

BOSQUEJO NUMERO UNO

Este bosquejo se realizó asi por que se tenian las secuencias de

operaciones pero aun no se tenia el tamano del equipo

Representa tambien el criterio de trabajo (que nunca quedo definido) y las

sugerencias iniciales que nos presentaron al inicio. asi como tambien el

analisis que hicimos a las referencias bibligraficas. (13.14.15.19.28):

El criterio de trabajo al que nos referifnos se refiere a que podiamOS

disponer para el diseno de la planta toda el area principal (ocupada o no).

Bajo estas consideraciones se intento regionalizar todo el proceso en una

sola area (la mayor) dejando a su alrededor las areas que contendrian los

servicios auxiliares al proceso. de esta manera se distribuy6 al equipo

intentando lograr una distribucuion de servicios que resultara econthica.

mediante un arreglo en "T"

Como se podra notar. este primer bosquejo presenta muchas desventajas.

(debemos recordar que para efectuar el diseno se deben tomar en cuenta varias

alternativas) con respecto a la manera en que se presenta un diagrama de

distribucion.

Algunas de las desventajas mas notorias son :

1 - No se contaba con las dimensiones reales del equipo. esto di6 lugar a

diversos errores como los siguientes:

a) Agrupar todo el equipo en una sdla area.

b) Arreglar toda la distribucion del equipo en funcian de los servicios.

cuandó normalmente debe realizarse de manera inversa (generalmente esta 88

distribution es mas prdctica y econbmlca).

2.- No se contaba con una simbologia estandarizada. 3.- El supuesto de trabajo no es real ( " NO SIRVE DISEWR "" SI NO SE PUEDE LLEVAR

A CM0 ). "

4.- Onisi-6n de hreas y equipos por carencia de infonaci6n del proceso.

esto significa que la ingenieria bdsica apenas la teniamos en diagrams de

bloques preliminares.

5.- La distribucion en este bosquejo presenta movimiento de materiales

compl icado.

6.- El area principal del proceso se encuentra cercana a focos de

contamfnacion (puertas y taller 1.

7.- Onisibn de medidas a escala y simbologia que indica f a orientaci6n

geográfica de la planta.

c

09

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m

* I 4 L

I - I

".-

90

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B G

u O

L O

BOSQUEJO NUMERO - DOS

La real izacibn de este bosquejo. tuvo como antecedente la utilizaci6n de

algunos criterios c m los siguientes:

1 .- Se tom6 un criterio de trabajo mas real esto significa que no se podría

mover nada del equipo instalado en la planta. (

3.- Se vio la necesidad de asignar y delimitar las breas principales en la

planta.

4.- Al fermentador se le camenz6 a dar una importancia especial para la

ubicacian de el con respecto a los demas equipos.

5. - Mediante el anal isis de este bosquejo se detecta la necesidad y la

utilidad de un adecuado flujo de materiales. t

6.- Como el bosquejo lo demuestra se encontrb mas adecuado localizar el

area de fermentacibn lejos de posibles focos de contaminacibn.

Al igual que el anterior bosquejo. este tambien presenta muchas desventajas

errores. las mas notorias son:

1 .- En esta etapa todavia no se contaba con las medidas del equipo, por lo

tanto se repiten la rnayoria de' errores.

2.- también todavia no se contaba con la simbologla estandarizada (esto se

puede ver facilmente por que hay dibujos que tratan de representar al equipo

sin que se aproximen siquiera a una mala representacion gráfica)

3.- Tomando en cuenta el anterior bosquejo y comparandolos. se observa que

aún existe omision de areas y equipos

4.- Se muestra que el flujo de materiales es complicado. pero en grado menor que en el anterior bosquejo.

5 - Asi mi- se comete l a misma equivocation. se distribuye al area de

proceso cercana a focos de contamination. 91

6.- Existe confusion por que no se senala claramente la distincion entre

planta alta y planta baja.

7. - La ubicacion de varias dreas presentan incoherencia e incompatibil idad

de funciones (por ejemplo la cercania entre el laboratorio y el taller.

6

9

i'

93

- --- """'

BOSQUEJOS NUMEROS " TRES Y CUATRO

la elaboraci6n de estos diagramas responden a varios criterios.

Representan algunos de los factores que se tomaron en cuenta para

realizacion.

En ellos se establece c m criterio inicial y principal de distribuci6n ubicaci6n del area (ya no equipo) de fennentaci6n s6lida. bajo e l criterio

r

su

la

de que requeria un cuarto con ambiente controlado. dimensiones y ubicaci6n

satisfactoria.

1.- Se puede observar que el criterio de trabajo se hace más flexible esto

significa que se puede mover parte del equipo. y el bosquejo asi lo indica.

2.- Como se podra observar en ellos el flujo de materiales como criterio se

afianza dado que se le da una importancia que en los anteriores no tenia. esto

significa que se empieza a buscar el factor tiempo y economia (mediante <

distancias a recorrer mas cortas).

3.- Estos bosquejos ya toman en consideracibn la importancia que tiene el

asignar areas. que sigan el flujo de materiales. v

4.- Se muestra ya que se deseaba regionalizar los servicios mediante la

sectorizacim de las lineas de tomas de servicios en una area especifica

del proceso. Es decir se ubican a los equipos demandantes de servicios

similares en bloques generales.

5.- La manera de ubicar las areas responde a un criterio utilizado y es el de

utilizar equipo movil. Esto permite flexibilidad tanto en el diseno como en

la distribuci6n.

6.- Se separan aqui los diagramas de planta alta as$ como los de planta

baja.

7.- Ahora se incluye la orientacibn geogrdf ica y dimensiones a escala con

sus respectivas anotaciones (por ejemplo cuanto mide el largo de la Brea de

esteri 1 izacion. )

94

8.- Se aleja por completo el área de fermentacion de las fuentes posibles de

contaminacion.

Ahora bien las desventajas que se observan en este bosquejo son las

siguientes:

l . - Existe una area muy reducida para el pretratamiento de materias primas. 2.- Se colocan tanto el laboratorio como el &rea de recuperacibn cerca a

focos de contaminaci6n ( c m son las puertas).

3.- Se asigna una ¿irea de esterilizacion muy pequena (significa que IK) cabe

el esterilizador-gelatinizador pues las puertas del esterilizador se

encontrarian bloqueadas).

4.- Hay flujo de materiales complicado para el d r e a de pretratamiento de

materia prima por el pequefio espacio existente entre equipo y equipo.

5 - En este punto aun se presenta el problema del tamano del equipo razon

por la cual se le asigna un lugar tan pequeno al área 200.

95

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BOSQUEJO NUMERO - 5

1 .- Este bosquejo muestra la separacibn de planta alta de planta baja. 2.- 9 1 asignan áreas en la planta alta considerando que son para USO

secundario y que requieren equipo ligero

3. - Se busca que las areas de fermentacidn s6lida y liquida esten cercanas

tanto al laboratorio de microbiologia como al &rea de esterilizacibn.

4.- Se busca una integración de todas las áreas.

Las desventajas mas evidentes son:

l . - Flujo de materiales un poco menos complicado. 2.- Se mantiene el área de esterilizaci6n en un espacio muy pequefb. esto

implica los mi,smos errores que tiene el bosquejo anterior. t

3.- Se asignan las áreas de fermentación y recuperación en espacios muy

pequenos. c

98

. *,*_""=-

I J i

U O

2 - 3

O e 2 a z O t7 d 2 Q rA O rD

3

Y

%- a b

66

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O ;;L

L

r- O

>

4 -7 r .

100

n I

rrr

ANALISiS - DE RESULlADOS

DIAGRAMAS - DE DISTRIBUCION

Diagrama nimero 000-03-03 VISTA EN PLANTA. "

Para la realizacion de este diagrama se tmar6n en cuenta varios

criterios algunos de los cuales son:

1 - En este diagrama se asigna y se delimita claramente las diferentes áteas

tanto principales cano secundarias -

2.- Claramente se ve en este diagrama la importancia que tiene el &rea de

femrtlntaclon en la ubicacion del resto del equipo y de las demds breas.

3 . - Podemos observar que el area de fermentacion está alejada y protegida

al maximo de los focos de contamlnacion.

4 . - Hasta la emision y aprobacion de este diagrama se afianzo el criterio

principal e inicial de que la distribucion esta en funcion del area de

femntacion solida.

5 . - Como se puede observar en el diagrama se mueve parte del equipo existente.

por ejemplo. el mezclador sdlido-solido se tiene que quitar por que impide

la colocacion de escaleras que pennitan el acceso interno a la planta alta.

6 . - En cuanto a la orientación geográfica y a las dimensiones de la planta a

escala se proporcionan completamente.

7.- Para la elaboraci6n de este diagrama se contarbn con medidas de equipos

ya aproximadas a las reales.

8,- para realizar este diagrama como tal. se determind la representacidn

real de los equipos incluyendo sus dimensiones.

9.- Se observa un arreglo mas fino de equipo que en los bosquejos. esto es en

parte debido a que se determinaron en base a los servicios de la planta

191

existentes . 10. - Como se podrá observar este diagrama muestra solo una entrada I principal. las demas con las que cuenta la planta. sugerimos que se les aisle '

de tal manera que sirvan como salidas de emergencia. pero no como entradas

comunes.

11 .- Este diagrama contempla el alejamiento d e l equipo ruidoso y generador de

polvos de las areas de mayor trabajo. y los coloca cerca de un muro de tal

manera que se pueden aislar fisicamente d e l resto de la planta. Esto presenta la ventaja de el iminar los polvos mediante tiros .cuyo costo de

. instalacion es mas bajo en comparacion a los que resultarian al tener al

,equipo mas alejado.

La razon de tener el equipo colocado en esta forma responde a los criterios '

de seguridad. economia y comodidad en la planta.

12 - A s i misnio este diagrama plantea 1.a posibilidad de reubicacion de

equkpo y que no solo no sea un problema sino que resulte benefica al

funcionamiento de la planta es decir. se hace notar por ejemplo que los

tanques de asbesto se reubiquen y que estos sirvan de almacen de agua para

la planta.

13 - Tambien se contempla que 'la operacion de carga y descarga de producto

terminado y materia prima se efectue de manera rapida y segura. pudiéndose

lograr parte de este objetivo. con la colocacion de una rampa a desnivel en

la puerta de mayor acceso.

14.- Con relaci6n al punto anterior tanbien se evitaría la entrada de

automotores.

15.- En general presenta la mayoria de los datos necesarios para elaborar un

dlagrama de distribuci6n.

Por ejemplo se puede localizar cualquiera de las areas. mediante una

regionaliracion dada por la simbologia utilizada de letras y números en 102

c -.

1 .- Falta ubicar sanitarios fuera de la Planta.

2.- Presenta un grado de incertidunbre en el tamailo real de los equipos . puesto que mucha infonnacibn necesaria para el diseb tuvo que estimarse.

3.- No presenta ningún equipo en el Area 500. esto significa que existe

desconocimiento del tamaRo real de dicha brea.

4.- La manera en que se distribuyb a las escaleras de acceso a la planta

alta. implican mover un equipo anclado y pesado. (mezcladora sdlido-sblido)

5.- Tambien hay incertidumbre en la ubicación del area O00 dado que falta

por determinar la cantidad. tipo de equipo y tamaAo del mismo.

6. - Se efectua mayor gasto de obra civi 1 . por que hay que derribar un muro en

el area asignada como 300. es decir no se puede implementar el proceso si es

que no se efectuan modificaciones a la obra civil. i

7 - Presenta la ubicacion de areas de expansion de manera dispersa. c

8 - El flujo de materiales se ve interrumpido. o cuando menos se recorren

mayores distancias. con el consiguiente aumento en tiempo.

9.- El equipo ruidoso se encuentra disperso. esto significa mayores gastos en

su ai sl amiento

10 . - Existe mayor dispersión de los servicios. como consecuencia de que no se

sigue una distribucion por proceso completamente al ubicar los equipos que

están en el área 200.

103

’r . ”-

DIAGRAMAS - DE DISTRIBUCION:

PLANOS .- DE ELEVACION 000-03-1-01 Y 000-03.2-02 -

Estos diagramas fueron realizados para dar un panorama m¿iS claro y

explicativo de la distribución que se ha realizado. estos planos estdn

referidos al diagrama 000-03-01.

Se pretende que el lector una vez que ha1 l a anal izado los diagramas de

distribucion en elevacim sea capaz de: I

a) Localizar el equipo sin ningun contratiempo. 1

b) tenga una idea mas clara de la ubicación de los equipos.

c) Obtenga informacidn adicional sobre el tamano de la construccit5n y la

relacion que guarda esta con los equipos.

l

. d) Localice y evalúe l a s distancias que existen entre los equipos

e) Emitir sugerencias al trabajo.

104

.- ." ". ." ".. . I. ".

c

DIAGRAMA NUHERO 000-03-01

La elaboracibn de este diagrama tiene como objetivo el enriquecimiento de

este trabajo, mediante el- andlisis de otra alternativa que pueda ajustarse al

diseno de la planta con su caracter multiprop6sit0,

Este plano y el anterior (000-03-03) , en esencia presentan puntos en confin , y ,

son tales, que la distribuci6n en planta alta, esta completamente

contemplada de tal manera que se ajusta a cualquiera de los dos planos.

Para realizar el andlisis de este diagrama es necesario remitirse a los

. puntos enumerados anteriormente (del plano OW)-03-03), pues como ya hemos

mencionado, presentan muchas similitudes, sdlo difieren en la colocaci6n de

algunos equipos.

Este diagrama presenta todos los puntos anteriores mds los siguientes:

1.- Se puede observar la utilidad que presenta el arreglo del equipo, por

ejemplo, el flujo de materiales es muy adecuado ya que reduce distanciasry

movimientos.

2.- . Este diagrama muestra que parte del equipo existente se quita porque

impide la colocaciibn de escaleras que permitan el acceso interno a la planta

alta.

3.- Es notoria la forma en que estdn ubicadas las principales breas. Esta

. I

ubicacibn fue. realizada ass porque se logra una regionaliracibn de los

principales servicios,

. ., C""

" .

c

t

pretratamiento de materia prima en el lado opuesto al que se le habla

asignado originalmente en los bosquejos. La decisibn de haberla cambiado q

radica fundamentalmente en el poco espacio existente para dicha area. dado

que son muchos (y grandes) los equipos que son necesarios y poco el espacio.

Además tomamos en cuenta el siguiente criterio:

4

El equipo necesario para acondicionamiento de materia prima es mds voluminoso

que el de recuperaci6n.

7. , - Este diagrama contempla la menor redistribución del equipo existente. lo

que permite que sea posible implementar en el momento actual si se desea. el proceso de la fermentacion en sustrato sólido (por ejemplo producci6n de

enzimas o metabol itos secundarios). 8. - Este diagrama muestra la regionalizacion de los equipos demandantes de

servicios simi lares en dos zonas definidas. es decir formando una *

distribucibn de servicios en "L".

9.- A juicio de los autores esta distribuci6n aprovecha al mdximo tanto el

espacio disponible. como la obra civil existente'. c

Las desventajas que presenta este diagrama son identicas a las primeras cinco

del dlagrama 000-03-03

106

A - - r L'

.-

CONCLUSIONES AL TRABAJO ( -

" Lista de modificaciones y sugerencias. - I

Esta I ista pretende dar la informacion necesaria que los autores juzgan 1

uti 1 para el futuro desarrollo de este proyecto. I I

1 .- Sellar la puerta de acceso lateral actual. de tal manera que unicamente

abra hacia afuera. esto es con el fin de evitar cantaninacidn. al area 400.

recomendamos que la manera de sello de esta puerta deba de ser de tal forma

que solo abra hacia afuera. la cual podria utilizarse como salida de

emergenc i a . k

2. - Derribar parte del muro del area 400. colindante con el area 500 para

poder colocar una puerta que permita la salida.. para cuando algun proceso

requiera un flujo de materiales mas directo.

r

3.- Acondicionar el área 400 con un tipo de piso y muros que no acumulen

p o l vos.

Este objetivo podria lograrse mediante la utiliracion de una resina tipo

epoxi .

4. - . Real izar la obra civil necesaria para elevar la horizontal de todo e l piso

de la planta. de tal manera que se forme un desnivel y se puede evitar la

acumulación de agua.

comuniquen al area 900.

6.- Disenar sal idas de emergencia para l a planta a l t a .

7. - Disefiar las puertas de acceso a l area 400 ( recordar que esta á d a

requiere de un medio ambiente controlado).

8.- Realization de una limpieza profunda.

9.- Impermeabilizar el techo de la planta. pues existen goteras.

10.- Realizar una campana de desratizacion

1 1 - Revisien de fa tubería de desague. asi como las alcantarillas.

12 - Realizar pruebas con el equipo existente contemplando su posible

adaptacidn a alguno de los procesos que se han mencionado.

13 - Revisar la tuberia y el tanque de gas que se encuentran en la planta.

" .-

LISTA DE MODIFICACIONES "

1 - Derribar los muros que estan ubicados en el area 400 y. 300. y elevarlos

a 1 5 metros de distancia del lugar que ocupan actualmente. de tal manera que I

se tenga una area de '4.5 metros de largo y 3.4 de ancho. I I I

2 - Realizar l a obra civil necesaria para la construcción de una rampa. que I ~

pueda facilitar l a carga y descarga de materia prima y producto terminado. 1

3.- Colcar un segundo piso para albergar a las areas 600 y 700. ~

4. - Remover uno de los equipos existentes en la planta (mezclador solido

sol Ido) para que en su lugar se pueda construir la escalera de acceso a las

areas 600 y 700

5 - Colocar un segundo piso (puede ser de re,jilla) para el area 800.

6.- Realizar la obra civil necesaria para la colocacion de un sistema de

extraccion de a i re y polvos en las areas 200 y 400.

7 - Realizar la obra correspondiente para abrir una puerta. sobre la puerta

mayor de acceso a 1 a planta

8 - S e 1 lar los espacios existentes entre muro y muro que se encuentran

localizados en la parte alta. pues estos espaclos ocasionan enpolvamiento y a

futuro pueden ocasionar contarninacion .

9 - Construir sanitarios fuera de la planta. 1 o9

10.- Utilizar

a 1 macenam i ento

1

I El departamento de biotecnologia y el area de microbiologia han estado I

I desarrollando tecnologias de fermentacion en estado solido. Sus resultados

justifican la construccion y arranque de una planta a escala piloto con

caracter multlproposito. la cual apoyaria la investigacion científica

ademas permit1 ria la formacion y capacitacion de recursos humanos entre

otros

Para satisfacer este objetivo se cuenta con una edificacion. recursos humanos

y la posibilidad de conseguir recursos financieros

el presente trabajo forma parte de un proyecto global cuyo objetivo final

es la construccion montaje y arranque de la .planta piloto propuesta.

la participacion que cubre éste trabajo dentro del proyecto global cumple .

con el desarrollo de la ingenieria conceptual y parte de la ingenieria

basica.

Los punta's cubiertos durante la elaboracion del trabajo para el desarrolo de

la ingenieria conceptual son los sigulentes:

1 - Descrípclon del proceso 2 - Diagramas de bloques 3 - Bosquejos de arreglos generales de areas y equipos. Los necesarios para la ingenieria basica son:

4.- Diagramas de flujo.

5 - Diagramas de servicios 6.- Olagramas de dístribucion.

7.- Memorias de calculo. 111

- I-

Para la realizacion de estas etapas fue necesario l a recopilacidn de I

Information tanto biblioqrafica como a traves del personal de la planta y

de di versos especial istas. para posteriormente procesar esta información hasta I

obtener los resultados satlsfactorios que se muestran en los documentos

emltldos en este trabajo

Se presenta una seccion de analisls de resultados la cual incluye ventajas y

I t I

I

I

i

desventajas del arreglo o ubicacion de las areas y equipos ademas de un 1

analisls de los diagramas de proceso Tambien se presenta una seccibn de

conciusiones donde se mencionan todas las modiflcaciones necesarias a l I

~

edificio existente . asi como los objetivos cubiertos al terminar el trabajo.

Por ultimo se presenta una lista de sugerencias contempladas a l equlpo.

areas edif icacion metodologia etc

CONCLUSIONES AL DESARROLLO DEL SERVICIO SOCIAL - -

Para poder concluir nuestro trabajo de servicio social confrontaremos los

objetivos alcanzados. (reporte terminal) con los objetivos planteados I 1

originalmente (reporte inicial ) 1

Objetivos Originales:

l,-Realizacfbn de el diagrama de bloques del proceso

2,-Realizacibn de el diagrama de flujo del proceso

3.-Realizacibn de el diagrama ingenieril de flujo del proceso r

4,=Realizacibn de los planos de conjunto y unitarios de la planta piloto.

5,-Elaboracibn de una lista de equipo que sera necesario, incluyendo sus

especificaciones,

6,-Elaborar una lista que contenga todas las modificaciones que serdn

necesarias realizar para adaptar tanto el edificio como el equipo existente.

Es importante hacer notar que todos estos objetivos particulares se

contemplaron a un nivel de realizacih de ingenierla conceptual

exclusivamente.

113

.

L

Confrontacidn de los objetivos originales con 10s alcanzados par el trabajo.

Objetivo 1.- Se cubrid totalmente este objetivo en su etapa Conceptual

Objetivo 2.- Se cubrid totalmente este objetivo en su etapa conceptual

Objetivo 3.- Este objetivo se cubrid completamente IK) s610 a nivel

conceptual, sino que contempla ya muchos elementos de un diagrama de proceso e

inclusive de uno preliminar de tuber¶a e instrumentacidn correspondiente a

la ingenierla basica del proyecto.

Objetivo 4.- El trabajo sobrepasd por mucho el cumplimiento de este objetivo

a su nivel conceptual pues los diagramas presentadm de distribucidn por

areas en la planta piloto estln a un nivel de ingenierla bdsica e incluso ya contempla elementos de ingenier¶a de detalle.

Objetivo 5 D - Se cumplid con este objetivo aunque para ello se tuvieron que

realizar funciones que IK) corresponden a la ingenirla conceptual como es el diseno preliminar de algunos equipos de proceso.

Objetivo 6.- Wed6 cubierto este objetivo dentro de el trabajo e incluso se

anexa toda una lista de sugerencias que consideramos pertinente atender para

el futuro desarrollo del proyecto.

Memds del cubrimiento de todos los objetivos planteados originalmente se realizaron las siguientes actividades no contempladas dentro de nuestro

servicio social.

114

=

- Realitacidn de los diagramas de servicio - Realizacidn de los planos de elevacidn del equipo dentro de la planta de I

proceso (correspondiete a la ingenierfa de detalle) 1 - Comenzar el acondicionamiento de la planta piloto llun. 4 realizando 6

supervisando trabajos col~o:

+Limpieza y arreglo de la planta.

+Reforzar la seguridad de la planta

+Revisibn y reparacidn del sistema de distribucidn de energfa

electrica

+Revisidn y reparacidn del sistema de drenaje

+Exterminacidn de ratas

+Conseguir personal de limpieza para la planta

+Acondicionamiento y diseno de un drea para almacenar temporalmente

materias primas utilizadas actualmente por el Dpto. de biotecnologfa.

+Realizar investigaciones e incluso cotizaciones de algunos equipos de

proceso ..-

Con base en este andlisis concluimos que hemos terminado

satisfactorfemente nuestro trabajo de servicio social, completando no tan

sdlo el desarollo de la Ingenierfa Conceptual sino tambien avanzando

considerablemente en el desarrollo de la Ingenierfa Bdsica del proyecto.

i

115

í

APENDICE - 1

DETERMINACION DEL BIOXIDO DE CARBONO LIBERADO, CONSUMO DE OXIGENO Y - - - - DESPRENDIMIENTO " DE CALOR DURANTE LA FERMENTACION SOLIDA DE LA YUCA, MEDIANTE 1 - "- !

- EL METO00 DE BALANCES DE MATERIA Y ENERGIA DESARROLLADO POR L.E. ERICKSON, 1 MINKEVICH - Y EROSHIN

- - - "

I

Este &todo se basa en la estimacidn de un rendimiento energetic0 (7) a partir de algfn valor de una variable medida directamente de la fermentacidn

y posteriormente en la utilizacidn de correlaciones que involucren (T) para calcular los pardmetros deseados.

1

* En este dtodo los pasos que nosotros seguiremos serdn los siguientes:

1.- Seleccidn de la variable que se medir& directamente en el fermentador

3.- Con (q) y las correlaciones adecuadas planteadas por el &todo determinar

los pardmetros buscados

""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" "_"""""""""""""""""""""""""""""""""""""-

1.- variable - a utilizar Puesto que tenemos los datos de generacidn de protefnas en el

fermentador, dato que podemos correlacionar directamente con la generacidn de

biomasa y Ademds tenemos el dato de consumo de sustrato (azOcares totales) 116

en l a fermentacibn. Con esta i.nformaci6n podemos determinar Y (X/S) e l cual

ya podemos u t i l i z a r directamente para calcular el factor de rendimiento

energetic0 ( ) 2

CALCULO DE Y (X/S) "-

y (X/S) = x / S """"""" 1 donde :

X = kg de biomasa generada (B.S.)

S = kg de sustrato consumido

Contamos con l a siguiente informacibn:

% protehas (B.S. ) en Aspergillus - niger = 47%

X atitcares totales en yuca seca = 82 -79%

X atitcares totales en yuca fermentada seca = 70.7%

X protehas (B.S. ) en yuca seca 5%

X protefnas (B.S.) en yuca fermentada seca = 16%

yuca seca que entra a l fermentador = 150 kg

yuca fermentada seca que sale del fermentador = 1 12 .S kg

CALCULO DE LA BIOMASA GENERADA ( X ) :

117

c

S8 = Sal ida de bidmasa

EB = entrada de bioradsa

GP = generacidn de p r o t e h a s

XPB= X prote lnas (B.S.) en l a bianasa

si :

GP = 10.5kg protefnas

metiendo este valor en -0- 2

X = (10.5 kg p r o t e h a s ) * (100 kg biomasa (B.S.)/47 kg protefnas)

X = 22.34 Q bianasa (B.S.) "-

CALCULO DEL SUSTRATO CONSUMIDO (S):

S ES - SS """" """ 3 Donde :

ES = entrada de azficares t o t a l e s a l a fermentacidn

SS = sa l i da de azficares t o t a l e s de l a fermentacidn

" S = 44.65kg azdcares totales consumidos

118

.

Con los valores de S y X regresamos a ----- 1 para resolverla

Y (X/S) = 22.34 / 44.65

Y ( X I S ) = 0.5004

2.- cdlculo - del coeficiente energetico LQ 1 Para esto utilizaremos la siguiente correlacidn del m&odo de Erickson et

al :

Y (X/S) = (RS/RX) (ZS/ZX) (1) --------- 4 donde :

RS = 'reductancia del sustrato referido a 1 dtomo de carbono

= 4 para glucosa

RX = reductancia de la biomasa referido a fdrmula de un solo dtomo de carbono

= , 4.26 (pnmedio caI.cu1ado experimentalmente)

ZS = fraccidn en peso del carbono en el sustrato

= 0.4 para glucosa

ZX = fraccidn en peso del carbono en la biomasa

= 0.48 (promedio calculado experimentalmente)

sustituyendo estos datos en la ecuacidn anterior y resolviendo para ( ) 2 119

tenemos que:

( ) = 0,6395 (adimensional ) t

3 .- ESTIMACION DE LOS PARAMETROS BUSCADOS "

BIOXIDO DE CARBONO LIBERADO

yc@ I 1 . ( RS/RX) (1) - ------- 5 donde :

utilizando los valores conocidos para resolver esta ecuacidn para YCCK

tenemos que :

YCO2 = 0.3996 moles CO2 / mol CH20 (f6mla de glucosa referido a 1 C)

consumido

transformando sus unidades tenemos :

" CO2 = 0,5860 de CO2 / & de glucosa consumido "- -

OX IGENO CONSUMIDO

Utilizando los valores conocidos para resolver con respecto a YO2 tenemos

120

t

que :

YO2 S 0.3605 moles O2 / moles.de CH20 consumido

transformhdo unidades tenernos:

" YO2 = 0.3845 Q " 02 / 9 glucosa consumida

CALOR LIBERADO

I

Q = (m) (a) (1- (1) ) "---"---------- 7

QO = evolucidn de calor por equivalente de O2

= 27 Kcal / g equivalente.

donde :

.

U t i 1 izando los valores conocidos para resolver con respecto a Q tenemos

que : ...

Q = 38.934 Kcal / Kg-Mol de CH20 consumido

transformado sus unidades nos queda:

Q = 1.2965 Kcal / Kg glucosa consumida.

""""""""""""""""""""""""""""""""""""""- """"""""""""""""""""""""""""""-""""""~"~=

Finalmente si la glucosa consumida (S) = 44.65 kg tenemos que:

CO2 liberado = 26.16 kg

http://moles.de

02 consumido = 17.17 kg

Calor Liberado = 57.89 Kcal,

Estos resultados son una aproximacibn que hay que t m r con sus merecidas

reservas. La calidad de esta aproximacih depende bdsicamente de dos

factores :

-La conf iabilidad de los datos experimentales de generacibn de protefnas y

consumo de sustrato en la fermentacibn,

-La similitud de las condiciones existentes en nuestro sistema de

fermentacidn con las supuestas en el &todo tedrico utilizado.

122

APENDICE - 2

LISTA DE INSTRUMENTOS "

Esta lista es preliminar pes sdlo incluye los instrumentos que arrojd

la elaboraciUn de los diagrams de proceso y servicios asl como los preliminares de tuberla e instrumentaci6n:

NOMBRE DEL INSTRUMENTO CANT IDA

Vdlvula de globo 54+

Vdlvula reguladora integral 5

Coladera de llnea de vapor 1

Controlador indicador de presidn 2

Controlador indicador de temperatura 2

Indicador de presi6n 3

Indicador de temperatura 5

-

Va 1 vu 1 a check

Vdlvula de alivio

Controlador indicador de nivel

Indicador de flujo

Filtro de aire

Filtro exceso de agua

Trampas de vapor

c

Cronbmetro 1

Medidor de R.P.M. 1

+ k estas Vd lvuleS 25 estdn en e¡ diagrama de proceso y 29 estdn en el de

ServiCiO, de estas Bltimas 18 san debidas al lavado y drenado de equipo &

Proceso, muchas se evitaridn si se regionalizan tomas para agua de lavado,

. 123

APEMDICE - 3

MEMORIAS DE CALCULO -

124

130

.,.,,.""~"""~"""-"*"----- "" . .

. . I .

131

\

132

133-

... " _. . . __""

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139

140

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