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UNIVERSIDAD AUTóNOMA METROPOLITANA
UNIDAD: IZTAPALAPA
DIVISION: CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA
CARRERA: INGENIERIA QUIMICA
MATERIA: LABORATORIO DE PROCESOS Y DISEÑO 111
FECHA: ABRIL DE I998
ALUMNOS: SILVINO MACARIO OSORIO 91225499 IRMA CALEíTE MARTÍNEZ 89224904 MARIA CONCEPCION LbPEZ ESCUTIA 93320342
ASESOR: DR. MAR10 VIZCARRA MENDOZA I
CON TODO MI CARINO PARA:
DIOS Y A SU HUO JESUCRISTO POR SU FORTALEZA.
MIS PADRES LUIS Y REYNA POR TODO EL APOYO Y PACIENCIA QUE ME HAN BRINDADO
DURANTE TODOS ESTOS AÑOS.
MIS AMIGOS Y COMPAÑEROS QUE ME BRINDARON SU APOYO EN ESPECIAL JAVIER
QUE SIEMPRE VIVIRÁ EN MI CORAZ~N Y PENSAMIENTO, A LUIS XICOTENCATL POR QUE
SIEMPRE ME ALENTO A SEGUIR ADELANTE.
MI MAESTRO Y ASESOR AL DR. MARIO VIZCARRA MENDOZA DEL QUE APRENDI MUCHO
BRINDANDOME su APOYO Y CONOCIMIENTOS PARA LA REALIZACION DE ESTE
PROYECTO.
MIS PROFESORES DE INGENIERIA QUIMICA QUE ME DIERON SUS CONOCIMIENTOS
Y DE LOS QUE RECIBI GRAN AYUDA.
AL DR. JOSE ANTONIO DE LOS REYES HEREDIA QUE CONTRIBUYO A MI FORMACI~N
PROFESIONAL.
LA ASOCIACION AMERICANA DE LA SOYA EN ESPECIAL AL ING. JOSÉ MANUEL
SAMPERIO QUE NOS PROPORCIONO TODA LA AYUDA POSIBLE.
Con Admiraci6n, Caritlo y Respeto :
A mi madre, Rebeca Gcutia nnajero, sabiendo que jamds existird una forma de agradecer una vida de lucha, sacrificio y esfuenos constantes, S 6 1 0 deseo que comprenda que el logro mío; es suyo.
A mi mejor amiga, Midam Cuevas Ledn, por su apoyo, aliento, y estímulo; mismos que posibilitaron la conquista de esta meta.
Reconocimiento a la Dra. Gretchen 7: Lapidus Lavine, Dr. /os& Antonio de los Reyes Herediay al Dr. Mado Wzcarra Mendoza, por la orientación brindada; para lograr mi formaci6n profesional.
Gracias.
Ma. Concepciin Ldpez Escutia
cu Mis padres Daniel y Maria y a todos mis hermanos, en particular a Beto y Benito, por todo el apoyo moral que me brindaron en todos estos aiios que estuve en la escuela y por todo el amor y cariño que me ban proporcionado basta ahora
A mi primo Noé que me ayudo mientras estuvo conmigo.
Al Dr. Mario Vizcarra Mendha por haberme compartido sus conocimientos que se ban plasmado aqul: en este trabajo.
Silvino Macario Osorio.
INDICE
Introducci6n. 1
1. GENERALIDADES DEL FRIJOL DE SOYA
l. l. La soya en la historia 1.2. Defmicidn de la semilla 1.3. Caracteristicas y composici6n
2. PRODUCTOS DE SOYA Y SUS USOS
2.1. Aceite de soya 2.2. Pasta de soya 2.4. usos
3. DISPONIBILIDAD Y PRODUCCION DE LA MATERIA PRIMA
4. PRODUCCION Y SONSUMO DEL ACEITE Y PASTA DE SOYA
5. UBICACI~N DE LA PLANTA
6. CAPACIDAD DE LA PLANTA
7. CONSIDERACIONES IMPORTANTES PARA EL PROCESO DE ACEITE Y HARINA DE SOYA DESGRASADA
7.1. Determinacidn del contenido de humedad 7.2. Metodos de secado 7.3. Resultados experimentales de humedad
7. PROCESO NECESARIO PARA LA OBTENCION DE ACEITE Y HARINA DE SOYA DESGRASADA
9. PREPARACION DEL GRANO
9.1. Operaciones primarias para el procesamiento de soya 9.2. Transporte del frijol de soya
9.2.1. Mecanismo de transporte horizontal 9.2.2. Mecanismos de elevaci6n
9.3. Almacenaje de la materia prima 9.3.1. Almacenes de acopio 9.3.2. Almacenes de concentracidn 9.3.3. Almacenes de materia prima
5
4 5 6
9
10 10 12
13 1 / , " I
18
20
22
24
24 25 25
29
31
31 32 32 35 35 35 36 36
9.4. Molino de trituraci6n y descascarillado 9.5. Clasificaci6n de los diferentes tamaños de grano de soya O tamizado 9.6. Descascarillado 9.7. Acondicionamiento 9.8. Hojueleado
10. LA EXTRACCION DEL ACEITE DE SOYA
10.1. Selecci6n del disolvente 10.2. Extracci6n con disolvente 10.3. Temperatura de lixiviaci6n 10.4. Equipo de extracci6n con disolvente usado actualmente
11. RECUPERACION DEL DISOLVENTE
1 l. l. Desolventizaci6n del hexano
12. SECADO
13. SISTEMA DE RECUPERACION DEL DISOLVENTE DE LA MISCELA DEL EXTRACTOR
13.1. Torre de agotamiento 13.2. Evaporaci6n de hexano
13.2.1. CAlculos del costo del evaporador de hexano 13.3. Condensador de hexano
13.3.1. CAlculos del costo del condensador de hexano 13.4. Calentamiento del hexano usando hexano a 120 "C sobrecalentado
13.4. l . C6lculos del costo del evaporador que alimenta el extractor
Apdndice I Apdndice I1 Apdndice I11 Apdndice IV Apendice V
37 40 47 52 54
55
55 55 56 56
59
59
61
63
63 72 76 77 78 78 82
83 88 89 93 95
Bibliograffa 98
Se reconoce que la Ingenieria Quhica es la disciplina que podr6 dar soluci6n a los
problemas que la epoca actual presenta en alimentos, alimentaci611, energeticos y de salud;
por otro lado, Mexico es un pais rico en materias primas renovables y no renovables que ha
logrado hasta ahora desarrollos tecnol6gicos significativos, pero no hay duda que es
necesario promover la investigacidn cientifica y el desarrollo tecnol6gico como factores de
crecimiento industrial y econ6mico.
Por lo anterior, este trabajo trata de introducir en el kea de los procesos quimico-
tecnoldgicos el proceso de obtenci6n de aceite y harina de soya. El proceso seleccionado
est6 en funcidn de las necesidades que actualmente tenemos: industria alimentaria.
El cuerpo humano es como una delicada maquinaria que necesita combustibles y lubricantes.
Cuando estos no se suministran con regularidad, en cantidad y calidad adecuada, el cuerpo
no funciona bien, estos combustibles y lubricantes del cuerpo humano son el aire, el agua y
los alimentos.
La salud y la vida dependen de una correcta alimentaci611, por eso, al comer obtenemos del
exterior una serie de substancias vitales que el cuerpo es incapaz de producir por si mismo
en las cantidades requeridas. Estas substancias se llaman nutrientes.
Estos nutrientes son obtenidos directamente de los elementos agropecuarios y
transformados; industrialmente, en alimentos como: harina, tortillas, pan, queso, mantequilla,
etc.
Tal circunstancia implica una gran demanda adicional de alimentos. Por eso, en la actualidad,
gobiernos, instituciones y empresas coinciden en sumar esfuerzos para la búsqueda de
alimentos que, con adecuado contenido proteico contribuyan decisivamente a mejorar la
dieta de la poblaci6n.
Uno de los resultados m6s interesantes de esta búsqueda ha sido reconsiderar el potencial
alimenticio de la soya. Si bien el frijol de soya ha sido ingrediente indispensable en la
preparaci6n de alimentos desde hace m& de cuatro mil años, su introducci6n en occidente
es reciente y data del siglo XVIII.
1
En 1904 en el Tuskeegee Alabama, George Washington Carver empezd a estudiar la soya y
descubri6 que los frijoles de soya tenían aproximadamente un 40% de proteína cruda. Esto
es, tres veces m6s la proteína de huevo y de la harina de trigo, 1 1 veces la de la leche y m6s
del doble de la carne o pescado. Carver empez6 a desarrollar nuevas formas para utilizar la
soya en los alimentos. Sus descubrimientos empezaron a cambiar la forma de pensar acerca
de la soya y ya no se consider6 mas como cultivo para forraje. Ahora sus frijoles
proporcionaban aceite y proteínas valiosas.
Desde ese momento hasta la fecha, el mercado de la soya ha crecido extraordinariamente.
Actualmente los principales paises productores de soya en el continente son: Estados
Unidos, Brasil, Argentina, Paraguay y Mexico.
Durante los últimos 10 años la industria procesadora de aceites vegetales ha llegado a
constituir un factor econ6mico importante en practicamente cada pafs de America Latina.
Todo industrial y empresario que analiza la situaci6n mundial de las semillas oleaginosas
debe de estar consiente que es el Único grano, abundante en existencia, que est6 disponible
en cualquier epoca del año y a un precio razonable.
Especificamente la soya ha jugado un papel muy importante en la expansi6n de la industria
aceitera ya que contiene dos elementos vitales para alimentar a nuestra poblaci6n: proteína y
aceite comestible.
Por su alto contenido de grasas y proteínas, el frijol de soya es una materia prima muy
valiosa en diversas industrias de proceso, entre las que destacan la de extraccidn de aceites
y la de formulaci6n de alimentos balanceados para ganado. Para estas industrias y debido a
las exigencias que plantea la modernidad actual, la excelencia en la calidad de sus productos
y subproductos sean convertido en una meta fundamental, y para alcanzarla, se han invertido
grandes cantidades en la actualizaci6n de las tecnologías relacionadas con su procesamiento.
Mas all6 de la popularidad del cultivo de la soya esta su alto rendimiento en proteína y aceite
Hoy, los productores de pollo, ganado, pescado, y camardn en todo el mundo dependen de
manera creciente de la harina de soya como una fuente principal de proteína para piensos.
Los fabricantes de margarina, aderezos para ensalada, aceites de cocina y muchos otros
alimentos, así como
aceite, dependen del
tambien los comercializados de productos industriales elaborados con
aceite de soya para satisfacer muchas de sus necesidades. Tambien, los
2
especialistas en nutrici6n humana continúan buscando los caminos para enriquecer a los
alimentos con proteínas de soya; el desarrollo de nuevos usos y establecimiento de mercados
para los alimentos de soya tradicionales.
El objetivo de este trabajo, es el de realizar simultaneamente los procesos industriales para
obtenci6n de aceite y pasta de soya. Para lo cual , se reproduciran a nivel laboratorio cada
una de las operaciones unitarias involucradas , a saber; molienda , limpieza , extracci6n ,
destilaci6n y secado . Se intentaran introducir algunas mejoras a tales procesos con el fin de
mejorar la calidad final de los productos acortando los tiempos de tratamiento o bien
aumentando la eficiencia.
3
I
GENERALIDADES DEL FRIJOL DE SOYA
1.1. LA SOYA EN LA HISTORIA.
Originaria de Asia, durante siglos, la popularidad de la soya se disemin6 por toda Asia hasta
llegar a Jap6n, revolucionando las dietas de cada pais donde se le conocía. La migraci6n de
asiaticos a Europa y America del norte promovi6 la popularidad de la soya y sus alimentos
entre los occidentales, quienes la comenzaron a investigar desde 1900; durante la primera
mitad de la decada de los noventa, el frijol de soya ya era sembrado extensivamente en todo
America del norte, convirtiendose hoy en uno de sus principales cultivos. Durante la
segunda mitad del siglo, la popularidad de la soya como ingrediente en alimento para
animales y fuente de aceite vegetal apoyd el acelerado desarrollo del cultivo de la soya en
America de sur, así como otras partes del mundo, incluyendo, India, Italia y la ex-Uni6n
Sovietica. A principios de la decada de los ochenta en EUA y debido a una serie de
tendencias de apoyo demografico y sociol6gic0, la pequeña e innovadora industria de la
soya evoluciond rapidamente. Se crearon cientos de pequeñas compañías en todo el pais,
produciendo y promoviendo alimentos de soya; la industria ha experimentado un crecimiento
sostenido.
Al igual que muchas compañías del ramo, ha sido empleada como alimento bhico en
China por mAs de 4000 años. Ya en el año 2038 a.c. el Rey de China, describi6 a la soya,
en un tratado de medicina, como alimento valioso para el mantenimiento de la salud de la
poblaci6n oriental.
La soya fue introducida a Europa por el botBnico alemgn Engelbert Kaemfer. Aún cuando
la soya ingres6 en 1904 a los Estados Unidos importada de Manchuria, el primer
procesamiento para el aprovechamiento comercial de la soya en este país se llev6 a cabo en
191 1.
En un principio el cultivo de la soya en los Estados Unidos era limitado, y fue hasta 1924
que el departamento de Agricultura de los Estados Unidos empez6 a llevar registro de las
cosechas. En 1904 el investigador George Washington Carver, realizo los primeros estudios
4
sobre la soya dando l a s bases para identificarla como una valiosa oleaginosa abundante en
proteinas de buena calidad.
1.2. DEFINICI~N DE LA SEMILLA.
El frijol de soya o soja, cuyo nombre botanic0 es Glycise Max, es una s e d a que tiene una
forma esferica y varia a una forma ligeramente ovalada. Es de color amarillo, aunque en
algunos tipos, es de color negro y varias tonalidades de cafe. Su planta es una leguminosa
que alcanza un metro de altura, de tallo largo vertical y de hojas grandes y anchas. Las
semillas de la soya se encuentran en vainas de 4 a 6 cm de longitud y el número de granos
que contiene es de 2 a 3 por cada una. Su tamaño es muy parecido al de los chicharros, pero
su apariencia es mas semejante a la del frijol ordinario.
Figura 1.2.1. Forma física del frijol de soya.
5
1.3. CARACTEI~STICAS Y COMPOSICI~N.
El frijol de soya se considera como oleaginosa debido a su alto contenido de grasa. Sin
embargo, adquiere la clasificaci6n de proteina debido a que tambih tiene un gran porcentaje
de esa sustancia, muy indispensable y recomendable en la dieta humana.
Esta compuesto por una chscara, un hipocotilo y dos cotiledones (ver figura 1.3.1). La
proteina se encuentra en una mayor cantidad en el frijol de soya, alcanzando un 40 %, les
siguen los hidratos de carbono con 25 %, la grasa con 20 %, en menor proporcidn el agua
con 10% y cenizas 5% como se muestra en la figura 1.3.2. Tambih en la tabla 1.3.1 se
resume la composici6n global de la soya, asi como la de cada una de sus partes, pero con la
diferencia de que aquí se dan valores sin la inclusi6n del agua (base seca).
R o t e i n b o
Lipid body
Seed coat
Endosperm
Cotyledon
Figura 1.3. l. Estructura del fqol de soya a nivel microscópico.
6
Grasa 20%
Agua 1 0%
Ce n izas 5%
Carbohidratos 40% 25%
Figura 1.3.2.- Composición del frijol de soya en base húmeda.
Tabla 1.3.1. Composición del frijol de soya y de sus partes en base seca.
4
5
Fuente: Asociación Americana de Soya.
7
Desde el punto de vista alimenticio y comercial sus principales componentes son la proteína
y la grasa. La importancia de cada uno de ellos, se ve en el aprovechamiento que puede
tener en el organismo humano. En 61 las proteínas sirven esencialmente para el crecimiento y
reparaci6n de los tejidos, por lo que esto hace al frijol de soya recomendable para su
consumo.
8
2
PRODUCTOS DE SOYA Y SUS USOS
En Mexico, el consumo de frijol de soya no se hace mediante la preparaci6n directa del
grano, como suele ocurrir en paises, tales como Jap6n, China y otros del continente asiitico.
En esos paises las semillas verdes se comen como chícharos o se envasan para su venta al
consumidor, adem& de muchas otras formas de presentaci6n que se elaboran con un
proceso m& completo con el uso de tecnología. Esto no sucede en naciones del continente
Americano, que a diferencia de ellos, la forma en que la poblaci6n consume soya es
mediante productos industrializados, así que los productos disponibles en el mercado
internacional se reduce a unos cuantos en esta parte del mundo, y especificamente en
Mkxico . Existen tres tipos de productos’ clasificados de acuerdo a la importancia que tienen en el
mercado, ellos son:
Aceite de soya.
Pasta de soya.
Productos proteínicos de soya.
En la siguiente figura se describe en forma breve los productos y subproductos del frijol de
soya.
FRIJOL DE SOYA
1 HOJUELAS INTEGRALES
4 1 SÉMOLA DE SOYA ACEITE DE SOYA PASTA DE SOYA
1 1 LECITINA AISLADOS
ACEITE REFINADO CONCENTRADOS
HARINA DE SOYA
DESGRASADA
Figura 2. 1. Productos y subproductos del fruol de soya.
HARINA INTEGRAL PARCIALMENTE
DESGRASADA
HARINA DE SOYA
PARCIALMENTE
DESGRASADA
1
1 Asociacihn Americana de Soya. Artículo “Datos y Hechos Acerca de la Proteína de Soya”
Septiembre. 1996.
9
2.1 ACEITE DE SOYA.
De ellos tres, el principal producto a nivel industrial y de mayor importancia es el aceite, y en
terminos generales, casi toda la materia prima que se produce en el pais es usada para
obtener dicha sustancia.
A su vez, del aceite de soya extraído se derivan distintos productos terminados que e s t h
resumidos en la tabla 2. l. l.
Regularmente estos productos son elaborados por una segunda industria dedicada a la
rehaci6n del aceite crudo, para presentarlos al mercado ya terminados y envasados. La
justificaci6n de plantas existentes actualmente se debe en gran medida a un amplio campo de
consumidores, por lo que los usos del aceite son diversos y e s t h anotados en la tabla 2.1.1.
Por mencionar un ejemplo, la lecitina es vendida a los fabricantes de dulces y usada en
productos farmacthticos, refrnerías y fabricantes de alimentos para animales.
En cuanto a la composicidn del aceite2, contiene una cantidad abundante de grasa, tiene un
15% de grasa saturada y alrededor del 50% de la grasa del aceite de soya es Acido linol6ico.
Tambih el aceite de soya solo contiene 8% de Acido linol6nic0, que es un Acido graso
omega-3, que es el tipo de grasa que se encuentra en el pescado y que se considera benefic0
para disminuir el riesgo de enfermedades cardiacas.
2.2 PASTA DE SOYA.
El segundo producto en importancia es la pasta de soya y ella se obtiene despues haber
extraido el aceite de las hojuelas que han sido acondicionadas previamente; y tal parece ser
que, ambos productos mencionados anteriormente son de igual importancia, en gran parte,
debido a que la pasta de soya tiene un alto contenido proteico, usado para el desarrollo y
crecimiento de animales, muy demandado en la alimentaci6n de aves, cerdos, borregos,
conejos, pescado, abejas, animales domesticos, entre otros.
El contenido proteinico de este producto alcanza 44% y el 97% que se obtiene del total de
proteína que contiene la semilla es destinada para el consumo de animales.
Asociaci6n Americana de Soya. “Soya Productos y Mercados”.Vol. 1, No. l.
10
Tabla 2.1 .l. Usos principales del aceite de soya.
Lecitina
Aceite uni-refinado
Aceite refinados y
Aceite hidrogenado
Aceite refinado completc
y deodorizado
Escurrimiento de aceite
Ácidos grasos de k
destilaci6n
Jab6n acidulado
;omas refrnadas del frijol de soya; vendidas a los
rabricantes de dulces, productos farmaceuticos, refinerias
3e gasolina y fabricantes de alimentos para animales.
Refinadoras de aceite de soya y la industria de
recubrimientos para productos variados.
Fabricantes de pinturas y linoleos.
Fabricaci6n de margarinas y manteca, freido de papas,
harinas preparadas.
~~
Aceite comestible para aderezos, para mantecas,
margarinas, ensaladas y enlatado de pescado.
Subproducto de la deodorizaci6n; utilizado en la industria
farmaceutica.
Otros subproducto de la deodorizaci6n, utilizado en la
industria farmaceutica.
Jabones tratados con bcido, producto de la refinaci6n del
aceite, utilizado en la industria de bcidos grasos.
11
2.4. USOS.
A continuaci6n se muestran en la tabla 2.4.1 algunos de los usos m& importantes que hasta
ahora se le han dado a la harina de soya, semolas, concentrados y aislados de soya.
Diversos usos que requiere una amplia gama de solubilidades. El uso
miís importante se encuentra en los productos de panifkaci6n: panes,
pasteles, mezclas para pasteles, panquks, donas, productos de pasta,
etc.
Cereales para el desayuno.
Productos de tipo 16cteo: F6rmulas infantiles.
Productos c6rnicos: Salchichoneria.
Productos de carne molida gruesa: Hamburguesas, albbndigas,
recubrimiento de pizza.
Aplicaciones varias: caramelos, confituras, postres. Articulos
dieteticos
Sistema de carne molida y productos de panificaci6n.
Diversas aplicaciones que requieren un perfil bajo de sabor absorci6n
de agua y grasa y emulsifkaci6n (forma dispersiva).
Aplicaciones nutricionales.
F6rmulas infantiles y aplicaciones nutricionales.
Productos liícteos y cArnicos,. Diversas aplicaciones que requieran
emulsificaci6n y estabilizacidn de la emulsi6n; así como absorci6n de
agua y grasa, propiedades de formacidn de fibra, propiedades de
adhesi6n.
Alimentos andogos.
12
3
DISPONIBILIDAD Y PRODUCCI~N DE LA MATERIA PRIMA
La materia prima que se utiliza para satisfacer la produccidn de aceite de soya y otros
productos protefnicos, entre ellos la harina de soya, es el frijol de soya en las condiciones
fisicas que ha de tener en su lugar de almacenamiento optimo. En muchas ocasiones puede
disponerse directamente, despues de la cosecha del grano, sin necesidad de ser almacenado;
ya que una vez que llega a la planta se envía de inmediato a los procesos de
industrializaci6n. Por lo regular, esto sucede cuando apenas inicia la operaci6n de ciega en
otoño.
En Mexico hay dos periodos de producci6n de este grano, uno es el ciclo otoño invierno y el
otro es el ciclo primavera verano. No son los dos importantes, ya que la mayor produccidn
o casi toda ella se obtiene en el segundo ciclo mencionado.
Tal y como se observa en la tabla 3.1, estos son los estados que se dedican a la producci6n
para satisfacer la demanda de las plantas procesadoras instaladas en el pais.
Los principales cultivos a nivel comercial se encuentran en Sonora y Sinaloa, pero existen
cultivos en mas de 22 estados de la República como se muestra en la tabla 4.1, cabe
mencionar que faltan datos reportados de los estados de Aguascalientes, Oaxaca; Yucatan y
Puebla.
En estos estados productores se siembran distintos tipos de fnijol de soya, como son:
acadian, BM-2, bragg, cajeme, davis, hill, hood, laguna 65, lee, júpiter, semnas y tropicana.
Como se puede observar, no todos los estados de la República de soya contribuyen de
manera importante en el abastecimiento de la industria dedicada a su procesamiento.
Sinaloa, Sonora, Chihuahua, Tamaulipas, y Chiapas son los que han abastecido a las plantas
procesadoras. Según se observa en la figura 3.1 (estos son porcentajes promedios calculados
de la tabla 3.1), como anteriormente se mencion6 los estados que ocupan el primer y
segundo lugar en la producci6n y cuya magnitud supera en mucho a los demas estados.
13
2 8 %
Figura 3.1.- Capacidad de producción de algunos estados de la República.
14
La industria de la soya se ha desarrollado en las ultimas cuatro dkcadas, como se puede
apreciar en la figura 3.2. La producci6n anual promedio de frijol de soya en los años de
1960-1964 fueron de 39, 591 ton. En los años 1985-1989 fue de 736, 904 ton. Estamos
hablando de un aumento de aproximadamente de un 2 O00 % pero desafortunadamente en
los últimos años ha disminuido considerablemente, como se puede observar en los años
1990- 1994 es de 582,805. Una de las causas es debido a que, aunque casi todo el territorio
nacional es apto para sembrar soya, la mayoria de los campesinos prefieren producir otros
granos m& conocidos, como el frijol, arroz, sorgo, trigo, etc., dejando a la soya en último
tQmino; aún cuando las semillas mis importantes que se procesan en el pafs son
precisamente la soya y el cfirtamo, las cuales representan el 70.6 % del total de productos
oleaginosos industrializados en los últimos dieciseis años.
800000
700000
600000
500000
400000
300000
200000
100000
O 1960- 1965- 1970- 1975- 1980- 1995- 1990- 1964 1969 1974 1979 1984 1989 1994
AÑOS
Figura 3.2 Producción anual promedio de fruol de soya
15
Por 10 que la dependencia con las importaciones principalmente de Estados Unidos ha sido
m8s fuerte (figura 3.3). Como puede apreciarse, el año pasado super6 los tres millones de
toneladas.
1960-1964 1970-1974 1 980- 1 984 1990-1994
AÑOS
Figura 3.3. Importaciones de producción anual promedio de frijol de soya.
Pero este es un problema que se puede resolver si se aprende de la historia, por ejemplo en
Estados Unidos, los antiguos o primeros procesadores encontraron que era difícil de obtener
un suministro estable de soya, para mantener la actividad de las plantas. La demanda para la
harina de soya era limitada debido a que la gente no sabía como usar estos productos. Y
aunque había una escasez de frijol de soya en los Estados Unidos durante la primera guerra
mundial l a s importaciones de aceite de soya alcanzaron 343 millones de libras por año.
16
Para combatir estos problemas, los procesadores trabajaron con las universidades estatales y
los servicios de extensi611 para desarrollar boletines que ayudaran a los agricultores a
producir mAs soya. En 1928, los procesadores acordaron fianciar la producci6n de 50 O00
acres de soya aun precio mhimo de 1.35 d6lares por bushel, ahora es el primer pais
productor en el mundo, atribuyendosele, la mitad de la soya que se cultiva en el mundo.
Aunque parezca una recuperaci6n lenta y pobre en la actualidad en Mdxico se han
emprendido proyectos gubernamentales para desarrollar el campo, como el pronafide.
17
4
PRODUCCI~N Y CONSUMO DEL ACEITE Y PASTA DE SOYA.
No se cuenta con registros estadísticos detallados de la producci6n nacional de aceite de
soya que puedan dar una idea m& real de su oferta; sin embargo, se estimaron tomando en
consideraci6n que el frijol de soya contiene el 20 % en masa de aceite y que se extrae el
95%, aunque en muchos casos industriales se obtiene una eficiencia de extracci6n
aproximadamente del 98 %; ademBs se consider6 que se emplea en su totalidad la
producci6n de frijol de soya para la obtenci6n de aceite. En la tabla 4.1 se dan los valores
estimados; tanto de la producci6n nacional como de las importaciones.
Las importaciones de aceite que se muestran, dan la idea de que la demanda nacional es
importante, pero la producci6n nacional no ha sido la suficiente para satisfacerla.
Con respecto a datos de la pasta de soya, se obtuvieron en APAMEX, estos se encuentran
disponibles solo en algunos años y son dados en la tabla 4.2.
Al igual que en el aceite, la demanda de la pasta de soya es considerable, al grado de que el
consumo nacional es muy grande y las importaciones son grandes en comparaci6n con la
produccidn del país.
Por otra parte, no se cuenta con datos de la producci6n de la harina de soya, es por eso que
no se incluyen en este trabajo; sin embargo los datos estadísticos del aceite y pasta dan una
idea clara del mercado de estos insumos.
18
Tabla 4.1 Producción nacional del aceite de soya (Toneladas).
PRODUCCI~N
NACIONAL
62 219
134 272
123 404
130 643
130 135
176 437
134 665
157 389
43 014
188 554
109 319
137 744
112 854
94 537
99 291
36 057
10 653
Tabla 4.2 Datos estadísticos de la pasta de soya en México (Toneladas)
TOTAL
161 314
345 222
123 404
285 568
407 969
407 969
291 707
359 204
345 645
491 932
252 999
450 730
540 105
539 992
599 929
455 496
586 260
Año
1993
1994
1995
1996
Producción Importaciones
350 664
2 309 819 48 930
1 803 405 132 842
2 093 480 365 808
1 718 225
Exportaciones
46
130
8
121
Consumo Nal.
Aparente
2 068 873
2 459 158
1 936298
2 358 629
19
5
UBICACI~N DE LA PLANTA.
Para determinar la ubicaci6n de la planta se toman en cuenta la siguientes consideraciones:
Disponibilidad de las materias primas y costos.
Mercado de los productos.
Transportaci6n de las materias primas y productos
Fuente de abastecimiento de agua.
Servicios necesarios para el desarrollo de las actividades industriales.
De estos cinco puntos, los que se consideran de mayor importancia son los de disponibilidad
de la materia prima y costos, y por otra parte el mercado de los productos que se van a
elaborar, que en este caso son el aceite y la harina de soya. Aunque cabe hacer menci6n de
que un producto alterno es la pasta de soya, ya que tiene una demanda considerable para la
elaboraci6n de todos los productos proteínicos de soya incluyendo a la harina desgrasada.
Disponibilidad de la materia prima y costos.
Como ya se hizo notar en la secci6n de producci6n, los principales abastecedores de la
materia prima son Sinaloa y Sonora. El primer estado tiene sus principales sembradíos de
frijol de soya al norte de la entidad, en los liinites con el otro estado. Mientras que el
segundo estado siembra en la parte sur; es decir que, el Area de produccidn importante
incluye a ambos estados. Sin embargo, la diferencia est6 en que Sinaloa produce el 49 % de
la producci6n nacional de semilla y Sonora solo el 28%, como lo indica la figura 3.l.En
cuanto a los costos de la materia prima, este ha resultado m6s barato en la regidn de mayor
producci6n y precisamente sucede en Sinaloa.
20
Mercado de los Productos.
El mercado de los productos que se han de obtener con la planta en proyecto se encuentra
cercano a la zona de producci6n de la materia prima, y el cual est6 representado por la
industria que se dedica a la elaboraci6n de los productos terminados de aceite crudo y
pastas. Otros mercados son el centro del país (Distrito Federal y Estado de Mkxico), el
estado de Nuevo k 6 n , Baja California Norte y Sur y la Ciudad de Guadalajara. Por
consiguiente, se determina que la mejor ubicacidn de la planta es la Ciudad de San Blas en el
municipio de Ahume, estado de Sinaloa; ya que:
1. Es una ciudad que se encuentra situada en la parte norte del estado donde se cosecha el
frijol de soya; ademas de que tiene cercano el otro centro de abastecimiento de materia
prima que es el sur de Sonora.
2. Se encuentra ubicada en la parte central de la zona de demanda noroeste; ademas de que
tiene facilidad de acceso por los medios de comunicaci6n a las otras zonas de mercado,
como son Guadalajara y el centro del país.
3. Cuenta con vías de comunicaci6n, tales como: de ferrocarril, carreteras y est6 cercana al
puerto de Topolobampo, útil para la transportacidn de los productos al mercado de Baja
California. El ferrocarril es el medio de transporte m6s importante, debido a sus bajos costos
de transportacidn y a su gran capacidad de carga. Las conexiones que tiene este medio de
transporte son a las principales ciudades del centro, estado de Jalisco, Sonora y a las
ciudades de Topolobampo , Guamuchil, Culiachn, El Fuerte, Navolato, El Dorado, La Cruz,
Mazatl6n y otros en el mismo estado.
4. En los municipios cercanos a los de esta ciudad hay fuentes de abastecimiento de agua.
164 pozos, de los cuales 108 son profundos y 13 manantiales. El volumen promedio diario
de extraccidn en la regi6n es de 3,918 litros por segundo, aunque en todo el estado es de
1 1836 litros por segundo.
5. Tiene cercano tres plantas de tratamiento de aguas residuales; cuenta con sistemas de
alcantarillado, camiones de carga , electricidad, servicio telefhico, entre otros.
21
6
CAPACIDAD DE LA PLANTA
La extracci6n con disolventes es el metodo preferido para la soya, y m& del 90 % triturada
en los Estados Unidos se somete posteriormente a este metodo.
En los años 50 se iniciaron cambios importantes en la industria de la soya. La extracci6n con
disolventes comenz6 a tomar el lugar de la extracci6n mechica lo que llev6 a una mayor
eficiencia. La capacidad del proceso de las plantas a base de solventes aumentd en forma
acentuada disminuyendo el número de plantas. Ya que las plantas de transformaci6n de soya
por lo general se construian cerca de su fuente de abastecimiento de materia prima, la
industria de molinos de soya se ha concentrado principalmente en los estados de la “faja del
maiz”, sobre todo en Illinois, Iowa, Indiana, Ohio y Missouri.
La capacidad de produccidn en los Estados Unidos ha aumentado casi constantemente. La
capacidad ha sobrepasado al aprovechamiento, que en promedio ha sido del 80 % de la
capacidad instalada.
Tambih ha sido aumentada la capacidad de las fAbricas individuales. En el cuadro 6.1 se
muestra el porcentaje de las fabricas de elaboraci6n de soya y su capacidad, por limites
especiticos de capacidad. Este cuadro muestra que aún existe una cantidad relativamente
grande de fAbricas de pequeña escala en la industria, pero tienen una parte relativamente
pequeña de la capacidad diaria de proceso. El número total de molinos ha disminuido de
125en1965 a94en 1979.
Tabla 6.1 Fábricas de elaboración de soya y capacidad por límites espec$icos de canacidad.
22
La planta en proyecto no pretende demandar su materia prima del exterior, sino aprovechar
la que se encuentra disponible en el país y al posible aumento en la produccidn en aiios
futuros. La posibilidad de consumir toda la producci6n del frijol de soya del estado de
Sinaloa debido a que la planta se ubicaria en este estado, la cual nos da una capacidad de
800 toneladas de materia prima en promedio por día.
23
7
CONSIDERACIONES IMPORTANTES PARA EL PROCESO DE ACEITE Y
HARINA DE SOYA DESGRASADA.
El proceso que en particular nos interesa es la obtenci6n de aceite y de harina de soya
desgrasada, pero antes de realizar la fase de reproducci6n a nivel laboratorio del proceso
industrial, es necesario determinar el contenido de humedad del frijol, ya que este, es un
factor de extrema importancia para el almacenaje y el proceso.
7.1. DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD.
En la mayoría de las industrias de alimentaci611, la humedad se suele determinar a diario. Los
niveles mAximos se señalan frecuentemente en las especificaciones comerciales. Existen para
esto varias razones, principalmente las siguientes:
O El comprador de materias primas no desea adquirir agua en exceso.
O El agua, si esta presente por encima de ciertos niveles, facilita el desarrollo de los microorganismos.
O La humedad de la soya debe ajustarse adecuadamente para facilitar la molienda.
O La determinaci6n del contenido en agua representa una vía sencilla para el control de la
concentraci6n en las distintas etapas de la fabricaci6n de alimentos.
A veces, es dificil la determinaci6n exacta del contenido total de agua. En la practica es
suficientemente apropiado cualquier metodo que proporcione una buena repetibilidad con
resultados comparables, siempre que ese mismo procedimiento se siga estrictamente en
24
cada ocasibn. Los metodos principales para la estimaci6n de la humedad y de los s6lidos
totales pueden clasiticarse bajo alguno de los siguientes grupos:
* Metodos de secado, en los cuales el agua se elimina por el calor o por agentes
desecantes.
* Metodos de destildci6n directa.
* Metodos electrices r6pidos.
* Metodos Químicos.
7.2 MÉTODOS DE SECADO
Son los metodos m6s comunes para valorar el contenido de humedad en los alimentos; se
calcula el porcentaje en agua por la perdida en peso debida a su eliminaci6n por
calentamiento bajo condiciones normalizadas. Aunque estos metodos dan buenos resultados
que pueden interpretarse sobre bases de comparaci6n, es preciso tener presente que (a)
algunas veces es dificil eliminar por secado toda la humedad presente; (b) a una temperatura
de 140 "C la soya es susceptible de descomponerse, con lo que se volatilizan otras sustancias
adem6s de agua, y (c) tambien pueden perderse otras materias vol6tiles aparte del agua.
7.3 RESULTADOS EXPERIMENTALES DE HUMEDAD
Despues de una amplia explicaci6n de la importancia de la humedad y la temperatura en el
almacenaje y el procesamiento de la soya, el control de estas dos variables ser6 la
consideraci6n crucial m6s importante para realizar los procesos involucrados en este
proyecto. Por tanto se prosigue a realizar pruebas de humedad a nuestra materia prima. En
el caso de la soya, las perdidas de peso debidas a la volatilizaci6n aumentan conforme se
incrementa la temperatura de secado. (ver figuras 7.3.1 y 7.3.2)
25
En la figura 7.3.1 y 7.3.2 se aprecia que puede alcanzarse a cada temperatura un valor
mhximo. Los diferentes valores mhximos alcanzados se explican fhcilmente considerando
que a una determinada temperatura de secado la soya contiene agua libre o ligada. Aunque
la proporci6n de agua ligada disminuye con el aumento de la temperatura de secado, es muy
dificil eliminar toda la humedad de la muestra.
S E C A D O D E F R I J O L D E S O Y A C O N C Á S C A R A
5 "
4 --
3 "
2 "
1 "
6 -- 92'C .. ......... : .......... ~ . . I ..,...,...,. : ..... M:% r.w
5 "
4 --
I
200 O 50 1 O 0 1 5 0
. . ... . .
92'C .. ......... : .......... ~ .. <.: ,...,...,. :.
4
I
O 50 1 O 0 1 5 0 200
T l e m P O ( m In)
Figura 7.3.1- Velocidad de pérdida de humedad en frijol de soya con cascara a varias temperaturas de secado.
26
SECADO DE FRIJOL DE SOYA SIN CASCARA
92%
O Z ~ B s ~ 8 ~ x x ~ = ~ g ~ ~ ~ _ _ _ ~ N 0 0 0 0 0 0 2 % : $ 8 Z
Tiempo (min) L
Figura 7.3.2 - Velocidad de pérdida de humedad en frijol de soya sin cáscara a varias temperaturas de secado.
En las figuras se pueden observar ciertos picos y un crecimiento que no es uniforme, esto
puede ser por dos causas, ya sea que a cierta humedad la soya es susceptible de
descomponerse, con lo que se volatilizan otras sustancias adem& de agua, y tambien
pueden perderse otras materias volatiles aparte del agua, como anteriormente lo habiamos
indicado.
La humedad promedio que se determin6 experimentalmente en el frijol de soya es de 6.5%
con cascara y de 5.6% sin cAscara, el Único problema que podria ocasionar el trabajar con
soya tan seca es el de producir un exceso de finos (polvo de soya) en el quebrado. Aunque
según Mr. Leslie R. Watkins. (Texas A & M University) es recomendable trabajar a niveles
de humedad de 8- 12% de humedad.
En la figura 7.2.2 se aprecia que puede alcanzarse a cada temperatura un valor mhirno. Los
diferentes valores rntlxinlos alcanzados se explican considerando que a una determinada
temperatura de secado la soya contiene agua “libre” y “ligada”.
27
Aunque la proporcidn de agua ligada disminuya con el aumento de la temperatura de secado
es muy dificil eliminar toda la humedad de la muestra. Y según los investigadores Nelson y
Hulett se obtiene el verdadero contenido de agua a una temperatura de 250°C y que el
frijol se descompone a 180 "C.
Lo m& probable es, como puede verse en la figura 7.3.3, que el frijol se descomponga a
180°C como lo señala la discontinuidad de la recta .
Tomando como referencia lo anterior y comprob6ndolo experimentalmente, efectivamente
se obtuvieron los resultados anteriormente mencionados tanto de la descomposici6n del
frijol como el verdadero contenido de agua es 250°C.
t 120 140 160 180 200 220 240
Temperatura de secado *C
Figura 7.3.3 - Gráfica del aumento en la pérdida de humedad con el aumento de la temperatura de secado.
28
8 PROCESO NECESARIO PARA LA OBTENCION DE ACEITE Y HARINA DE
SOYA DESGRASADA.
Se puede considerar que el proceso de extracci6n con solventes consta de tres partes: ( 1 ) la
preparaci6n del grano,(2)la extracci6n del aceite del grano, y (3) la recuperaci6n del
solvente del aceite y la soya molida (harina de soya desgrasada).En la figura 8.1 se presenta
un diagrama de bloques del proceso.
I ALMACENAMIENTO
m MOLIENDA
I TAMIZADO. I . DESCASCARRILLADO
I
I ACONDICIONAMIENTO I
HOJUELEADO ~~~~~
I
I EXTRACCION I DESTILACION DESOLVENTIZACION
I I + I ACEITE DE SOYA I SECADO I
MOLIENDA
i I
HARINA DE SOYA
Figura 8.1. Diagrama esquemático del proceso general de la planta procesadora de aceite y harina de soya.
29
En el diseño de cualquier planta industrial se requieren conocer el equipo, los balances de
materia y energía y los rendimientos que se puedan alcanzar, así como considerar los
diferentes tiempos de procesamiento.
En base a lo anterior, a continuaci6n se hace un analisis de cada una de las operaciones
involucradas (Capítulo 9).
30
9 PREPARACION DEL GRANO
9.1. OPERACIONES PRIMARIAS PARA EL PROCESAMIENTO DE SOYA.
Las primeras actividades que se Ilevarh a cabo en la planta incluye descargar, muestrear la
materia prima recibida, secar, almacenar adecuadamente y recircular la soya en los lugares
de almacenamiento. En este trabajo únicamente se mencionarb y se partir6 del
almacenamiento de la soya. El diagrama de abajo ilustra estas operaciones primarias como
etapas importantes antes de iniciar la actividad productiva de la planta.
f \ r 3 r > r \ f \ ALMACENA RECICULA-
DESCARGA CIÓN --+ JE SECADO * LIMPIEZA
\ 1 L I / L I 1 \ / i /
Figura 9.1.1. Diagrama esquemático de las operaciones primarias del frijol de soya.
Las limpiadoras para la soya utilizan un imAn para retirar los metales. Un prelimpiador de
alta capacidad que retira la basura y materia extraña m6s grande. Enseguida una cibra con
aspiraci6n que le quita al frijol lo que es m& grande y m& chico que el grano. Finalmente
con succi6n de aire se retira la suciedad muy liviana como ramas de las plantas y hojas secas.
Si la semilla llega con 13 % de humedad, no es necesario secarla para su almacenamiento,
pero generalmente su contenido de humedad es m8s alta. En este caso, se tendrA que utilizar
la secadora, mediante el uso de aire caliente que no exceda los 63 "C; ya que, a una
temperatura mayor dañar6 la calidad del grano.
31
9.2. TRANSPORTE DEL FRIJOL DE SOYA.
El frijol de soya se desliza con facilidad y su densidad de aproximadmente 670 Kg/m3
permite que el equipo de manejo al granel sea similar a los usados para otro tipo de granos y
semillas de aceite.
Para movilizar el frijol de soya entero o fragmentado, hojuelas, pasta de soya en el proceso
se dispone de mecanismos de elevacion y de transporte horizontal que a continuaci6n se
describen.
9.2.1. MECANISMO DE TRANSPORTE HORIZONTAL.
Consiste en transportadores de gusano, de banda y de cadena. En la figura 9.2.1 se muestra
el diagrama esquematico.
De banda o correa
] *
T o d o helicoidal
Flujo continuo (cadena)
Figura 9.2.1. Tipos de transportadores de sólidos.
32
Estos transportadores se han convertido en los mas utilizados, son muy flexibles y pueden
transportar productos con múltiple alimentaci6n y puntos de descarga, a continuaci6n se
presentan sus ventajas y desventajas.
TRANSPORTADOR DE GUSANO.
VENTAJAS
Son las mAquinas m8s econbmicas.
Se pueden dar marcha atrAs fAcilmente.
Estfin fabricadas para ofrecer protecci6n hermetica contra el polvo y la intemperie.
E s t h provistos de orificios múltiples de alimentaci6n y de descarga.
Tiene un alto nivel de adaptaci6n.
Estan fabricados de acuerdo con las normas de la CEMA (Asociaci6n de fabricantes de
equipo de transportaci6n) las partes son intercambiables entre los fabricantes.
DESVENTAJAS.
Necesitan un alto nivel de mantenimiento.
Procesan menos cantidad de grano en un espacio.
Tienen el H.P. mas alto por bu/ton.(Bushel/Tonelada).
E s t h limitados en longitud (pueden necesitar una inducci6n en cada extremo).
TRANSPORTADOR DE BANDA.
VENTAJAS
4 Son econ6micos para grandes volúmenes en distancias largas.
4 Tienen el H.P. m& bajo por bu. / ton.
6 EstAn provistos de puntos múltiples de carga.
4 Manejo suave del producto.
33
DEVENTAJAS
+ Escurrimientos en los puntos de carga y descarga.
+ Control de polvo.
+ Los puntos de alimentaci6n deben estar centrados con toda precisih.
+ Descarga intermedia mediante disparador (Tripper).
+ Mantenimiento alto-baleros-poleas guía.
+ No son aptas para productos calientes y pegajosos.
+ EstAn limitados a un Angulo de inclinacidn de aproximadamente 16".
+ Es difícil hacerlos hermeticos contra la intemperie y el polvo.
TRANSPORTADOR DE CADENA.
VENTAJAS
* Se encuentra totalmente protegidos bajo cubierta.
* Son hermeticos al polvo.
* Son herm6ticos a la intemperie, se le puede instalar en el exterior.
* EstAn provistos de puntos de alimentacih.
* Estfin provistos de puntos de descarga múltiples.
* Se puede automatizar la descarga.
* No hay escurrimientos.
* Se requiere menos mantenimiento.
* YZ H.P. de transportador de gusano.
* Se inclina de 1 a 90 grados.
DESVENTAJAS
* Presenta el precio mas alto.
* H.P. mAs alto, comparado con el transportador de banda.
* Longitudes mfis cortas que la mayoría de los transportadores de banda.
* No e s t h fabricados de acuerdo con una norma de la CEMA.
34
9.2.2. MECANISMOS DE ELEVACION.
Consiste en elevadores de canjilones integrados por una banda sin fin con confrguracih
vertical y provisto de canjilones o cucharones de plhtico o metacos que toman el grano de
una tolva de alimentaci6n o de transportadores horizontales la elevan hasta alturas que
permiten su caída por ductos.
9.3. ALMACENAJE DE LA MATERIA PRIMA.
Para el manejo de la soya nacional es necesario contar con almacenajes de acopio, almacenes
de concentracih y almacenes de materia prima pre-proceso industrial; en cada una de estas
etapas las caracteristicas de capacidad y diseño de las instalaciones almacenadoras s e r h
diferentes, como se detalla enseguida.
9.3.1 ALMACENES DE ACOPIO.
Los almacenes de acopio son bodegas horizontales, casi siempre de forma rectangular, de
distintos diseños en el techo y hechas con diversos materiales de construcci6n, entre los que
domina el concreto armado, la mamposteria y en menor grado el acero, pueden ser
mecanizadas o sin mecanizar y con capacidades unitarias que varían entre las 5,000 y 10,000
toneladas nletricas. Alternativamente y para subsanar las deficiencias de capacidad instalada,
se recurre al almacenamiento de soya a la intemperie o a cielo abierto, que consiste en
construir almacenes improvisados pero con una tecnologia desarrollada para suplir la
proteccidn que brinda una bodega tradicional.
Para este planta proponemos doce Bodegas butler que consiste en un almacdn rectangular
desarmable con techo a dos aguas y construido totalmente con l b i n a de acero acanalada y
galvanizada. Sus dimensiones unitarias aproximadamente son de 21.3 m de ancho, 122.4 m
de largo y 9.66 m de altura mgxima. Su superficie cubierta es de 2,613 m’ y tiene una
capacidad de carga para 14 O00 toneladas mdtricas de grano al granel: el editicio se
complementa con un piso de concreto armado, una tolva de descarga para camiones y
furgones, un volcador de camiones y furgones, un volcador de camiones, un elevador de
canjilones, un transportador aereo y otro subterrheo que pueden ser helicoidales o de
banda, ductos de aireacih, motoventiladores eldctricos y estractores aerostAticos.
35
9.3.2 ALMACENES DE CONCENTRACION.
Los almacenes de concentraci6n son conjuntos de bodegas del mismo tipo y diseño que las
de acopio y forman grandes unidades de almacenamiento horizontal; se ubican cerca o
dentro de los asentamientos poblacionales que cuentan con zonas industriales.
Las unidades de almacenamiento de concentraci6n cuentan con un número variable de
bodegas que van desde 10, hasta 100 e incluso m& y con una capacidad total de 100,000 a
1,000,000 de toneladas metricas. Estas bodegas de almacenamiento son para la distribuci6n
por ferrocarril o trailes a grandes almacenes de acopio, en este proyecto no se tienen
contempladas estas bodegas solo hacer una menci6n.
9.3.3 ALMACENES DE MATERIA PRIMA.
Los almacenes para materia prima son los silos con que cuentan los molinos de soya.
Generalmente consisten en silos metacos o de concreto con capacidades unitarias que
varhn entre las 100 y las 600 toneladas’. Estos presentan algunas ventajas importantes para
la conservaci6n y manejo de grano sobre las bodegas, como las que se mencionan a
continuaci6n:
1. Presentan una mejor disposici6n para transportar la soya a la siguiente operaci6n de
transformacih.
2. Facilidad para recircular entre un silo y otro en caso de que requiera para mantener a la
semilla en las condiciones de humedad requeridas.
3. En vista al anterior punto, evita el calentamiento al desprenderse calor en el interior.
4. Son unidades construidas para climas calurosos y lluviosos.
Una caracteristica importante de los silos es el flujo de masa de las semillas, esto es que
todos los materiales se desplazan cuando se retira un parte. En la planta se debe contar con
1 Almacenamiento y Conservacion del grano de soya y su relacion con la calidad del producto.Arturo Ortiz Cornejo.
36
dos silos, cada uno con capacidad de 8 500 toneladas y el material con que deben estar
construidos es concreto.
Las unidades de almacenamiento, por otra parte, deben tener equipos para el manejo y
transportaci6n de la soya, para la descarga de la misma, para lo que se utilizan mecanismos
de elevaci6n y de transporte horizontal. El transporte horizontal se utiliza para llevar la
materia prima al molino de quebrado, el cual consiste en un tornillo sin fin o llamado miis
comúnmente gusano. El extremo externo del gusano est6 conectado a un elevador vertical
llamado de canjilones que conecta frnalmente a los silos con el molino. La elevaci6n es
necesaria debido a que el molino se encuentra a una cierta altura.
Estos tipos de transportadores son entonces los que se van a emplear en el espacio silos
molino. En la figura 9.4.1 se muestra el esquema representativo.
9.4. MOLINO DE TRITURACION Y DESCASCARILLADO.
La siguiente unidad despues de los silos es el molino, que utiliza rodillos dentados para
facilitar el descascarillado y rompimiento de las semillas.
Se realiz6 una reproduccidn del proceso a nivel laboratorio en un molino de discos. Se
determind que el 14.5% de la alimentaci6n al molino se retroalimenta proveniente del
clasificador.
El molino quebrador es una m6quina que reduce el frijol de soya suave y gradualmente a un
tmaño miis pequeño. El que se encuentra disponible en el mercado y el que se va a emplear
en la planta, es un molino que en su interior tiene dos pares de rodillos de acero fundido
corrugados. Estos son cilindros paralelos abiertos o separados a una distancia determinada y
soportados en cada extremo por cojinetes. El que se encuentra en la parte posterior est6 fijo,
mientras que el de enfrente es movible para ajustar la separacidn entre ellos; permitiendo que
casi se toquen una distancia aproximada de 3/4" entre ellos.
Los rodillos giran uno contra el otro para que el material sea jalado por las corrugaciones
hacia adentro y en el instante en el que la materia prima fluye entre ellos, este es aplastado y
cortado sin que se produzcan frnos indeseables.
37
".: toddia
3 Del Clasiticadol 33,333 Kghr 4,716.7 Kghr
Cangilones Figura 9.4.1. Sistema representativo del almacén, transportadores y molino quebrador de la planta en diseño.
El trabajo hecho por los rodillos sobre las partículas depende de la velocidad a la que giran,
la velocidad diferencial o la diferencia en la velocidad de cada rodillo, el tipo de
corrugaciones, la presi6n de los rodillos entre sí mismos y de la cantidad de espacio entre
ellos. De hecho, los cilindros no giran a la misma velocidad, sino que, uno gira mis
lentamente que otro, como se observa en la figura 9.4.2. Esta diferencia hace que cada grano
de soya sea partido en lugar de ser aplastado solamente.
El diametro de los rodillos es importante para conseguir el 6ngulo de aplastamiento
conveniente sobre los granos. Si el rodillo es pequeño en didmetro para una partícula
entrante dada, esta subir6 por la superficie de los rodillos en rotacih, en lugar de ser jalados
por el &ea de corte, tal como se observa en la figura 9.4.2.tb).
En vista de que la capacidad de la planta es de 800 toddía, se requeriran dos molinos con
capacidad de 400 toddía cada uno enlazados a cada uno de los silos que son de capacidad
mucho m6s grande.
En el mercado se encuentran disponibles molinos que van de 300 a 500 toddia y el que se
dispondra en la planta tiene las siguientes especiticaciones:
38
Angulo de aplastamiento
Rodillos de quebrado
(3 RAPID0 LENTO
(a)
Figura 9.4.2. Rodillos utilizados por los molinos quebradores de grano de soya. (a) rodillos dentados que giran a diferente velocidad. (b) ángulo de aplastamiento de los rodillos.
peso 12,000 lbs
potencia 75 HP Capacidad 400 TPD
Didmetro del
rodillo 12”
Longitud 52”
Las dimensiones en pulgadas de cada mdquina con especifrcaciones de 12x52 son: A, 96; B,
83; C, 72; D, 543/4; E, 48; F, 52l/2; G, 171/4; H, 26. En la figura 9.4.3 se muestran las letras
correspondientes a cada dimensi6n.
39
t T
......... " 0 ____,
p .... Y.l,.. .............
..... .... _______
Figura 9.4.3. Esquemu del molino quebrador de la planta.
Algunas consideraciones que se tomaron en cuenta para la elecci6n de este tipo de molino
fueron: Produce un producto de bajo costo y de calidad alta, tiene mejor apariencia y textura
m& uniforme que pudiera lograr cualquier otro proceso de quebrado. Ademh de partir el
frijol de soya en las partes requeridas los rodillos ayudan a separar la cascarilla por el efecto
de la fricci6n y por las corrugaciones que tienen, a diferencia de otro tipo de molino; as€ que
sirve para dos prop6sitos: Romper y descascarillar.
El molino quebrador de la marca Ferrel-Ross cotizado por R & D Equipment Co. Inc. Es de
US$42,000 con 4 rodillos ranurados con un motor de 40 HP con alimentador.
9.5 CLASIFICACION DE LOS DIFERENTES TAMAÑOS DE GRANO DE SOYA o TAMIZADO.
La soya que sale de la molienda es siempre de un tamaño de grano muy poco homogeneo,
por lo tanto, cuando se pretende conseguir un tamaño de grano determinado (en este caso
aproximadamente en un octavo del grano entero) en un proceso de molienda, es preciso
separar las particculas de este tamaño de l a s demh.
40
La separacidn y clasificaci6n por tamaños se lleva a cabo en cribas para facilitar las etapas
subsecuentes.
Selección o cribado. Es la separaci6n de una mezcla de diversos tamaños de grano en dos O
m6s porciones por medio de una superficie de tamiz que actúa como medidor múltiple de
aceptaci6n y rechazo, y las porciones consisten en granos de tamaños mas uniforme que los
de la mezcla original.
El material que permanece sobre una superfkie de tamiz determinado es el de mayor
tamaño, el material que pasa por la superficie del tamiz es el de menor tamaño y el material
que pasa por una superficie cribadora y queda retenido en otra subsecuente es el intermedio.
La superficie de tamiz puede ser de alambre tejido, seda, o tela de plastico, placas perforadas
u horadadas, rejas de barra o secciones de alambre de cuña.
Mallas y telas espaciadas. Las telas de alambre se especifican, en general, por medio de la
”malla” , que es el número de aberturas por pulgada lineal a partir del centro de cualquier
alambre hasta un punto situado exactamente a 25.4 mm (1 in ) distancia o por una abertura o
el espacio libre entre los alambres. La ”malla” se emplea en general para las telas de malla 2
y m6s frnas y la abertura libre para las telas espaciadas con aberturas de 12.7 mm (1/2 in) o
mayores,
Paso. El paso, o tamaño de la abertura de la malla, es el espacio libre mínimo entre los
bordes de la abertura en la superficie de cribado y se expresa, por lo general, en pulgadas o
milimetros.
Área abierta. El Area abierta de una malla es el porcentaje de aberturas reales contra el Area
total de la malla.
Escala de cribado. Una escala de cribado es una serie de tamices de prueba que tienen
abetunas en sucesi6n fija: por ejemplo, en la escala bkica estandar original de criba de Tyler,
las anchuras de las aberturas sucesivas tienen una raz6n constante de la raíz cuadrada de dos
O 1.414. La escala de Tyler se amplio para incluir aberturas sucesivas según la raíz cuarta de
dos, O sea, 1.189. Las caracteristicas de la serie Tyler se dan el apdndice C-8 del libro
Operaciones Unitarias, Alan S. Foust.
Distribución del tamaño de la partícula. Esta se define como el porcentaje relativo en
41
peso de los granos de cada una de las distintas fracciones de tamaño representadas en la
muestra. Es uno de los factores m& importantes para evaluar una operaci6n de cribado.
Para hacer un analisis de mallas se encajan los tamices uno sobre otro, distribuidos de tal
manera que cada uno tiene aberturas mayores que el de abajo. Por debajo de la malla del
fondo se pone una charola s6lida. Entonces, la muestra se pone en la malla superior, se tapa
y el conjunto de tamices se sujeta en un vibrador. El vibrador de mallas utilizado para la
clasificaci6n de grano de soya, da un movimiento rotatorio horizontal a las mallas
golpeandolas en la tapa. La vibraci6n continua durante un tiempo fijo, casi siempre de 10 a
15 minutos; se quitan los tamices y el material retenido en cada uno de estos se recolecta y
pesa.
Los resultados de uno de estos andisis de mallas para los granos de soya, utilizados en esta
experimentaci6n en forma tabular. Se IIIUestran el anglisis en la tabla 9.5.1 donde
Tabla 9.5.1 Resultados de análisis de malla para el grano de soya.
Intervalos de tamaños Fracción masa retenida Diámetro prQmedio de particulas( D,,), plg. % en paso.
-3 +6
11.96 0.05630 -10 +16 61.60 O. 10005 -6 +10 20.25 O. 19700
-16 +20
1.27 0.00825 -40 3.15 0.02480 -20 +40 1.77 0.03880
La designaci6n -2+6 significa partículas menores a 2 mallas, pero mayores que 6 mallas.
Algunos metodos alternativos de designaci6n serian 2/6 “pasa por malla 2, retenido en malla
6”. Los resultados podían representarse en forma de un histograma como el de la figura
42
70
60
50
40
30
20
10
O 0.1 97 0.1 0005 0.0563 0.0388 0.0248 0.00825
Dimension de particula (Op) pig, o apertura de malla.
~ ~~
Figura 9.5. I Presentación en histograma del análisis de malla de la tabla 10.1
Del histograma podemos observar que la mayor poblaci6n se encuentra entre las mallas 6 y
10 que es la medida requerida, para continuar con el tratamiento de gran o de soya.
La siguiente figura nos esquematiza los resultados obtenidos a nivel experimental en el
cribado, 5% son finos, 14.15% es soya entera (que se recircula al molino) y 80.75% se
utiliza para el proceso, estos porcentajes son en base a la alimentacidn del molino.
43
38,050 Kghr
1 14.15 94 soya entera 4,716.7 km
31,666 Kghr 80.75 */o
Clasificador
1,666.7 Kgihr 5% Finos
Figura 9.5.2. Resultados experimentales del cribado.
EQUIPO.
Las cribas se fabrican en mas de 100 modelos diferentes y de diferentes marcas, pueden
contar desde 1 hasta 5 superficies de tamizado, para separar materiales con aperturas desde
15 mm. hasta malla 325. Se pueden fabricar de diferentes formas: de tensi6n automatics
totalmente fabricados en metal, para aplicaciones sanitaria o bien en modelos de propdsitos
general donde la aplicaci6n no requiere una construcci6n totalmente metalica.
Una buena opcidn para la separaci6n de grano de soya a gran escala (producci6n industrial),
podría ser el modelo de criba ROTEX de vaiven (Tamices oscilantes o de movimiento
alternativo), este opera de la siguiente manera:
El material que entra por parte superior se distribuye a traves del ancho total de la superficie
del tamiz y se transporta hacia el extremo frnal de descarga de la unidad. Las partículas m&
gruesas permanecen sobre la superficie mientras que las pequeñas pasan a traves de las
perforaciones, con 2 superficies de clasificaci6n (tamices) que separan materiales en 3
grupos, como se puede observar en la figura 9.5.3.
44
Figura 9.5.3. Criba con tres tamaños de clasificación de particulas de soya.
Una exckntrica bajo la criba proporciona la oscilaci6n, que va de giratoria(apr0ximadamente
0.05 m. (2 in) de diametro), en el extremo de alimentaci611, hasta un movimiento de vaivkn
en el extremo de descarga. La frecuencia es de 8 a 10 oscilaciones por segundo (500 a 600
rpm ) y, puesto que la criba tiene una inclinaci6n de cerca de 5 grados, se establece una
vibraci6n normal secundaria de alta amplitud, de aproximadamente 0.0025 m. (1110 in ). Se
provoca una vibraci6n adicional mediante esferas que faltan sobre la superficie inferior de la
tela de la malla. Estas esferas o bolas de limpiadoras controlan la limpieza de los tamices. La
acci6n de las bolas de limpieza rebotando contra la parte inferior de los tamices mantiene
una superficie siempre activa (sin taponamiento). Estas pelotas tambikn proporcionan una
agitaci6n que ayuda a la estratifkaci6n y separaci6n de partículas que tienden a adherirse
entre ellas (ver figura 9.5.4).
Este modelo de criba ROTEX tiene una capacidad de 250 Toddia. Su precio de US$
22,000 a $ 25,000. Aunque si se requiere de una mayor capacidad ROTEX, cuenta con la
megatex (ver figura 9.5.5.) para una capacidad de 1000 Toddia.
45
Figura 9.5.4. Agitación de las partículas de soya en el cribado.
Figura 9.5.5. Criba de 1 O00 toneladas por día.
46
9.6. DESCASCARRILLADO.
El descascarillado de los frijoles de soya se realiza para producir una pasta alta en proteinas
para alimento de animales o harina para consumo humano.
El metodo de descascarillado se hace comúnmente mediante el cribado y la aspiraci6n.
En nuestro caso, se introduce una innovaci6n que consiste en utilizar un lecho fluidizado con
aire frío, para realizar la separaci6n de la cascara y posibles finos de la almendra del frijol de
soya. Este procedimiento se justifica debido a que se realiza una separaci6n de un 98 % de la
cascarilla en comparaci6n con un 90% de la de aspiracih.
Un descascarado eficiente elevara no solo los rendimientos en proteinas sino tambien la
digestibilidad de esta.
DESCRIPCION DEL EQUIPO.
Separador De Ciclón Para Gas-Solido. En separaci6n de particulas s6lidas pequeñas el
tipo de equipo de uso mas común es el separador de cicl6n que se muestra en la figura 9.6. l.
El cicl6n consiste en un cilindro vertical con fondo cbnico. La mezcla de gas-partículas
s6lidas entra tangencialmente por la parte superior. La penetraci6n de la mezcla le imparte
un movimiento rotatorio y el remolino que se desarrolla produce la fuerza centrífuga que
arrastra a las partículas hacia la pared en forma radial.
Al entrar, el aire del cicl6n fluyen hacia abajo en una espiral o v6rtice adyacente a la pared.
Cuando el aire llega a las cercm’as del fondo chico, vuelve a subir por medio de una
pequeña espiral en el centro del cono y del cilindro. Por consiguiente, se forma un v6rtice
doble. Las espirales hacia abajo y hacia arriba tienen la misma direcci6n.
Las particulas son arrastradas hacia la pared y caen al fondo, saliendo por la parte inferior
del cono. Un cicl6n es un dispositivo de sedimentaci6n, en el que las fuerzas que arrastran a
las particulas hacia afuera a velocidades tangenciales altas, son varias veces superiores a la
fuerza de gravedad.
Por tanto, los ciclones permiten separaciones mucho m& efectivas que las ciimaras de
sedimentaci6n por gravedad.
47
Figura 9.6.1. Lecho fluidiado para separar la cascarilla del grano de soya quebrado.
48
La fuerza centrífuga en un cicl6n va desde unas cinco veces la fuerza de gravedad en
unidades grandes de baja velocidad.
Los ciclones constituyen uno de los sistemas m6s econ6micos para la separaci6n gas-
partículas utilizan partículas de m& de 5 pm de ditimetro suspendidas en el gas; para
partículas de m6s de 200 pm, se prefieren las cha ras de sedimentaci6n.
Al iniciarse la fluidizaci6n el movimiento de las partículas tiene lugar en pequeña escala en la
totalidad del lecho. Conforme aumenta la velocidad del fluido y la perdida de presi6n, la
capa se dilata y la oscilaci6n de cada una de las particulas aumenta en velocidad y amplitud.
El recorrido libre medio de las partículas, entre choque y choque, aumenta al crecer la
velocidad del fluido. Paralelamente, aumenta la porosidad del lecho. Esta expansi6n del
lecho continúa al seguir aumentando la velocidad del fluido, hasta que cada partícula se
comporta como un ente individual cuyos desplazamientos no se ven impedidos por la acci6n
de cualquier otra partícula sblida.
En la reproducci6n esperimental obtuvimos una perdida de materia de 0.62% en masa con
respecto ala alimentaci6n del lecho, un 6.88 % de c6scara y finos y un porcentaje de 92.5 %
de soya limpia como tambikn lo muestra la figura 9.6. l.
La figura 9.6.2. muestra c6mo varia la perdida de carga con la velocidad superficial. La
representaci6n es doble logaritmica. La recta AB corresponde al regimen llamado de lecho
fijo, cuando aún no tiene lugar desplazamiento de partículas. En el punto B el lecho se
vuelve inestable y comienza a producirse. pequeños movimientos de reajuste entre sus
partículas, para ofrecer el m6ximo de superficie transversal al flujo de fluido. Este cambio de
estructura de lecho provoca una desviaci6n de la sencilla relaci6n existente entre la perdida
de presidn y la velocidad C representada por la recta AB.
La inestabilidad del lecho crece al aumentar la velocidad del fluido, hasta que el punto C el
lecho adquiere la mínima compacidad, continuando aún las partfculas en contacto mutuo,
Por aumento interior de la velocidad de flujo, algunas particulas del lecho ya no permanecen
en contacto con las otras y adquiere una agitacidn continua. Este punto C se conoce corno el
punto crítico de fluidizaci6n . A partir de este momento el lecho comienza a dilatarse a medida que aumentan las
49
r? a d Y
m -I O
C D f
Logaritrno de l a velocidad superficial, u
Figura 9.6.2. influencia de la velocidad superficial sobre la pérdida de carga experimentada por un fluido que se desplaza de abajo arriba a traves de
una capa de partículas de tamaños muy prdximos
velocidades del fluido. En el punto D, la fluidizacidn es completa y todas las particulas se
encuentran en movimiento.
El aumento de la velocidad del fluido mas alla del punto D origina aumentos relativamente
pequeños del gradiente de presi6n, solamente en la cuantía necesaria para vencer el aumento
de las perdidas por frotamiento entre el fluido, las particulas, las partículas suspendidas y las
paredes del recipiente.
La expansi6n del lecho durante la fluidizaci6n esta representado en la figura 9.6.3, en la que
se consignan los logaritmos del numero de Reynolds en funci6n de los logaritmos de
porosidad. El número de Reynolds en la figura 9.6.3. esta basado en las dimensiones de las
partículas s6lidas y en la velocidad superficial del fluido.
La porosidad de la capa durante el periodo de lecho fijo permanece constante al aumentar la
velocidad, hasta alcanzar el punto B. Pasando este punto, la porosidad aumenta
continuamente al hacerlo el numero de Reynolds hasta que alcanza un valor de este
(correspondiente a la velocidad límite de sedimentaci6n libre de las partículas
individualmente consideradas), en la cual cada partícula se mueve, con una individualidad,
50
log Re o log ( Dpvp / p )
Figura 9.6.3. Influencia del número de reynolds sobre la porosidad de un lecho de partículas, a través del cual se desplaza un fluido de abajo arriba
con una velocidad superficial v.
independientemente, dejando de existir el lecho como una aglomeraci6n de partículas en
contacto mutuo, y la porosidad puede decirse que alcanza el valor unidad.
Las lfneas de trazos, en las figuras y representan las relaciones para un lecho formado por la
misma cantidad de partículas de igual tamaño, pero que posee una porosidad inicial mayor
durante el periodo de lecho fijo, En cualquier caso, la fluidizaci6n comienza para un mismo
valor aproximado del gradiente de presi6n. Por encima de los valores críticos minimos (por
debajo de las cuales los efectos de pared y de entrada pueden adquirir importancia), la curva
de la figura es independiente del kea de la secci6n transversal o del espesor del lecho.
Tambikn se cumple esto con la curva de la figura, obtenida al representar log (-AP / Lo( 1-X,)
en funci6n de log V, siendo X, y Lo los símbolos de la porosidad y el espesor de la capa para
cualquier condici6n dada, respectivamente y V la velocidad superficial del fluido.
CáIculo de l a s m’das de presión necesarias.
Las fuerzas que tienden a levantar una partícula son de la flotaci6n y las de frotamiento.
51
En el estado de fluidizacibn, las partículas son iguales al peso total (fuerza de la gravedad)
de las partículas, o sea,
g/g, (1-X ) (L A)p + (-APd A = g/gc (1-X ) (L N p s
Siendo
X = porosidad del lecho
A = Area de la secci6n transversal de lecho.
L = espesor del lecho.
ps = densidad de las particulas s6lidas
p = densidad del fluido.
-APf = caída de presi6n necesaria para la fluidizaci6n.
Resuelta la ecuaci6n para -APf
-APf = L (1-X ) @S - p) g/gc
El costo total del equipo es de US$ 166,923.07, que incluye el costo del ventilador de 50
HP, el lecho fluidizado y el cicl6n de acero inoxidable (para cAlculos ver el apdndice I).
9.7. ACONDICIONAMIENTO
Para obtener una textura plhtica, se calienta la soya por inyecci6n directa de vapor.
Debido a la importancia de la humedad en este proceso, es condici6n que la soya tratada
despues de esta operaci6n este entre 1 1 % y 12% de humedad. La soya llega al
acondicionador en bandas transportadoras y un elevador de canjilones.
El acondicionamiento deseado de la soya quebrada se logra por medio de una olla de
coccidn con una camisa de vapor, por lo general, del tipo de chimenea vertical.
El acondicionador esta dividido en secciones llamadas vasos y estos cuentan con compuertas
que controlan el nivel de soya entre un vaso y el siguiente, tambidn estan equipados con
machetes impulsores de la soya para una mejor distribuci6n y Area de contacto con el vapor
figura 9.7. l .
52
I
2 2 111. a
L=6,6111
1. Liquido saturado
\ \
TZ?.GI de hu~lediid Figuras. 7.7. Acondicionamiento de las hojuelas de soya para ablandarlas.
Los cAlculos de dimensiones y cantidad de vapor se encuentran en el apendice I1
El acondicionador que se propone es el producido por Crown con las siguientes
caracteristicas: 85” de dihetro, 4 vasos de alto y con un motor de 80 HP con un costo de
US$l50 O00 .
53
9.8. HOJUELEADO.
El Hojueleado es la funci6n por si sola m& importante para obtener una buena extraccidn en
la planta. Si los ajustes y medidas de los hojueleadores no se mantienen de acuerdo a las
instrucciones de los fabricantes o si las condiciones se descuidan, la planta de extracci6n nos
dari un residual bajo y la perdida de hexano sera alta.
Esta operaci6n cosiste en extender o aplanar la soya quebrada y acondicionada, pasando por
rodillos laminadores de hojuelas formando hojuelas de 0.010 pulgadas (0.254 mm) de
espesor de una sola pasada, este grosor es necesario debido a que detiene menos aceite
residual (aproximadamente 1%) como se observa en la grCifica
O 0.01 0.02
Grosor de las hujuelas (plg)
Las especificaciones son las mismas que las de un molino quebrador; la diferencia de un
molino hojueleador es que los rodillos son de superficie lisa y giran a una misma velocidad.
El molino hojueleador fabricado por Smett con un motor de 100 HP tiene un costo de
US$90 000.
Despuks de salir de los rodillos las hojuelas son llevadas por transportadores cerrados de
flujo de masa diseñados para reducir al mlninlo la rotura de hojuelas.
54
10 LA EXTRACCION DEL ACEITE DE GRANO.
10.1. SELECCION DE SOLVENTE.
El disolvente m8s usado en todo el mundo y en los Estados Unidos para la extracci6n del
aceite de soya es el n-hexano, una fracci6n parafinica del petr6leo. Este producto tiene su
punto de ebullici6n dentro de limites relativamente estrechos, aproximadamente 146" - 156"
(63" - 69 "C ), y es un excelente disolvente de aceites. Las pkrdidas de disolvente en las
plantas norteamericanas que usan hexano para la extracci6n, generalmente no pasan de 1 a 2
galones (3.8 - 7.6 litros) por cada tonelada de semilla procesada. Las naftas americanas para
extracci6n estan casi totalmente desprovistas de compuestos nitrogenados o sulfurados y de
hidrocarburos insaturados, dejando un residuo despues de la evaporaci6n de menos de
0.0016 %.
Hace poco tiempo la Oficina de Seguridad e Higiene en el Trabajo (OSHA) inicio estudios
sobre la concentraci6n de hexano y otros hidrocarburos en el aire del lugar de trabajo, y
sobre esa base se han establecido normas de exposici6n maxima de 350 mg por metro
cubico de aire (sobre una base ponderada de 8 horas). Ya que cada día hay mas presi6n para
eliminar o reducir al minim0 los riesgos en el trabajo, quiz6 la industria de extracci6n con
solvente debe comenzar a estudiar la posibilidad de emplear otros solventes en lugar de
hexano.
Una seria desventaja del n-hexano es el ser altamente flamable. Se han formulado
precauciones bastante complicadas para evitar el riesgo de fuego y explosi6n, pero el peligro
de serios accidentes hace aconsejable que la industria encuentre un solvente no flamable.
10.2. EXTRACCION CON DISOLVENTE.
Ya que se han formado las hojuelas, se realiza la lixiviaci6n o extracci6n sdlido líquido, que
consiste en que se remoje el material oleaginoso en hexano para que se disuelva el aceite en
el disolvente; formando una mezcla, llamada miscela, que se escurre del grano molido. Por
55
razones de seguridad, la instalaci6n de transporte entre los pasos de preparaci6n y
extracci6n de soya debe tener una cerradura a prueba de aire.
Las formas m& eficientes de extracci6n de la soya debe ser: una cerradura a prueba de aire y
ser un proceso mediante percolaci6n; el proceso de divide en etapas para evitar un
retromezclado de miscelas ricas con otras magras. La divisi611 de corrientes permite una
percolaci6n continua, y con una serie de pasos de lavado se obtiene un control riguroso del
tiempo de extracci6n (el tiempo de contacto que se consider6 necesario para la lixiviaci6n es
de 32 minutos).
10.3. TEMPERATURA DE LMIVIACION.
Este es un factor importante que se debe considerar; por lo general, se debe realizar la
lixiviaci6n a temperaturas lo m6s elevadas posible. Debido a que producen una mayor
solubilidad de las hojuelas en el hexano y, en consecuencia, concentraciones frnales mayores
en la miscela. A temperaturas elevadas, la viscosidad del líquido son menor y mayor la
difusividades; esto incrementa la rapidez de lixiviaci6n.
Es necesario considerar que esta temperatura no debe exceder el punto de ebullici6n del
hexano, y la temperatura a la que se determin6 diseñar el intercambiador para el
calentamiento de este es de 60 "C.
10.4. EQUIPO DE EXTRACCION CON DISOLVENTE USADO ACTUALMENTE.
Los tipos b6sicos de extractores comerciales actualmente en uso corresponden al de
percolaci6n o inmersi6n.
Extractores de percolacion.
Este es el sistema mas frecuentemente usado en la actualidad en todo el mundo, pero tienen
ciertas variaciones. BAsicamente, el solvente líquido o la miscela se bombea sobre un lecho
de hojuelas de soya, baja a travks del lecho y sale por el fondo a traves de una placa
perforada, una malla o un sistema de barras y malla.
56
Se han diseñado varios extractores del tipo de percolaci6n para ser usados en grandes
plantas de solventes, y solo difieren en cuanto a su diseño mecAnico. Este sistema es mas
adaptable a capacidades mas grandes en un espacio limitado y por este motivo se le
considera mas eficiente que el tipo de inmersi6n.
Tipo giratorio. El tipo giratorio esencialmente consiste de una carcasa cilhdrica vertical,
dentro de la cual hay canastas o celdillas giratorias o estacionarias, en torno a una flecha
central. La figura muestra un tipo giratorio, visto en corte. El solvente fresco se bombea
sobre las hojuelas que se aproximan al final del ciclo de extracci6n. Se permite que se
escurran las hojuelas antes de que caigan a la tolva de descarga. La miscela se bombea a
contracorriente del flujo de hojuelas adquiriendo m6s aceite al ser este extraído- y finalmente
se bombea sobre un lecho de hojuelas nuevas para filtraci6n, saliendo del extractor en la
forma de miscela llena o completa. La ventaja del extractor giratorio es su tamaño pequeño;
su desventaja podría ser una distribuci6n física algo m6s complicada. Algunos de los
extractores de este tipo son producidos por Dravo, French Oil Mill Machinery, Simon-
Rosedowns y EM1 (Engineering Management, Inc.). Un diseño distinto es el del extractor
de canastas estacionarias, en el cual las celdas y las puertas perforadas son estacionarias y
los elementos giratorios son los múltiples de admisi6n del liquido y la tolva de s6lidos. En la
figura 10.1 y en la tabla 10.1 se dan los resultados del diseño del equipo de extracci6n.
57
de
líquido miscela completa pasta de
soya
EXTRACTOR:
4 ETAPAS. 5.37 m EMPACADA 8.50 m ALTURA TOTAL 4 BOMBAS CENTRIFUGAS
Figura 10.1. Extractor rotocel diseñado para la extracción de aceite de soya, para la planta de 800 toneladas por día.
Tabla 10.1. Especificaciones de las corrientes del extractor rotocel.
omentes
1 2
3 4
Descripción Flujo(Kg/hr) Composición % peso
Hexano 36261.4 1 O0 fresco
Pasta de soy Miscela 2849 1.7 22.6
Completa
Temperatura aproximada
70 60
60 60
58
11
RECUPERACION DEL DISOLVENTE
11.1. DESOLVENTIZACION DEL HEXANO.
La desolventizaci6n del hexano consiste en la separaci6n de este componente volM de la
pasta de soya que le ha sido extraido el aceite, mediante el uso de vapor. Las hojuelas
húmedas que salen del extractor contienen aproximadamente 37% de hexano, 9% a 10 % de
agua y 0.3% a 1% de aceite. Son llevadas al sistema de remoci6n de disolvente (Figura
11.1.1) comúnmente llamado DT (desolventizador-tostador). Una flecha central vertical con
agitadores para compartimento mueve y extiende el material que desciende por cada etapa.
En las etapas superiores se usa vapor abierto para separar el hexano y despues, al ir bajando
el grano molido, se condensa el vapor, aumentado el contenido de humedad a 52%
aproximadamente. Este resultado de humedad fue el que se determin6 experimentalmente en
el laboratorio despues de hacer varias pruebas. La operaci6n de desolventizaci6n dura 50
minutos. Los cAlculos que determinan el diseño de este equipo son dados en el apendice IV.
59
CONDENSADOR
t 1 7m
31,520 Kg soya humcdah
Figura 1 l . l . l . Desolventizador-tostador con capacidad de 2 1, O 13 kilogramos de pasta de
soya alimentada. Muestra tambikn el condensador de la mezcla de hexano-agua y el
separador de fases.
60
12
SECADO
La harina final debe contener un 12 % de humedad o un 13 % de humedad m-a; por lo
tanto, despues de la desolventizaci6r1, debemos eliminar el agua existente en la pasta
evaporfindola con ayuda de una corriente de aire caliente, mediante el uso de un lecho
fluidizado.
El control de la temperatura del aire es importante, principalmente porque a altas
temperaturas pueden descomponerse algunas proteínas u otros componentes de la soya,
bajando asi su calidad. Es por eso que se trabaj6 a 40 "C; despues de comprobar
experimentalmente que no era factible trabajar en un rango de 50 a 60 "C; ya que se
quemaba la pasta. Sin embargo, cabe hacer notar que no se hicieron pruebas intermedias
entre 40 y 50 "C, lo que limita la sugerencia que pudiera hacerse en que la mejor
temperatura de trabajo es la establecida en el diseño del secador.
Por otra parte, debido a que la capacidad de la planta es relativamente alta (800 toneladas
por día de frijol de soya), se hace necesario que se diseñen dos secadores o lechos
fluidizados, operando a la temperatura indicada (40 "C). Estos equipos son de la misma
capacidad (31 520 kg/hr de pasta de soya) con las dimensiones que se indican en la figura
12.1.1. Cada uno de ellos utiliza un ventilador con motor de 60 HP y su costo que incluye la
instalaci6n del equipo es de US$582, 570.98 actualizado.
Para mayores detalles en el diseño del equipo de secado ver el apendice V.
61
31 250 Kgk
Entrada __+
L k ya3
Bc=Dcl4 De=DcQ
23,115 Kgk
I = cALIENTE400c concava kip
d a
Figura 12.1.1 Secador de pasta de soya de lecho jluidizado que opera a 40 “C.
62
13
SISTEMA DE RECUPERACION DEL DISOLVENTE DE LA MISCELA
DEL EXTRACTOR.
13.1 TORRE DE AGOTAMIENTO.
En el evaporador no es posible separar el hexano a m& bajas concentraciones, debido a que
la temperatura que se requeriria alcanzar seria muy alta, causando con este incremento de
temperatura un deterioro en la calidad del aceite de soya. De modo que para separar el
hexano residual contenido en el aceite se diseñar6 una torre de agotamiento.
Experimentalmente se determin6 que la temperatura aproximada en la que inicia la
descomposicidn del liquido es de 130 "C, asi que una temperatura adecuada para la
separaci6n en la torre es de 120 "C, temperatura a la cual sale la miscela concentrada del
evaporador. Igualmente las concentraciones de la corriente de la cabeza de la torre es la de
la salida del evaporador.
El agente de agotamiento que se usar6 es vapor de agua a 120°C libre de disolvente o
hexano. Para el diseño de la torre Smith A.S. y Wechter F.J. 'dan los datos de presiones de
vapor del hexano en la soluci6n liquida a bajas concentraciones de disolvente, a los que se le
puede aplicar la Ley de Raoult modificada
'yhp; es la presi6n de vapor real obtenida experimentalmente y la ecuaci6n anterior establece
el equilibrio de un solo componente que en este caso es el hexano, ya que el aceite es
relativamente no vol6til, por consiguiente no aparece en la fase gaseosa. Por su parte el agua
únicamente permanece como vapor y no se condensa a las condiciones de operaci6n de la
torre (120 "C y 1 atm), por lo que contribuye con su presi6n parcial; o en otras palabras
~~
1 Smith Allen S., Wechter Frnklin J. ''Vapor Pressure of Hexane-Soybean Oil Solutions at Low Solvent Concentrations.
63
contribuye con su energía al sistema únicamente. Siendo así que el componente que Sufi-e
transferencia de masa es el hexano.
P es la presi6n total del sistema; y h y xh son las fracciones molares del hexano en el vapor y
el liquido respectivamente. Sin embargo, es m& conveniente expresar los datos de equilibrio
en funci6n de las corrientes que permanecen constantes; es decir, del flujo de aceite de soya
y del vapor de agua, ya que estas no cambian a lo largo de la torre, de modo que
donde: x son los moles de hexano por mol de aceite, y son los moles de hexano por mol de
vapor de agua. En la tabla 13.1.1 y en las figuras 13.1.1 y 13.1.2 se muestras los datos y
curva de equilibrio respectivamente.
Tabla 73.1.7. Equilibrio del hexano en solución con aceite de soya a 720 "C y a una atm de presión total.
64
c u d 2 2 0 8 $ $ 1 2 : y g 8 8 8 0 0 0 0 0 0 0 0
Fraccion mol dehexano en el liquido Xh
Figura 13.1.1. Equilibrio líquido vapor del hexano usado para la extracción del aceite de soya.
Las condiciones de la soluci6n a la salida del evaporador son:
xh = 0.349 fraccidn mol de hexano
x2 = 0.536 moles de hexano por mol de aceite
y las de la soluci6n de aceite concentrado que debe salir de la torre de agotamiento2 son:
1 % en masa de aceite
xh = 0.093 fracci6n mol de hexano
x1 = O. 102 moles de hexano por moles de aceite
’Milligan E.D., Tandy D.C. “Distillation and Solvent Recovery”. J . h . Oil Chemists’ Soc. Vol. 5 l . 347- 350. 1951.
65
y1 = O mol de hexano por mol de vapor de agua
Así que el punto “A” de la figura 2 representa las condiciones del fondo de la torre y la línea
de operaci6n est6 representada por la ecuaci6n
donde:
L = 6,439.1 kg de aceite/hr = 7.35 kgmoVhr
G = flujo molar del vapor de agua
Sin embargo, no conocemos G y ys por lo que nos basamos en la relaci6n mínima
(UG)m = (y1 - y2,)/(~1 - ~ 2 , )
y2, = 0.25 y x2, = 0.536 se leen de la figura 2, de lo que se obtiene (UG)m = 0.576 o G, =
12.7 kgmoVhr. Una relaci6n adecuada es 1.5G,, entonces G = 19.05 kgmol/hr de vapor de
agua. Para este flujo de vapor se puede obtener la relaci6n de hexano vapor en la cabeza de
la torre con la siguiente relaci6n:
y2 = (WG)(x2 - XI> + y1
y2 = O. 167 molhexano/mol de vapor
yh2 = O. 143 fraccidn mol de hexano
Con este resultado se traza la linea de operacidn AB mostrada en la figura 2 y los platos
te6ricos se obtienen graficamente utilizhdola junto con la curva de equilibrio. En la figura
se observa que se requieren 5.5 platos tedricos que aproximamos 6.0 platos.
Por otra parte, el flujo de hexano en la corriente gaseosa es H
H y2G
H = 3.18 kgmoVhr = 273.5 kg/hr
I- u
””- I I I I I I
mol de hexano/mol de aceite de soya
Figura 13.1.2. Diseño gráfico de la torre de agotamiento.
Diámetro y altura de la Torre.
Estos parbetros los obtenemos considerando que las condiciones de operacidn de la torre
son:
Temperatura = 120°C
Presidn = 1 atm
67
Vapor = 19.05 kgmoVhr = 0.00529 kgmoVs 0% mol de hexano.
Liquido = 11.29 kgmoVhr = 0.00314 kgmoVs 34.9 % mol hexano.
Con estos datos obtenemos los siguientes parametros importantes:
p~ = 0.556 kg/m3 densidad del gas
Q = O. 17 1 m3/s flujo volumdtrico del gas
pL = 0.900 kg/ms densidad del liquido
q = 0.00209 m3/s flujo volumdtrico del líquido
Considerando un espaciamiento entre platos tipo perforados de 0.5 m tenemos que
q/Q(pr/pd - 0.492 0.5 -
que se usa en la ecuacidn
CF = [dog( U0.492) +j.3](0/0.020)~.~
donde
a = 0.04893
p = 0.0302
CT = 0.040 N/m
CF = 0.019
De modo que CF se emplea en la relaci6n
VF = CF((pL - pC)/pG)o’5
VF = 0.764 &S
El recomendado para liquidos que no forman espuma3 es el 80% de VF: V = 0.80VF = 0.61 1
m/s. El &ea de seccidn transversal es Q/V = 0.280 m*, pero para una longitud de
derramadero de 0.80T, donde T es el diametro de la torre corregido, el Area de secci6n
68
transversal corregido es & = 0.326 m*, según la referencia (3). El Valor de T se obtiene
utilizando
T = ( 4&/~ )~ ' ~
T = 0.644 m
Que aproximamos a 0.65 m. La altura de la torre la estimamos tomando en cuenta el
espaciamiento entre los platos de 0.5 m y un espesor de 0.22 m para un d h e t r o de orificios
de 9 mm. Considerando platos de acero inoxidable para evitar incrustaciones tenemos que la
altura L es
L = O. 12x6 + 0.5~5
L = 3.22 m
Ya que el número de platos es 6 y el espaciamiento entre ellos es 5 veces..
En la figura 13.1.3 se muestra el diagrama general del sistema de recuperaci6n de disolvente
de la miscela que sale del extractor de aceite. En las tablas 13.1.2 y 13.1.3 se resumen las
dimensiones y especificaciones de los dos principales equipos de este sistema.
'Treybal R.E. "Operaciones de wansferecia de Masa". 2a. De. McGraw-Hill. 179-210. Mexico. 1993.
69
hexano I I hexano fi-esco T amb.
I tanque de almacenmieti
aceite de soya al
l. Evaporador
2. Torre de agotamiento
3. Calentador de hexano
4. Condensador de hexano
5. Condensador de agotamiento
6. Separador de fases
Figura 13.1.3. Diagrama de flujo del sistema de recuperación del disolvente del extractor.
70
1
4
3
6 platos 3.22m de altura O. O5m DI P=lBOmmHg T=l20"C
Tabla 13.1.2. Dimensiones y especificaciones de la torre de agotamiento.
Comente
1 _I_____
2
3
4
Descripción
miscela del
aceite de sova
vapor de agotamiento
vapor y hexano separado
Flujo ( k a 6228.0
.___
6504.5
342.9
6 16.4
% masa aceite
95
99.0
O
O
r e m L; _..
l. 20
1.0 I 120
O I 120
71
13.2. EVAPORACION DE HEXANO.
El aceite es un componente no vol6til en la miscela, de modo que al separar la mezcla
binaria por la energía suministrada únicamente se evapora el hexano; es decir, que en la
fase vapor solo existe un solo componente y se establece el equilibrio liquido-vapor de este
Único componente. El aceite que no es vol6til nunca esta en equilibrio en su fase vapor. Por
lo que no se puede diseñar un equipo de destilaci6n propiamente dicho. Para tal aspecto, es
m6s conveniente diseñar un evaporador que separe el hexano del aceite desde una mezcla
diluida de aceite hasta una concentraci6n mayor.
Las condiciones que se presentan y se requieren son:
Alimentación
Flujo de la miscela (M1) = 28,491.7 Kg/hr.
% de masa aceite = 22.6
Temperatura = 60°C
Corrientes de productos
Liquidos:
% masa aceite = 95
temperatura = 120°C
Vapor:
hexano puro
Temperatura = 120°C
Las condiciones de alimentacidn son las que dan a la salida del extractor. Puesto que se
requiere concentrar la mezcla hasta un 93% en masa de aceite, la temperatura de ebullici6n
es 120"C, como se muestra en la figura 13.2.1.Con esta informaci6n se puede iniciar el
diseño del equipo. Se usarsi vapor saturado a la presi6n que fije una temperatura superior a
120"C, Para un A T aproximadamente 30°C se tiene vapor a S bares por consiguiente T =
151.8"C.
Las temperatura de ebullicidn dadas en la figura 13.2.1 son las que se obtuvieron
experimentalmente, variando la concentraci6n de aceite.
72
Si la energía que sede el vapor de agua es el calor de condensaci6n, entonces se puede
efectuar el siguiente balance de energía.
Q = MA~CPA~( 120-60) + MJ&~H>( 120-60) + M ~ ~ C p ~ ~ ( 6 8 . 7 - 6 0 )
+ M H ~ H V A ~ H ~ ~ . ’ + M&PHVdT
y el balance de masa es :
MA, = 0.226 M1 = 6 439.1 Kg/h
M H ~ = M1 - M2 = 22,052.6 Kg/h
M2 = 0.226 MI / 0.95 = 6 778 Kg/h
MHJ = M1 - M2 = 21,713.7 Kg/h
MA2 = MA^ = 6 439.1 Kg/hr
M H ~ = M H ~ - M H ~ = 338.9 Kg/h
Donde:
MI = flujo mfisico total en la alimentaci6n.
MA^ = flujo mBsico de aceite alimentaci6n.
M H ~ = flujo mfisico de aceite alimentaci6n.
M2 = flujo mfisico del aceite concentrado al 93% que sale del evaporador.
M H ~ = flujo masico de hexano en el producto líquido.
MA? = flujo mfisico de aceite en el producto líquido.
M H ~ = flujo mBsico de hexano en el producto gaseoso.
CPi“’ = Capacidad calorífica del componente i en la fase líquida.
C $ H ( ~ = Capacidad calorífica de hexano en la fase vapor.
AH,,, H68.7 = Calor de vaporizaci6n del hexano a 68.7”C1.
CPA” = 2.01 Kj/KgK
C P H ~ ’ = 2.52 Kj/KgK
CpH(w = 137.44+ 40.85*10 -2 T - 23.92*10 -5 T2 + 57.66 *10 -9 T3 j / mol K AH,,, Hh8.7 = 335.5 Ks/Kg.
1 Felder R.M, Rousseau R. M. 2”. Ed. Addison Wesley. “Principios Elementales de los Procesos Químicos” U S A . 1991.
73
O o, 1 0,19 0,355 0,635 O,@ 0,835 0,s 1
%masa de aceite
Figura 13.2.1. Temperaturas de ebullición de la mezcla aceite-hexano a diferentes concentraciones de aceite.
Sustituyendo en la ecuaci6n ( 1 ) tenemos
Q = 10,795,318.4 Kj/hr.
El vapor requerido es
~ H Z O = Q / A H v a p H z O 151.8"C
Donde: m H 2 0 = flujo m6sico del agua necesario para evaporar la cantidad de hexano deseada.
A H v a p H 2 0
IIIHZO = 5,122.6 Kg/h
151.8"C - - Calor de vaporizacih del agua a 151.8"C2 = 2 107.4 Kj/Kg.
74
Para estimar el tamaño del equipo necesario conocer los coeficientes de transferencia de
calor o el coeficiente global dado por U = 1 / ( l/hE + l/hi )
donde:
hE = coeficiente individual de transferencia de calor fuera de los tubos.
hi = coeficiente individual de transferencia de calor dentro de los tubos.
Las resistencias por ensuciamiento se consideran despreciables, al igual que la de la pared
del tubo; ya que se proponen tubos de acero inoxidable de 1 1/2 de tamaño nominal cedula
40. Se propone tambien que el arreglo del evaporador es cuadrado o alineado con 252 tubos
y digmetro interno de la coraza de 39 pulgadas.
Para este tipo de evaporador se estimd he usando las correlaciones3
JH = hE De/ k (Cpp/k)( p/pS)-O.l4
R e = D e G , / p
Donde:
p. = O. 1905 * 10 .-3 Kg/m*s De = 0.0376 m
Cp = 4.325 KyKgK G, = 16,631.8 Kg/ m2*s
K = 0.682 w/mK p ~ = 0 . 1 3 4 * 1 0 - ~ lb,/ft*s De la referencia (3) y para el Re calculado ( Re = 12,063 ) se tiene un JH = 60
ho = ( 60*0.682)/0.0376*(4325*(0.19*10~3/ 0.682)1’3 *(0.128*10”/0.134*10~3)o~14
ho = 1,588.3 w/ m2K.
Por otra parte, el coeficiente de transferencia de calor dentro de los tubos se estima con
NUD = hiDk = 0.028 Re 0.8 Pr 0.4
Las propiedades son evaluadas a Tm = 120+60/2= 90°C, para la mezcla de hexano aceite.
K = O. 139 w/ m*K
Cp = 2.38 Kj/KgK
2
3 Geankoplis C.S.”Procesos de Transporte y Operaci6n Unitarias”. La De. CECSA. Mexico 1982. Kern D. Q. “Proceso de transferencia de calor “. McGraw Hill.MCxico.1914. pag. 943.
75
p = l.12*10‘3 Kg/m*s
Di = 0.0409 m G = 21,580, 463.5Kj/m2hr.
Di es el diametro interno del tubo y G el flujo masico por unidad de secci6n transversal de
tubo.
Re = ( 21,580,463.5 Kg/m2hr)*(0.0409 m) / (l.l2*lO” Kg/m*s)*(3600s/hr)
Re = 218,908.9
Pr = Cpp/k= 2,380*(1.12*10”)/ 0.139 = 19.177
hi = 0.028(218,909)0.8( 19.77)0.4 (O. 139/0.0409) = 5,804.6 w/m2K
U = 1247.1 w/m2K
Con este resultado de U se puede obtener el Area requerida para el intercambio de calor en
base al diametro externo de los tubos con la ecuaci6n
Q = UAAT
A = Q/UAT = 10,795,318.4(1000)(1/3600) / (1247.1*(151.8-120))
A = 75.61 m2
y la longitud de cada uno de los 252 tubos es L
L = (75.61m2) / n( 0.0483 m)*252=1.98 m
13.2.1. CALCULOS DE COSTO DEL EVAPORADOR DE HEXANO.
Con el Area obtenida de 75.61m2 y utilizando la fig. 5-36 y 5-38’
Obtenemos su costo
A=75.61 m2
Cp$=7000 FP*FM =1*3=3
4
5 Mc Cabe w.1 et al. “Operaciones BBsicas de Ing. Quimica .4”. De. Mc. Gram. Hill Mexico. 1996 pag. 490. Procesos de Ingeniería Quimica G.D.Ulrich
76
Costo en el año 1998 = ((Indice del costo en el año A) / Indice del costo en el año B)*
( Costo en el año B))
Costo de 1998 =( 1162.7 / 315 )*35000=129188.88 dls
13.3. CONDENSADOR DE HEXANO.
Despuds de que el hexano cedi6 parte de su calor sensible a la alimentaci6n fresca de
hexano este es condensado a la temperatura a la que debe ser alimentado al extractor (60
OC).El vapor antes, de ser enfriado sigue siendo sobrecalentado a 117.88 OC y 1 atm. Por lo
que el calor que debe retirarse es el sensible, el latente a 1 atm que corresponde a 68.7 "C y
el sensible en la fase líquida. De modo que los cA1culos son los siguientes:
Q = mH I Cpc, dT + m H AH,, 168.80c + mHCpn,(68- 1 17.l)donde
mHj Cp dT = m H ( 137.44T+0.204T2-2.92e-5 + 1.44e-8p)=mH*99. 1 lKJ/Kg = 2046297.6
Q= (2042172+6920694+457446)KJ/hr
Q = 942032KJ
94203 12 KJ/Hr = ~ A C P A ( L ) ( T - ~ ~ " c )
CPA(L) = 4.1 89KJ/Kg"C
El coeficiente global de transferencia de calor se estim6 en 638.8 w/m20C6
De modo que el Area de transferencia es
A = Q/UATI,,
donde:
AT,,, = (( 120-90)-(60-29) / (Ln( 120-90) /(60-29)) = 30.5 "C
A = 139.3 m2
L=AhD~*252=4.45 m
77
La longitud del condensador esta basado en un arreglo cuadrado de 1718 pulg con tubos de
1.5 pulg de diametro externo BMG 12, de un solo paso en los tubos por lo que el diametro
interno de la coraza es de 39 pulgadas(0.99m) con 252 tubos.
13.3.1. CALCULOS DEL COSTO DEL CONDENSADOR DEL HEXANO
Con el Area obtenida de 139.3 m* y utilizando la figura 5-36 y 5-3Il7
Obtenemos su costo
A=139.3 m2
Cp=10000 dls
FP*FM =1*3=3
J?gM=5
CBM= ~ B M * C P C~M=~*l0000=50000dl~
Costo en el año 1998 =((Indice del costo en el año A) / Indice del costo en el año B)*
( Costo en el año B))
Costo de 1998 =( 1162.7 / 315 )*50000=184555.55dls
13.4. CALENTAMIENTO DEL HEXANO USANDO HEXANO A 120 "C
SOBRECALENTADO.
El hexano que se pierde en todo el proceso de extracci6n y destilaci6n tiene que ser
alimentado continuamente del tanque de almacenamiento a la extracci6n como una
reposici6n de disolvente, pero este tiene que ser calentado para que se encuentre a la
temperatura de operaci6n del extractor. Para este prop6sito se usarti la corriente gaseosa
caliente del evaporador.
6 Ker pag 945
78
t 20628Kg/Hr 117.88"C
60°C hexano llSl.lKg/Hr 1 / I L J
- - Hexano 120°C 20628Kg/Hr
Figura 13.4.1. Condiciones de operación del calentador de hexano.
El calor que requiere el hexano para elevar su temperatura de 28°C a 60°C es:
Q = rnHCpH(L) (60-28)=92824.7KJ/Hr
La temperatura de salida del hexano gaseoso es:
92 824.7 KJ/Hr= mHICp dT
T,,.=ll7.88 "C
Los coeficientes de transferencia de calor por el lado de la coraza esth dado por la ecuaci6n8
ho =29CCnp6 /
Gn,=Ws / NFA
GL = W, /NFA + NFA = xVs2-0.785Ntdo2
Ws = Flujo de hexano lbs /hr
' Figuras de libro Procesos de Ingeniería Quimica G.D.Ulrich
Company. V012. Pag. 28-88 USA. 1980
8 Evans F.L Equipment Desing HandBokk for Rrefineries and Chemical Plants 2. De. Gulf Publishing
79
NFD = Distancia libre en pulgadas
Vs = radio interno de la coraza en pulgadas
Nt = número de tubos
do = Dext. tubo en pulgadas
C =Capacidad Calorifica Btu/lb"F
Las unidades de h dadas por estas ecuaciones son Btu /hr"F ft2.
El coeficiente dentro del tubo donde circula el hexano líquido es :
hi=0.027 DiGt / p (Cpp / h)"3(CL/pa)0.'4
A = Q / UATln = (92 824000 J/hr *(lhr/3600 seg) / (319.1 * 75.25)) =1.07 m2
L = A/ 7c D*52 =OSO m
De donde L calculado se aproxima a D/L propuesto de 0.02 de donde D= 0.0129 m. De
modo que se deja este resultado como el satisfactorio.
Todas las propiedades son evaluadas a la temperatura promedio del fluido.
El intercambiador que se propone es de un solo paso de arreglo cuadrado de 1 pulgada y
tubos de 34" Be,, .Los tubos son de acero inoxidable BWG 40. Con diCimetro interno de
coraza de 10 pulg y 52 tubos.
Gas:
NFA=55.6 pulg2
WS = 45 476.91bh
Gm =817.9 lb/hr pulg2 = 32.7 Lb /seg ft2
Cp = 182.8 J/ mo1"C = 2.12KJ/Kg0C = 0.507 Btu/ lb, "F
hu=( 29*0.507 Btu / lbm"F(32.2 lb / seg ft2)o'6 ) / (0.75)0.4
hu = 133.7 Btu /hr ft2"F
Líquido:
Di = 0.510 in=O.O129m
A=0.204 in2
p=0.275E-3 Kg / m.s=0.6651bm / ft.hr
p~=0.22Cp(8O"C),O. 19( 100°C)
80
Cp=0.527 caVg"C *2.09E-3 Btu /gr "C =0.527Btu/lbm°F
k = 0.080 Btu/hr ft2 "F
Gt=Ws/ (n*Di2*52 / 4) =1151.1 Kg/hr / 0.204 in2 *52=
Gt=239.2 lb / hr in2 = 34445 lbm/hrft2
hi=(0.0274(0.080Btu/hrft°F)/(0.0425 ft))=0.05
Re=(0.0425)(34445 lb, /hrft) / 0.275*2.42)
Re= 2 199.7~2200
Que tomamos como flujo laminar con el cual
NUD es D/L =0.02 y L=0.645 m
hi=((13. l(2200)"3(0.02)'n ) /0.75)=61.66
Para el coeficiente del lado del tubo evaluamos hi con las propiedades ya calculadas a
Tm=(28+60)/2=44"C y utilizando Re tenemos :
Re=DiG / p
Di=0.510 in=O.O129m
p. =0.275Cp
Cp=0.527 caVg"C
k=0.080 Btu / hr ft "F
Gf = Ws/(7c*Di2*52 /4) = 3445 lbm / hr ft2
Re=2 199.7~2200
Lo cual indica que es flujo laminar y para lo que usamos la relaci6n:
hi=13.1Diln /d~(Di/L)'"k(CCl/k)(p/ps)~~'~
Suponemos que p / ps =1 y un Di/L=0.02
hi=96.84Btu /hrft*"F
p=56.2 Btu /hrft2"F
ps=3 19.1 W/m2"F
81
13.4.1. CALCULOS DEL COSTO DEL EVAPORADOR QUE ALIMENTA EL
EXTRACTOR.
Con el Area obtenida de 1.07m2 y utilizando la figura 5-36 y 5-3t19, btenemos su costo
A=1.07 m2 Cp= 1 O00 dls
FP*FM =1*3=3
F B M = 5
CBM= FRM*CP cBM=5* 1000=5000dl~
Costo en el año 1998 =((Indice del costo en el año A) / Indice del costo en el año B)*
( Costo en el año B))
1998 =( Costo de 1162.7 / 315 )*5000=18455.55dls
9 Procesos de Ingenieria Quitllica G.D.Ulrich
82
APENDICE I
SEPARADOR NEUMÁTICO
Se alimenta al separador un flujo(Qs) de 3 1666.6 Kg/hr, con un tiempo de residencia (t)
determinado experimentalmente de 2 minutos.
Se procede a calcular la cantidad de masa retenida (M) tenemos que:
t = M/Qs ................................... (1)
despejando M de la ec. (1)
M = Qs* t = 31666.6 kg/h *0.0333 hr =1054.5 Kg
La 6 e m p c a d a determinada del frijol de soya quebrado es de 584 Kg / m3 y con la masa retenida
de 1054.5 Kg obtenemos el volúmen del separador
Vlecho = M / &empacada = (1054.5 Kg) / (584 Kg / m3) 3 = 1.8 m ...................................... (2)
Tambien sabemos que V= nD Lempacada / 4 2 .............................. (3)
Se propone un valor de Lempacada / D = 1.5 por 10 tanto L empacada se sustituye en la ecuacidn
( 3 ) , se iguala a la ecuaci6n (2) y se despeja D.
V = 1.8 m = 1.5 n D / 4 (4) 3 3 ........................
Despejando D de la ecuaci6n (4) obtenemos :
D = ( ( 4 * 1 . 8 1 m 3 ) / ( 1 . 5 * n ) ) ” 3 }
D = 1.15 m Lempacada = 1 e725
Redondeando la longitud del lecho empacado es 2, la longitud total del separador puede ser
3 veces el digmetro, por esto mismo, la altura total del separador es de 4m.
El digmetro del tubo de alimentaci6n y salida suele ser la decima parte del dihetro.
83
Ahora se obtiene la velocidad mínima de fluidizaci6n.
Datos
pcascaraminima = V, 4 4 . 5 ft /min 3
p"Jol minima = V, = 21 ft3 /m$
Corrigiendo a condiciones de operaci6n
POVO / TO = PlVl/ T1
Po = 1 atm PI = 0.77 atm
To=O"C TI = 25 O C
Para el frijol
VI = 21 ft3/ min* ((298 "C ) /(273 "C ) )* (( 1 atm)/( 0.77 atm ))
v1=30 ft3/min=0.0142 m3/ seg
Area del lecho fluidizado que se utili26 experimentalmente, para poder escalar.
A =nD2 / 4 = . r ~ ( O . l ) ~ / 4 = 0.0079 m2
pFrijolrnin = (0.0142 m2 /seg ) / (0.0079 m' ) = 1.81 m/s
Se calcula el flujo y el diametro (Hc) de la entrada del cicl6n.
Uo* As = 1.81 m/s * ( x: (1.15 m)2 ) / 4 = 1.88 m3 / S
La velocidad minima de entreda al cicl6n es de 15 m/s (dato obtenido del libro biblioteca del
ingeniero quimico.Robert H. Perry).
Sabemos que el flujo entre el kicIón es igual a velocidad mínima, esto quier decir
( l . 88m3/s)/&iclon=1 5m/s
&~c~~n=(1.88m3/~)/15m/s=1.013m2
Ahora &iclón = x:* Hc2 / 4 entonces Hc = (0.13m2*4 / n ) '* = 0.40m
84
Ahora con la velocidad de 1.81mI.s y el area, calculamos el flujo para obtener del separador.
Uo= 1.81m/s( 7~(1.15)~)/4=1.88m~/s = 3983.41 ft3/min
Sabiendo el flujo anterior, se obtienen las caracterfsticas del motor del ventilador’.
Modelo : NW26P-50
Serie: NW Tipo: P , con 29” de d ibe t ro
Motor: 50 HP
Presibn: 51.3 pulg de agua manometricas
SECADORES
El flujo para el secador es de 21, 137 kg sdhr y con un tiempo de residencia(t) de 0.5 h
obtenemos la cantidad de masa en el secador :
t
t =MsdQss Qss=(0.5h)(21137)=10568Kg
obteniendo una masa para dos secadores de 5300 kg y con su densidad obtenemos el
volúmen del secador.
p = 42 1 Kg/m3
V = M / p e q = (5300 Kg / 421 Kg / m ) = 12 S 5 m3
phoJue’asmin = VO =17.5 ft3/min
Corregimos la Velocidad a condiciones requeridas
V 1 = VO *TI/To *Po/PI
VI =17.5 ft’ / min *( 298 OC / 273°C) * ( 1 atm/ 0.77 atm)
VI =24.80 ft’ /min =0.012 m3/s
VI =0.012 m31 S 10.0079 m2 =1.482 m/s
I Pressure Blowers, Evisa, The New York Blower Company.
85
Ahora calculamos el didmetro del secador con un UD =5
D =((12.55 m3 *4 ) / (57~)) = 1.47 m
Y asi obtenemos el flujo siguiente:
Q =1.482nl/s((l.47rn)’7~/4) = 2.515 m3/s = 5328.79ft3/min
Con un flujo de 2.51 m3/s y la velocidad de 15m/s que es a la entrada del cicl6n se obtiene el
didmetro de este.
(2.515m3/s)/A = 15m/s
A = xD2/4 D2 = 4Nn = 4*0.168 m2/n
D = 0.46m = Hc
Con el flujo de 5328.798 ft3/nlin se obtiene un ventilador con las siguientes características:
Modelo: NW25P-60
Serie: NW Tipo: P con 21” de didmetro
Motor : 60 HP con 34.8 in de agua manometricas
COSTO DEL SECADOR
MATERIAL ACERO INOXIDABLE
Empleando la siguientes ecuaciones* se realizan los cdlculos de costo.
Costo Compra = (M & S / 280)lOl.g Ho.82F~ ec. (1)
Costo de instalaci6n = ( M& S /280 ) 101.9 D H . (2.18+Fc) ec. (2)
Costo en el año 1998 =((Indice del costo en el año A) / Indice del costo en el año (B)
( Costo en el año B)) (3)
1.066 O 802
Conceptual Design of C3emical Processes James M. DOUGLAS
86
D= DiBmetro=4.82 ft
H=Altura=29.53ft
Fc=FmFp
M & S=285( 1969)
Indice de 1998 = (1 162.7 / 285) * 32679.19 = 133,319.53 USD
Utilizando la ecuaci6n (1)
USD = ((289280) 101.9(4.82)1~066(29.53)0~82*3.67
USD = 32679.19
Costo en 1998 =(1162.7 /285)* 32679.19=133319.
Ahora usando la ec(2)
USD = ((285/280) 101.9(4.82)1~066(29.53)0.82*(5.85)
USD$=490 1 1.3 1
USD$1998=(1162.7/285)*49011.31=199948.95
2 SECADORES USD$399,897.90
87
APENDICE I1
Sabemos que el tiempo de residencia es de 10 min y que se alimenta un flujo Qs de
29 487.9 Kg/hr por lo tanto la masa retenida es :
M= t *Qs
M=(lOmin)* (1 hr/60) (29 487.9 Kg/hr)
M=4914.65 Kg
La densidad empacada del frijol de soya quebrado es 0.584 Kg/m3
V= (w&mp)
V=((4914.65 Kg )/ (584 Kg /m3))
V=8.42 m3
Tambih sabemos que V= nD2 Le, / 4 se propone un valor de UD = 1 * Lemp= D
por lo tanto obtenemos lo siguiente :
D3 = (8.420* 4 / 7c ) = 10.72 m
D = 2.2 m
Lemp = 2.2 m
La longitud es de 2.2 pero la longitud total del acondicionador es de 3 veces su dihetro ,
esto quiere decir que la torre tiene una altura de 6.6 m.
Se propone 4 vasos de aproximadamente 1.65 m.
Cantidad de vapor requerido
El calor que necesita la soya es igual al calor que transfiere el vapor.
Q= M soya Cp soya (AT) = M vscp vs
M vs = (Msoya CpmyaATmy, ) / (Cpvs AT vs)
Los experimentos muestran que despues de los 8 minutos de drenado las hojuelas retienen
un grado de soluci6n que depende del contenido de aceite de la solucidn como sigue:
3 Smith , Charles T. A New Continous Solvent Extractor for oleaginosas Substanies.
88
APENDICE I11
% en peso de aceite en la solución
0.578 0.674 0.689 Kg sohetenida / Kg de s6lido insoluble
0 20 30
Se supondra que la soluci6n retenida contiene el Único aceite en las hojuelas drenadas.
Las hojuelas de soya que entran contienen 20.98 % y se van a lixiviar hasta 0.5 % de aceite
(en base libre de disolvente). El flujo neto hacia adelante del disolvente sera de 1.6 Kg de
hexano introducido como disolvente fresco por kilogramo de hojuelas (Según la fig); el
disolvente fresco no contiene aceite.
En la figura de abajo se muestra un diagrama de flujo general para la lixiviaci6n o el lavado.
Se defme
H = Hexano
B = Alimentaci6n de soya
C = Aceite de soya
S6lidos que se van lixiviar. El N1 E2
B masa / tiempo insoluble Y1 N2 F masa de (A+C) / tiempo Y2
NF masa de B / masa ( A+C ) YF masa de C / masa (A+C)
Sol. Fuerte de lixiviación X I RI masa masa de de c (A+C) / masa / tiempo (A +C) c R2
x2 R3 x3
Solido lixiviados B=masa insoh-- ble. El=msa de A+C N1=masa de B/ masa de A+C masa de C / masa de A+C
E"p1 N",, YNp-1
Sol. Lixiviada R1 masa de sol. (A+C)
RNP x1 =(masa de C / masa XNP de (A+ C)
Las lineas de union son verticales , x=y*. Se arreglan los datos del drenado como sigue:
J.Am. Oil Chemists Soc. 28, p 274-277. 1951
89
Porcentaje de aceite Kg sol. Retenida =1/N N Kg aceite en la soluci6n=l00 y* Kg s6lido insofuble Kg s6lido insoluble
O
20
30
0.578
0.644
0.689
1.730 O
1.558 O. 129
1.451 0.207
Bases : 31 259.8 Kg /hr de holjuelas introducidas
Alimentaci6n de soya
B= 24701.5 Kg/hr ; F= 6558.3 Kg/hr;
NF = 24 701.5 = 3.8 Kg solido insoluble
6558.3 Kg aceite
y ~ = l Fracci6n masa de aceite, base libre de s6lido
Disolvente
R n p t l =36 261.4 Kg/hr , Xnpl=O Fraccidn masa de aceite
Solidos lixiviados
Kg aceite = 0.005 =0.00503 Kg s6lido insoluble 0.995
Por interpolaci6n en los datos de equilibrio , N,= 1.724 Kg sdlido
Kg sol.
E,= 24 701.5 = 14 328 Kg sol .retenida / hr 1.724
Kg aceite retenido 0.00503 (24 701.5) = 124.25 Kg/hr Kg hexano retenido 14 328 - 124.25 =14 203.8 Kg /hr
Y N ~ =xu =0.0086 fracci6n masa aceite en el líquido retenido
14328
90
Hexano = 36 261 . 4 -14 203.8 = 22 057.6 Kg/hr
Aceite = 6 558.3 -124.25 = 6434.05 Kg/hr
RI = 22 057.6 + 6434 .O5 = 28 491 . 6 5 Kg/hr (miscela)
x1 = 6 434 .O5 Kg / hr / 35 81 1 .88 Kg / hr = 0.18 Fracci6n masa de aceiteen el liquido
El diagrama de operaci6n se muestra en la figura. Las etapas se determinan con el eje N = O
para todas las etapas excepto la primera por lotanto se necesitan 4 etapas.
Dimensiones.
Sabemos que el tiempo de residencia es de 32 minutos y que se alimenta un flujo (QS2 ) de
hexano igual a 36 261 .4 Kg/hr
Mhojuela = t*Qs
Mhojuela = 32 min ( I hr / 60 min) (3 1 259.8 Kg/hr)
Mhojuela = 16 67 1.9 Kg
6 hwela= 421 Kg /m3
V = M / 6
V = 39.6 m'
pero el volumen del cilindro es
V= n D2Le,, / 4
y se propone un L / D = %i
y se obtiene un diametro de
D = 4.07 m
L = 3 .O5 m
M H ~ ~ ~ ~ = t*Qs2
MHexano = 32 min( 1Hr/60min)(36261.4)
Mhexano=19339.41 Kg
91
V = M / 6
V = 29.17 m3
V= 71: D2 Lemp / 4
Se sabe que D=4
71:( 16)L /4= 29.17 L2=2.32
La longitud total empacada, es la suma LI y Lz LT= L1 + L2 =3.05+2.32=5.37m
A la torre se le suma una holgura de 3 metros por lo tanto proponemos una longitud total
de 8.5 metros.
92
APENDICE IV
El tiempo de residencia es de 50 min. Y se alimenta un flujo de soya Qsl = 24701.5 Kg/hr ,
un flujo de aceite QS2 = 124.1 Kg / hr , un flujo de hexano Qs3 = 114203.8 Kg /hr.
M = t*Qsl
MI = (50min)*( 1 hr/60min)(24701.5 Kg / hr)
=421 Kg/m3
V = M1 / 6 hojuela = 48.89 m3
e igualando con la ecuacih del volumen tenemos:
V=A*D2Lemp 1 4
y proponiendo un U D =1, obtenemos un dihetro de
D = 3.96 m
L, = 3.96 m
Calculo del diametro y longitud que ocupa el Aceite:
M Aceite = t *Us2
M Aceite = ( 50 min) * ( 1 hr/ 60 min) (124.1 Kg / hr)
M Aceite = 103.42 Kg aceite
6 Aceite = 930 Kg / m
V = M Aceite / 6 Aceite =O. 1 1 1 m3
v = X D*L~,, 4
donde
D =3.96 m
L2 =0.009m
Calculo del diametro y logitud que ocupa el Hexano:
93
Mhexano= t*Qs3
Mhexano = (50 min)*( Ihr I 60 min) (14203.8 Kg I h r )
Mhexmo = 11836.5 Kg aceite
hexmo = 663 Kg /m
V = Mhexano I hexane =17.85 m 3
v = X D ~ L ~ , , , ~ 14
donde
D3= 3.96 m
L3 =1.45 m
La longitud total empacada es:
LT = L1 +L2 +L3 = 3.96 +0.009 +1.45
Lemp= 5.41 m
Se propone una holgura de 1.2 m y redondeando tenemos una longitud Total = 7 m. Ahora calculamos la masa de vapor.
Q =M soya Cpsoya ( AT) Q = 21012.9Cpsoya (50-70)
Q = M~dHvap AT
M ~ 2 0 =Q I AH vapAT
94
APENDICE V
SECADORES
El flujo para el secador es de 21, 137 kg ss/hr y con un tiempo de residencia(t) de 0.5h
obtenemos la cantidad de masa en el secador:
t =Ms~/Qss
Qss =(OSh)(21137)=10568Kg
obteniendo una masa para dos secadores de 5300 Kg. y con su densidad obtenemos el
volumen del secador
p = 42 1 Kg/m3
V = M/pemp = (5300 Kg. / 421 Kg. / m ) = 12 S 5 m3
phoJue'mnfin = Vo = 17.5 ft3/min
Corregimos la velocidad a condiciones requeridas
VI = Vo*Tl/To*Po/P1
V, =17.5 ft3 / min. *( 298 OC / 273°C) * ( 1 atm/ 0.77 atm)
V1 =24.80 ft3 /min. =0.012 m3/s
VI =0.012 m3/ S / 0.0079 m* =1.482 m/s
Ahora calculamos el dihmetro del secador con un UD =5
D =((12.55 m3 *4 ) / (57~)) '" = 1.47 m
Y así obtenemos el flujo siguiente:
Q =1.482n7/~((1.47m)*d4) = 2.515 m3/s = 5328.79ft3/min
Con un flujo de 2.51 m'/s y la velocidad de 15m/s que es a la entrada del cicl6n se obtiene el
diBmetro de este.
95
(2.515m3/s)/A = 1 5 d s
A = nD2/4 3 D2 = 4A/n = 4*0.168 m2/n
D = 0.46m = Hc
Con el flujo de 5328.798 ft3/min se obtiene un ventilador con l a s siguientes CaraCterktiCas:
Modelo: NW25P-60
Serie: N W Tipo: P con 21” de digmetro
Motor : 60 HP con 34.8 in de agua manometricas
COSTO DEL SECADOR
Material de Acero Inoxidable
Empleando la siguientes ecuaciones4 se realizan los cBlculos de costo.
Costo Compra = (M & S / 280)101.9 H0.82F~ Ec. (1’)
Costo de instalaci6n = ( M& S /280 ) 101.9 D H ’ (2.18+Fc) Ec. (2’)
Costo en el año 1998 =((Indice del costo en el año A) / Indice del costo en el año B)*
( Costo en el año B)) Ec (3’)
1.066 O 802
D= Diametro=4.82 ft
H=Altura=29.53ft
Fc=FmFp
M & S=285( 1969)
Utilizando la ecuaci6n (1)
USD = ((285/280) 101.9(4.82)’.066(29.53)0~82*3.67
USD = 32679.19
Costo en 1998 = ((1162.7 * 32679.19) / ( 285)) = 133 319.53
Ahora usando la ecuaci6n (2)
‘ Conceptual Design of Clmnical Processes James M. DOUGLAS
96
USD = (285/280) 101.9 ( 4.82)1.066 (29.53)0.802 (5 .85)
USD = 4901 1.31
Costo en 1998 = (1162.7 / 285) * 49011.31 = 199 948.95
En nuestro caso se emplearan 2 secadores por lo tanto el costo es de 399 897.90 USD
Costo del cicl6n
De la grhfica '(fig. 5-55) se obtuvo el costo.
Cp = 1800
FBM = 4
CBM =1800*4 =7200
Costo 1998 = (1 162.7/315) * 7200 = 26576 USD
Para dos ciclones el costo es de 53 152 USD
CALCULO DEL VENTILADOR
Se utilizo la figura 5.294 para los c&lculos de costo
Presi6n = 8.67KPa
Q = 2.515m3/s
CBM = Cp *Fp *FBM
c p =2200
Fp =1.45
FBM 3 . 5
CBM =17545
Costo 1998 = (1162.7 /315)*17545= 64760.54 USD
Costo para 2 ventiladores = 129521.08 USD
5 Procesos de ingeniería Química G.D. Ulrich
97
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