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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

ESCUELA DE INGENIERÍA

APLICACIÓN DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA EN UNA INDUSTRIAEXTRACTORA DE ACEITE DE PALMA AFRICANA

PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIEROQUÍMICO DE LA ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

AUTOR: GUSTAVO ADOLFO REINOSO HIDALGO

DIRECTOR: ING. BOLIVAR IZURIETA

Quito DM, Abril 2006

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© Escuela Politécnica Nacional 2006Reservados todos los derechos de reproducción

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DECLARACIÓN

Yo, Gustavo Adolfo Reinoso Hidalgo declaro que este trabajo es de mi autoría; queno ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y que

he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.La Escuela Politécnica Nacional puede hacer uso de los derechos correspondientes aeste trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por suReglamento y por la normativa institucional vigente.

___________________________Gustavo Adolfo Reinoso Hidalgo

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CERTIFICACIÓN

Certifico que el siguiente trabajo fue realizado en su totalidad por el Sr. GustavoAdolfo Reinoso Hidalgo como requerimiento parcial a la obtención del título deIngeniero Químico

___________________________Ing. Bolívar Izurieta

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TABLA DE CONTENIDOS

RESUMEN 1

PRESENTACIÓN 3

1. CAPÍTULO 1 : FUNDAMENTO TEÓRICO 5

1.1 Conceptos Básicos De Producción Más Limpia 5

1.2 Esquema de implementación de Producción Más Limpia 7

1.2.1. Fase I: Organización 7

1.2.2. Fase II: Auditoría Inicial.- Ejecución

de balances de masa y energía 8

1.2.3. Fase III: Identificación y selección de las

opciones de mejora del proceso 9

1.2.4. Fase V: Evaluación técnica, económica

y ambiental de las opciones viables de mejora 10

1.2.5. Fase VI: Informe 10

1.3 Descripción de obtención del aceite de palma africana 12

1.3.1. Recepción de materia prima 24

1.3.2. Proceso de cocción o esterilización 24

1.3.3. Proceso de desgranado 271.3.4. Proceso de digestión y prensado 28

1.3.5. Proceso de clarificación, recuperación y secado 30

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1.3.6. Proceso de extracción de palmiste y

separación de fibra 32

1.3.7. Proceso de generación de vapor 33

1.4 Caracterización del aceite rojo de palma 34

2. CAPÍTULO 2 : PARTE EXPERIMENTAL: Metodología del estudio 38

2.1. Organización.- Formación del grupo de trabajo, descripción y

diagrama de flujo del proceso de obtención de aceite

de palma africana por parte de la extractora 38

2.2. Auditoría Inicial.- Definición de la línea base, balances de

masa y energía 38

2.3 Identificación y selección de las opciones de mejora viable 41

2.4 Evaluación técnica, económica y ambiental de las opciones de

mejora seleccionadas 41

2.5 Informe 42

3. CAPÍTULO 3: Resultados obtenidos durante el desarrollo

del proyecto 43

4. CAPÍTULO 4: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 103

BIBLIOGRAFÍA 108

ANEXOS 111

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ANEXO 1: Diagrama de implantación y Diagrama de flujo 112

ANEXO 2: Cálculo de balances de masa y energía 115

ANEXO 3: Cálculos de pérdidas de calor por convección natural y por

radiación, Cantidad de calor y de tiempo ahorrados por

aislamiento de componentes durante el proceso de cocción. 146

ANEXO4: Lista de precios oficiales del aceite rojo de palma,

palmiste y palma africana 155

ANEXO 5: Formularios de control diario de materia prima,

suministros, combustibles y lubricantes; gráfico de aceite

existencia de aceite rojo de palma de primera y segundacalidad en tanques de almacenamiento 157

ANEXO 6: Capacidades de tanques metálicos de la extractora 164

GLOSARIO 166

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LISTA DE TABLAS

TABLA

1.1 Ejemplos de cultivos productores de aceites vegetales,

contenido de aceite y rendimiento 13

1.2 Exportaciones ecuatorianas de aceite crudo de palma; Año 2000

Miles de dólares 15

1.3 Exportaciones ecuatorianas de aceite crudo de palma; Año 2001


1.4 Exportaciones ecuatorianas de aceite refinado de palma; Año 2000Miles de dólares 15

1.5 Exportaciones ecuatorianas de aceite refinado de palma; Año 2001


1.6 Superficie, producción y rendimiento de palma africana ecuatoriana 18

1.7 Principales países productores de palma africana 19

1.8 Valores máximos de parámetros de calidad fijados por ANCUPA

y por las industrias compradoras de aceite rojo de palma para

no generar castigo económico al aceite que se está vendiendo 34

3.1 Densidad del aceite de primera calidad y densidad aparente del

palmiste 56

3.2 Características de componentes analizados para determinar

pérdidas calóricas 65

3.3 Datos necesarios para el cálculo de pérdidas calóricas

por convección natural 65

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3.4 Pérdidas calóricas por convección durante el proceso

de cocción 66

3.5 Datos necesarios para el cálculo de pérdidas calóricas

por radiación 66

3.6 Pérdidas calóricas por radicación 67

3.7 Datos necesarios para el cálculo de pérdidas calóricas por

refrigeración de agua lluvia 67

3.8 Pérdidas por refrigeración de agua lluvia 67

3.9 Pérdidas calóricas totales estimadas durante el proceso de

cocción en época de verano 68

3.10 Pérdidas calóricas totales estimadas durante el proceso decocción en época de invierno 68

3.11 Calor necesario para la cocción de la materia prima;

tiempo de cocción: 1.16 hr 70

3.12 Energía necesaria durante el proceso de cocción de la

materia prima; tiempo de cocción: 1.16 hr 71

3.13 Costos de material de aislamiento requerido 72

3.14 Costo total de aislamiento de la tubería 78

3.15 Costo total de aislamiento del distribuidor de vapor 80

3.16 Número de capas de aislante para autoclaves 81

3.17 Costo de aislamiento de autoclaves 82

3.18 Ahorros de calor y energía obtenidos por el aislamiento

térmico de los componentes durante el proceso de cocción;

tiempo de cocción: 1.16 hr 82

3.19 Pérdidas de calor, costo por calor perdido, calor ahorrado

por aislamiento, costo de aislamiento 83

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3.20 Datos necesarios para el análisis económico de la

opción de mejora: aislamiento de tubería de vapor,

distribuidor de vapor y autoclaves 84

3.21 Análisis Flujo de caja descontado del proyecto

considerando la opción de mejora de aislamiento

de tubería de vapor, distribuidor de vapor y autoclaves 86

3.22 Indicadores económicos de la opción de mejora: aislamiento

de tubería de vapor, distribuidor de vapor y autoclaves 87

3.23 Costo de equipos de centrifugación 96

3.24 Datos para el análisis económico de la opción de mejora:

cambio de sistema de clarificación 98

3.25 Consumo de vapor en el proceso de clarificación 99

3.26 Análisis Flujo de caja descontado del proyecto considerando

la opción de mejora de: cambio de sistema de clarificación 100

3.27 Indicadores económicos de la opción de mejora: cambio de

sistema de clarificación 101

3.28 Indicadores económicos de la opción de mejora: cambio de

sistema de clarificación con 1300 toneladas de fruta procesadas

por mes 102

A2-1 Capacidades calóricas de compuestos 126A3-1 Datos necesarios para cálculo de números adimensionales (autoclaves) 150

A3-2 Datos necesarios para cálculo de números adimensionales (distribuidor) 150

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A3-3 Datos necesarios para cálculo de números adimensionales (tubería) 151

A3-4 Datos necesarios para cálculo de números adimensionales (autoclaves) 152

A3-5 Datos necesarios para cálculo de ahorros de calor 153

A3 – 6 Calor, energía y dinero ahorrado por el aislamiento de los componentes 153

A4-1 Precios oficiales de tonelada de aceite rojo de palma, año 2005 156

A4-2 Precios oficiales de tonelada de palmiste, año 2005 156

A4-3 Precios de tonelada de palma africana, año 2005 156

A6-1 Capacidades de tanques metálicos 165

SIGUE……………

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LISTA DE GRÁFICOS

GRÁFICO

3.1 Porcentaje de extracción mensual de aceite rojo de primera 59

3.2 Porcentaje de palmiste mensual 60

SIGUE………..

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LISTA DE FIGURAS

FIGURAS

1.1 Esquema de implementación de Producción Más Limpia 11

1.2 Porcentaje de participación del aceite crudo de palma en

el PIB del Ecuador 14

1.3 Racimo de fruta de palma africana 17

1.4 Grano de fruta de palma africana 17

1.5 Estructura del grano de fruta de palma africana 18

1.6 Esquema tradicional de obtención de aceite rojo de palma 23

1.7 Sistema de distribución de vapor para el autoclave 251.8 Autoclave utilizada para cocción de fruta, de 8 toneladas de capacidad 25

1.9 Descarga de fruta cocinada en un autoclave vertical 26

1.10 Desgranadora 27

1.11 Sistema digestión-prensado de capacidad: 3 toneladas

de mezcla agua-aceite-palmiste y fibra procesadas por hora 29

1.12 Tanques de clarificación de capacidad de procesamiento de

4.5 toneladas de licor de prensa por hora; método tradicional 31

1.13 Tanques de recuperación de aceite, de capacidad de procesamiento

de 33.6 toneladas de lodos por hora; método tradicional 32

1.14 Decantador horizontal para recuperación de aceite,

método moderno 32

1.15 Rompetortas (separación fibra – palmiste) 33

1.16 Caldero para la generación de vapor de 5000 Kg de vapor por hora 34

1.17 Variación del precio internacional por tonelada de

aceite de palma 35

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3.1 Espesor óptimo de aislamiento o punto de equilibrio

entre el costo de aislamiento y el costo de calor perdido 72

3.2 Esquema de extracción de aceite rojo de palma mediante

el uso de un decantador horizontal 91

3.3 Equipo necesario para extracción de aceite con el uso

de decantador horizontal 92

3.4 Esquema de extracción de aceite rojo de palma mediante

recuperación de aceite en lodos 94

3.5 Equipo necesario para extracción de aceite con el uso de

decantador horizontal y recuperación en lodos 95

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1

RESUMEN

El presente trabajo consiste en la aplicación de los principios fundamentales de

Producción Más Limpia en una industria extractora de aceite rojo de palma africana,

con el objetivo de generar una propuesta de implementación de un programa en su

proceso productivo, aumentando su eficiencia y desempeño.

Igualmente trata de minimizar los desperdicios y optimizar los recursos utilizados

durante el proceso productivo con el fin de poder cumplir las exigencias ambientales

fijadas por las autoridades pertinentes.

Se identificaron veinte opciones de mejora durante el desarrollo del proyecto, de las

cuales dos fueron las escogidas para su análisis más profundo, debido a su impacto

significativo en el proceso productivo. La primera opción de mejora analizada fue el

aislamiento de la tubería que conduce el vapor del caldero hasta los autoclaves donde

se realiza el proceso de cocción. Esto se hizo con objeto de minimizar las pérdidas de

calor por radiación y convección. La segunda opción de mejora analizada fue el

cambio del sistema tradicional de clarificación y recuperación de aceite rojo de palma,

por un sistema continuo, utilizando un decantador horizontal y una centrífuga, para

incrementar el porcentaje de extracción, minimizar las pérdidas de aceite rojo de

palma durante el proceso y disminuir el consumo de agua y de vapor.

La evaluación económica, técnica y ambiental de la propuesta que se presenta,

permitirá a la gerencia de la extractora decidir si implementa o no las acciones

correctivas propuestas, con el objeto de alcanzar las metas planteadas inicialmente.

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3

PRESENTACIÓN

El cultivo de palma africana y el procesamiento de sus frutos, son actividades

productivas importantes para las industrias de extracción de aceite, porque obtienen el

aceite rojo de palma, que es una de las materias primas para la fabricación de jabones,

detergentes, ceras, aceites vegetales comestibles, margarinas e incluso para la

obtención de biodiesel1.

Por sus aplicaciones en la industria, el aceite rojo de palma, ha tomado importancia

económica relevante. Por esto, son varias las industrias extractoras que han sido

creadas durante los últimos 15 años en el país. Los réditos económicos que se

obtienen de la extracción del aceite rojo de palma, son considerables, siempre y

cuando se maneje de forma adecuada el proceso productivo, es decir, si se logra

optimizar el uso de materia prima, suministros, agua y energía, evitando de ésta

manera la generación de desechos y desperdicios, que representen pérdidas

económicas para la empresa.

El proceso de extracción de aceite rojo de palma, es un proceso productivo que afecta

al medio ambiente cuando no se controla cada una de las operaciones que lo

constituyen.

Las razones que se mencionan constituyeron los fundamentos para emprender el

trabajo que aquí se presenta. La Producción Más Limpia se utilizó porque es una

estrategia preventiva, mundialmente aceptada, que minimiza la generación de

desperdicios y desechos, aumentando con ello la eficiencia y competitividad la

empresa que la adopta.

1 Biodiesel: Combustible biodegradable que se obtiene mediante la reacción de una grasa o un aceite (usualmente vegetal) conun alcohol, en presencia de un catalizador. Se obtiene el éster del acido graso que resulta ser el biodiesel, y gracias a un procesode destilación, se puede obtener glicerina y ácidos grasos como subproductos. No posee compuestos aromáticos ni azufre, por loque es una alternativa atractiva para reemplazar al diesel extraído del petróleo*

*Nacional Biodiesel Borrad; 1998; Biodiesel Production; http://www.biodiesel.org/pdf_files/fuelfactsheets/Production.PDF(27/03/2006)

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4

En este caso el proyecto se desarrolló en una industria extractora de aceite rojo de

palma africana localizada en la población de la Concordia.

Antes de comenzar el trabajo se realizó una auditoria del proceso para establecer una

línea base y poder, a partir de ésta, encontrar opciones de mejora que permitan la

implementación de las acciones correctivas necesarias para incrementar la eficiencia

del proceso productivo.

Hubo gran receptividad por la aplicación de Producción más Limpia en la empresa

debido a su baja eficiencia operativa, la misma que provoca una disminución del

margen de utilidad así también por la contaminación ambiental generada. Estos fueron

los justificativos para emprender en un plan de Producción más Limpia, que también

se requería para cumplir las regulaciones ambientales locales y nacionales, y para

fortalecer la empresa, tornándola más competitiva y eficiente.

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5

CAPÍTULO 1: FUNDAMENTO TEÓRICO

1.1 Conceptos Básicos De Producción más Limpia.-[1]

La Producción Más Limpia, se considera una estrategia de prevención tanto en los

procesos productivos, como en los productos obtenidos. Se utiliza con el objeto de

disminuir o minimizar los riegos para el hombre y el medio ambiente. Se la considera

también como un sistema de gestión, para mejorar los procesos productivos,

incrementando la productividad y competitividad.

Por tratarse de una herramienta preventiva la Producción Más Limpia, resulta ser una

inversión. Esto se debe a que permite minimizar la generación de desperdicios gracias

a la optimización en el uso de materias primas y suministros, así como disminuir los

consumos de energía y de agua.

La aplicación de Producción Más Limpia permite que la empresa cumpla con las

normativas locales, regionales y nacionales en cuanto a lo ambiental. Adicionalmente

permite que la industria sea más competitiva. Esto se debe a que al optimizar de

manera adecuada sus procesos productivos, se logre producir con calidad y con costos

operativos menores a las empresas que no trabajan con sistemas de Producción Más

Limpia.

Económicamente, un programa de Producción más Limpia, permite disminuir los

costos en cuanto a remediación y tratamiento de desechos, porque la mejora de losprocesos productivos hace que disminuya la generación de desechos y que se requiera

menor remediación.

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6

En cuanto al tema ambiental existe también una gran ventaja, puesto que resulta más

simple hacer un control de desperdicios antes de que se produzcan, es decir, prevenir

su generación en la fuente, antes que tomar acciones cuando ya se los tiene como

descargas en los procesos.

A pesar de las ventajas que tiene la Producción Más Limpia, es común encontrar

resistencia por parte de la gerencia de las empresas, para adoptarla como una política

de empresa.

La aplicación de Producción Más Limpia conlleva la toma de medidas que pueden ser

muy simples, como por ejemplo:

• Emplear materias primas no tóxicas y de mejor calidad, para evitar la

generación de sustancias tóxicas que afecten al medio ambiente y al personal

que trabaja en la empresa.

• Reciclar agua y demás materiales del proceso productivo, para permitir un

adecuado ahorro económico y así evitar los problemas de acumulación de

desperdicios sólidos y tratamientos de efluentes líquidos

• Recuperar energía que pueda desperdiciarse, y reutilizarla, para poder utilizar

menos energía, combustibles, etc.

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7

En ocasiones es necesario hacer cambios más profundos, como por ejemplo:

• Rediseñar el producto,

• Cambiar la tecnología de producción

• Cambiar equipos de proceso.

Como resultado del estudio del proceso productivo, en ocasiones se requieren

inversiones considerables con tiempos largos de recuperación de la inversión. Esto,

sin embargo, es más la excepción que la regla, ya que en la mayoría de los casos las

inversiones son modestas, los retornos altos y las recuperaciones rápidas.

De todos modos, a diferencia de las inversiones y de los costos de remediación, que

no producen ningún retorno, las inversiones que se efectúan en Producción Más

Limpia siempre producen retornos dentro de tiempos que son usualmente más cortos

que largos.

1.2 Esquema de implementación de Producción más Limpia

La estructura para la implementación de Producción más Limpia se detalla a

continuación:

1.2.1 Fase I : Organización

En ésta fase la empresa crea, organiza y prepara un equipo de trabajo, que debe

funcionar permanentemente para poder implementar mejoras de manera continua.

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8

El equipo debe estar formado por personal, que pueda aportar con información y datos

técnicos del proceso, con información de los inventarios de suministros, materia

prima, etc., que puede ser proporcionada por el jefe de bodega y por una persona con

conocimientos en Producción más Limpia, que debe dirigirlo.

El equipo de trabajo debe cumplir varias tareas, como por ejemplo el de tener el

diagrama del proceso, la distribución en planta y la tecnología de los procesos de la

empresa.

1.2.2 Fase II: Auditoría Inicial.- Ejecución de balances de masa y energía

Posteriormente a la organización del equipo de trabajo, se debe realizar una Auditoría

Inicial, para obtener la línea base del proceso; durante el transcurso de la misma se

debe observar cómo funciona el proceso productivo antes de tomar cualquier medida

correctiva.

Durante la ejecución de la Auditoría Inicialse debe analizar cada operación del

proceso productivo de manera exhaustiva. Esto es necesario para que se puedan

proponeropciones de mejora del procesocon fundamento.

El equipo de trabajo debe realizar una cuantificación de las entradas y salidas de cada

operación del proceso productivo. Esto es necesario para poder contabilizar la

cantidad de materias primas e insumos que entran al proceso, y la cantidad de

productos y desperdicios que salen del proceso.

Para los fines de establecer el balance de materiales es necesario llevar a cabo

cuantificaciones físicas, e incluso estimaciones, para poder reunir la información

necesaria acerca del proceso de producción

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9

1.2.3 Fase III: Identificación y selección de las opciones de mejora del proceso

Consiste en determinar donde están los problemas técnicos en el proceso de

producción. Algunos ejemplos son:

• Pérdidas de materiales,

• Generación de desechos,

• Falta de control en entradas o en salidas,

• Ineficiencias.

La identificación de las opciones de mejora es el resultado de una buena auditoría

inicial, sin omisiones de detalles que, por más pequeños que parezcan, pueden incidir

considerablemente la eficiencia del proceso de producción.

El equipo de trabajo debe realizar un análisis de todas las opciones de mejora que se

hayan identificado, y debe seleccionar las que tengan la mayor factibilidad de

implementación de acuerdo a las inversiones que requieran y a la facilidad relativa de

implementarlas.

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10

1.2.4 Fase V: Evaluación técnica, económica y ambiental de las opciones viables de

mejora

Durante ésta fase, se deben evaluar las opciones escogidas en la Fase anterior, para

categorizarlas con respecto a su factibilidad técnica, al impacto ambiental que pueden

producir y de su viabilidad económico - financiera.

1.2.5 Fase VI : Informe

Finalmente el equipo de trabajo debe realizar un informe para la gerencia de la

empresa, que describa el trabajo realizado y puntualice sus conclusiones y resultados

del trabajo realizado. Para el informe sirve que la gerencia pueda tomar las decisiones

que estime del caso.

A continuación se presenta un diagrama de bloques que resume de forma gráfica las

fases anteriormente descritas.

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11

FASE I:ORGANIZACIÓN(Grupo de Trabajo)

FASE II:AUDITORÍA INICIAL

BALANCE DEMATERIALES

FASE III:IDENTIFICACIÓN Y

SELECCIÓN DEOPCIONES DE

MEJORA

FASE IV:EVALUACIÓNDE MEJORAS

VIABLES

Técnica

Económica

Ambiental

FASE V:INFORME

Figura 1.1: Esquema de implementación de Producción más Limpia

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12

Como el presente trabajo, considera la aplicación de un Plan de Producción Más

Limpia, en una industria extractora de aceite rojo de palma africana, se considera

necesario mencionar la palma africana y el proceso utilizado para la extracción del

aceite rojo.

1.3 Descripción de obtención del aceite de palma africana: [2], [3], [5], [6]

La palma africana oElaeis Guinnensis, pertenece al grupo de las palmáceas. Es una

palmera que alcanza hasta 20 metros de altura y que produce racimos de una fruta de

color rojizo, café y negro.

La palma africana requiere de suelos ricos en humedad, con precipitaciones

constantes. Los niveles de precipitación necesarios para una buena producción de

racimos de fruta son de 1750mm a 2000mm de agua anuales. Por esto es común

sembrarla en zonas tropicales. La capacidad de retención de agua que posee la palma

africana, gracias a la acción de sus raíces, es de 130mm de agua, lo que le permite

mantener la producción de racimos aún en épocas de verano, que es cuando los

niveles de precipitaciones disminuyen.

Las temperaturas más adecuadas para el cultivo de palma son de 23ºC a 27ºC. En éste

rango se obtienen los rendimientos más altos de producción de racimos por palmera.

Nativa del continente africano, ésta palmera se ha introducido en todos los

continentes, porque tiene una importancia económica considerable, ya que de losfrutos de los racimos que produce, se puede extraer un aceite que puede ser

industrializado para distintos usos.

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13

Tabla 1.1: Ejemplos de cultivos productores de aceites vegetales, contenido de aceite

y rendimiento1

Cultivo Tejido con aceite Contenido de aceite%

Rendimiento(Ton aceite /ha sembrada)

Palma de aceite* Mesocarpio 49 3.39Nabo Semilla 38 0.54Girasol Semilla 38 0.42Palmiste Almendra o nuez 49 0.40Soya Semilla 18 0.35Coco Copra 60 0.34Cacahuete** Semilla 50 0.22Algodón Semilla 16.5 0.13

Nota: * Palma aceitera; ** Cacahuate con cáscara

Se puede extraer dos tipos de aceite:

• Aceite rojo (mesocarpio)

• Aceite blanco o aceite de palmiste (nuez)

El aceite rojo de palma, es usualmente empleado en la elaboración de aceites

vegetales comestibles, por su alto contenido de Vitamina E, tocoferoles y

tocotrienoles, y de Vitamina A cuando no se lo refina; también se lo utiliza para

producir margarinas obtenidas por procesos de hidrogenación del aceite, y para la

producción de jabones, velas y ceras.

El aceite blanco o aceite de palmiste también es materia prima para la elaboración de

jabones que producen excelente espuma debido a su alto contenido en ácido laúrico,

1 ANIAME; Palma de aceite en el sureste de mexicano;http://www.portal.aniame.com/uploads/palmadeaceiteenelsure_61a49.pdf (27/01/2006)

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14

también se lo emplea en la elaboración de aceites comestibles y margarinas.

Figura 1.2: Porcentaje de participación del aceite crudo de palma en el PIB del Ecuador1

A pesar de que la producción de aceite rojo de palma no incide de manera

considerable en el PIB del país como es el petróleo, del banano y del camarón, no se

puede despreciar su contribución al PIB y su importancia por sus distintas

aplicaciones industriales, y porque representa un negocio que genera réditos

económicos interesantes.

En la actualidad se considera que el aceite de palma ha tomado relevante importancia,

al igual que el resto de aceite vegetales, ya que se ha empezado a utilizarlo en la

obtención de Biodiesel.Esta aplicación del aceite se torna adecuada en países donde

no se cuenta con reservas de petróleo, y donde los combustibles deben importarse.

1 ARMENDARIZ, Oscar (Superintendencia de Bancos y Seguros) ; 09/08/2002; Sectorial Palma Africana;https://www.superban.gov.ec/downloads/articulos_financieros/sector%20palma%20africana.pdf (27/01/2006)

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15

El aceite de palma se exporta desde en Ecuador como aceite crudo, y como aceite

refinado

Tabla 1.2: Exportaciones ecuatorianas de aceite crudo de palma; Año 2000

Miles de dólares1

PAÍS Toneladasmétricas % USD %

Reino Unido 13,836.0 96.5 3,776.4 95.3Colombia 468.3 3.3 171.4 4.3México 33.4 0.2 14.2 0.4TOTAL 14,337.7 100.0 3,962.0 100.0

Tabla 1.3: Exportaciones ecuatorianas de aceite crudo de palma; Año 2001

Miles de dólares2

PAÍS Toneladasmétricas % USD. MILES %

Colombia 223.7 85.25 176.2 90.6Bélgica 38.6 14.71 18.1 9.3

Estados Unidos 0.1 0.04 0.1 0.1TOTAL 262.4 100.0 194.4 100.0

Tabla 1.4: Exportaciones ecuatorianas de aceite refinado de palma; Año 2000Miles de dólares3

PAÍS Toneladasmétricas % USD. MILES %

Colombia 2,537.4 57.60 1,361.8 61.4Venezuela 1,102.0 25.00 385.7 17.4

Perú 433.6 9.80 251.5 11.3Panamá 333.5 7.60 220.7 9.9TOTAL 4,406.5 100.0 2,219.7 100.0

1, 2, 3 ARMENDARIZ, Oscar (Superintendencia de Bancos y Seguros) ; 09/08/2002; Sectorial Palma Africana;https://www.superban.gov.ec/downloads/articulos_financieros/sector%20palma%20africana.pdf (27/01/2006)

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Tabla 1.5: Exportaciones ecuatorianas de aceite refinado de palma; Año 2001

Miles de dólares1

PAÍS Toneladasmétricas % USD %

Panamá 119.4 3.30 85.5 4.1

Colombia 2,478.3 68.20 1,436.0 69.7Venezuela 950.7 26.20 503.9 24.5

México 85.3 2.30 35.3 1.7TOTAL 3,633.7 100.0 2,060.7 100.0

Al igual que otras especies vegetales que poseen importancia económica, se han

realizado estudios de genética en la palma africana. Esto ha permitido que se logren

obtener variedades mejoradas de la palmera, para obtener racimos de fruta con mayor

tamaño que permiten extraer de sus frutos, mayores cantidades de aceite. Se han

obtenido variedades que pueden generar mayor cantidad de racimos por ciclo

productivo.

Una vez finalizado el ciclo productivo, que dura quince días, el racimo se encuentra

lista para ser cosechado y luego procesado en las industrias extractoras de aceite.

La palma africana comienza la producción de racimos a los cinco años de haber sido

sembrada, por ello es importante para los palmicultores tener cultivos de distintas

edades, que le permitan obtener una producción continua durante varios años.

El tiempo de producción de racimos es hasta de 25 años, sin embargo es durante el

período comprendido entre los 8 y 15 años de edad de la palma, en donde produce la

mayor cantidad de racimos del tamaño más grande (30 a 40 Kg de peso), pudiendo

obtenerse también la mayor cantidad de aceite posible.

1 ARMENDARIZ, Oscar (Superintendencia de Bancos y Seguros); 09/08/2002; Sectorial Palma Africana;https://www.superban.gov.ec/downloads/articulos_financieros/sector%20palma%20africana.pdf (27/01/2006)

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17

Una vez transcurridos 15 años, la manutención de una plantación no resulta rentable

debido a los altos costos de fertilización, fumigación y de mano de obra que se

requieren para realizar la cosecha. Es por esto que una vez sobrepasado este lapso se

debe eliminar la vieja plantación y proceder a la resiembra.

Figura 1.3: Racimo de fruta de palma africana1

Figura 1.4: Grano de fruta de palma africana2

1,2 RIEGER, Mark; Marzo 2005; Mark´s fruit crops; http://www.uga.edu/fruit/oilpalm.htm (17/08/2005)

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18

Figura 1.5: Estructura del grano de palma africana1

En el Ecuador se pueden encontrar plantaciones de palma africana en las zonas

aledañas a poblaciones como Quinindé, La Concordia, La Unión, La Independencia,

Joya de los Sachas en el oriente, en la vía Santo Domingo-Quevedo y en los últimos

tiempos, en zonas aledañas a San Lorenzo en la provincia de Esmeraldas.

Tabla 1.6: Superficie, producción y rendimiento de palma africana ecuatoriana2

AÑOSUPERFICIESEMBRADA

(Ha.)

SUPERFICIESEMBRADA

ACUMULADA(Ha.)

SUPERFICIECOSECHADA

(Ha.)

PRODUCCIÓNFRUTA DE

PALMA(Ton)

RENDIMIENTOTon / Ha

1996 6,693 103,233 87,421 901,685 10.311997 10,452 113,686 92,177 1,016,550 11.031998 10,000 123,686 96,540 1,154,272 11.961999 10,020 133,706 103,233 1,310,654 12.702000* 10,044 14,375 113,686 1,339,400 11.782001* ND ND 123,686 ND ND2002* ND ND 133,706 ND ND

* EstimacionesND No disponible

1 BERGERT, Daniel; 2000; “MANAGEMENT STRATEGIES OFELAEIS GUINEENSIS(OIL PALM) INRESPONSE TOLOCALIZED MARKETS IN SOUTH EASTERN GHANA, WEST AFRICA” ;Michigan, United States of North America(17/08/2005)2 ARMENDARIZ, Oscar (Superintendencia de Bancos y Seguros); 09/08/2002; Sectorial Palma Africana;https://www.superban.gov.ec/downloads/articulos_financieros/sector%20palma%20africana.pdf (27/01/2006)

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Varios países a nivel mundial producen la palma africana, y entre ellos el Ecuador,

porque posee las condiciones óptimas para su cultivo. Los 10 países que más palma

africana producen a nivel mundial se presentan en la Tabla 1.7

Tabla 1.7: Principales países productores de palma africana1

PAÍS % MUNDIAL DE PRODUCCIÓNMalasia 44Indonesia 34Nigeria 6Tailandia 3Colombia 2Costa de Marfil 1Ecuador 1Camerún 1Congo 1Ghana 1Otros 6TOTAL 100

Se puede observar que la producción de la palma africana es monopolizada porMalasia e Indonesia que poseen el 78% de la producción mundial.

Algunas son las variedades de palma africana que se cultivan a nivel mundial. Sin

embargo, tres son las que merecen tomarse en cuenta por su rendimiento en aceite.

A continuación se mencionan las características de las tres variedades consideradas

por los palmicultores e industrias extractoras de aceite como las más representativas.

1 RIEGER, Mark; Marzo 2005; Mark´s fruit crops; http://www.uga.edu/fruit/oilpalm.htm (17/08/2005)

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20

• Variedad pisífera.- Ésta variedad genera frutos sin palmiste, es decir

compuestos únicamente por pulpa.

La pulpa es rica en aceite rojo, sin embargo ésta variedad no es rentable para

una plantación. Los frutos de ésta variedad se consideran “hembras estériles”,

los racimos que se generan durante los primeros años no constituyen materia

prima idónea para la extracción de aceite, porque las industrias extractoras no

compran ésta variedad de fruta por su rápido proceso de maduración.

Ésta variedad se utiliza comúnmente para realizar hibridaciones con la

variedad dura, y generar la variedad conocida comúnmente en el agro como

“tenera”.

• Variedad dura.- Los frutos generados por ésta variedad de palma africana

poseen un tamaño de palmiste grande y una cantidad de pulpa pequeña, lo cual

no resulta beneficioso para un proceso de extracción de aceite rojo.

La cantidad de aceite que puede obtenerse de ésta variedad, oscila entre el

17% y el 18%de extracción(Ver Glosario), lo cual no es rentable para una

extractora de aceite.

Sin embargo, estas características son beneficiosas para la producción de

aceite de palmiste por el tamaño de palmiste que tiene ésta variedad. De lo

dicho anteriormente se debe recordar que, de todos modos, la extracción de

aceite de palmiste está relacionada con la extracción de aceite rojo. Esto sedebe a que el palmiste es un subproducto del proceso de extracción de aceite

rojo.

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21

La mayoría de plantaciones de palma africana de ésta variedad, son producto

de una resiembra con frutos de la variedad tenera (que es rica en aceite). Esta

situación es característica de la palma africana, ya que los frutos de una

variedad rica en aceite generan palmas con frutos que poseen menor cantidad

de aceite cuando se realiza una resiembra.

Algunas extractoras, usualmente las más grandes, adquieren ésta variedad de

los palmicultores pequeños, como una estrategia para abarcar la mayor

cantidad posible de clientes, monopolizando el mercado de palma africana.

• Variedad tenera.-Es la variedad ideal para la extracción industrial de aceite

rojo de palma, ya que la cantidad de pulpa es la más grande entre las tres

variedades, y el tamaño del palmiste es el más pequeño. El porcentaje de

extracción es el más alto entre todas las variedades y usualmente varía entre el

20% y 25% de extracción. Por ésta razón es la variedad más cotizada por la

cantidad de aceite de sus frutos.

Usualmente ésta variedad se importa desde Costa Rica, porque Costa Rica

posee una variedad “tenera” muy parecida a la variedad que se siembra en

Malasia, sin embargo ésta variedad ha sido adaptada a condiciones climáticas

del continente americano.

A pesar de que el Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias

(INIAP) ofrece semillas certificadas, producidas en sus viveros, es común quelos grandes palmicultores, que son generalmente dueños de las extractoras de

aceite más importantes, importen las semillas.

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22

El proceso de extracción de aceite rojo de palma, es un proceso físico en el que no se

utiliza ningún tipo de sustancias químicas porque es un aceite para consumo humano

El esquema básico para la obtención del aceite se puede observar en la Figura 1.6

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23

Recepción y

calificación demateria prima

Cocción(autoclaves)

Desgranado

Digestión oMalaxación de

granos

1000 Kg de racimos

1330 Kg racimos cocidos

Granos de fruta878 Kg

Racimos sin fruta452 Kg

Vapor y agua63 Kg

Prensado

Aceite+Agua+Fibra+Palmiste941 Ton

Torta de prensaFibra + palmiste

706 Kg Licor de prensa562 Kg

Clarificación

Secado

Almacenamientode aceite

Recuperación

Aceite ( % de humedad)217 Kg

Aceite de primera

210 Kg

Aceite, Agua yLodos815 Kg

Aceite recuperado65 Kg

Efluentes delProceso750 Kg

Separación de palmiste y fibra

Almacenamientode palmiste

Palmiste83 Kg

Generación devapor (Caldero)

Fibra a quemar 420Kg

Agua

Vapor

Vapor 624 Kg

Agua405 Kg

Figura 1.6: Esquema tradicional de obtención de aceite rojo de palma

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24

1.3.1 Recepción de materia prima.-

El proceso productivo comienza con la recepción de la materia prima.

Toda la materia prima que ingresa a la extractora pasa por un proceso de selección y

calificación adecuadas, para asegurar que la calidad del producto final sea buena.

Luego de una adecuada selección pasa a ser pesada en báscula y posteriormente

transportada hasta la zona de almacenamiento de materia prima, desde donde es

cargada en los autoclaves para el proceso de cocción.

1.3.2 Proceso de cocción o esterilización.-

Los autoclaves trabajan con vapor vivo, que ingresa por un sistema de tubos

perforados que actúan como distribuidores de vapor. Esto permite la cocción, que se

produce mediante el contacto directo de la materia prima con el vapor.

El proceso de cocción consta de tres etapas:

• Desalojo, o “purga”, del aire que se encuentra en el autoclave, que se realiza

mediante la inyección, por uno o dos minutos, de vapor, que se descarga a la

atmósfera de forma inmediata.

• Inundación del autoclave con vapor hasta alcanzar la presión adecuada, que

usualmente se encuentra entre 30 y 40 psig.

• Cocción de la fruta por un tiempo determinado, que depende de la materia

prima que se procesa. Por ser la variedad tenera ideal para la extracción deaceite, el tiempo total del proceso de cocción suele durar entre 55 minutos y 1

hora, a contarse desde la purga de aire.

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25

Figura 1.7: Sistema de distribución de vapor en el autoclave

Figura 1.8: Autoclave de 8 toneladas de capacidad para cocción de fruta,

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26

Los autoclaves utilizadas para el proceso de cocción, pueden ser de tres tipos:

• Verticales.- Se los llama verticales por su posición, como se muestra en la

Figura 1.9 (A). Sus capacidades usualmente son de alrededor de 7 toneladas de

materia prima. Son tanques cilíndricos con mayor diámetro que altura. Poseen

un sistema de vaciado mecánico, en el cual los autoclaves son acostados por

un sistema de cadenas, para descargar la fruta cocinada hacia el proceso de

desgranado. Estos autoclaves permiten un mayor ahorro de espacio en planta

que los inclinados y los horizontales.

A)

B)

C)

Figura 1.9: Descarga de fruta cocinada en un autoclave vertical

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27

• Inclinados.- Este tipo de autoclaves son los utilizados por la extractora

analizada durante el desarrollo del proyecto. Por su posición, el vaciado de los

autoclaves debe ser realizado por dos o tres obreros, quienes provistos con

palas proceden a descargar la fruta cocida desde los autoclaves hacia la

desgranadora. No se las utiliza comúnmente puesto que el proceso de vaciado

es complicado y lento.

• Horizontales.- Son túneles o cámara de longitudes de 20 metros o más, por

dentro de los cuales se inyecta vapor para cocinar la materia prima, la misma

que circula por el túnel mediante un sistema de coches.

1.3.3 Proceso de desgranado.-

Luego de que los racimos son cocidos, pasan a un sistema de desgranado mecánico

mediante el que se separan los granos de fruta de los racimos.

Figura 1.10: Desgranadora

Como producto del desgranado se obtienen los racimos sin fruta y los granos de fruta.

Los granos desprendidos de los racimos cocinados son transportados por un tornillo

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helicoidal, hasta un sistema de transporte por cangilones, el cual se encarga de

llevarlos hasta los digestores o malaxadores.

Cuando el proceso de desgranado no es eficiente, o cuando el proceso de cocción no

fue el adecuado, es común encontrar granos de fruta residuales en los racimos que

salen del proceso de desgranado, siendo necesario el reciclarlos al proceso, para poder

aprovechar la mayor cantidad posible de granos de fruta.

Cuando este reciclado es necesario, se lo debe realizar a la brevedad posible ya que no

deben dejarse que los racimos con frutos a la intemperie, porque los racimos

acumulan humedad rápidamente, lo que facilita la descomposición de la fruta y el

consiguiente incremento del porcentaje de acidez.

1.3.4 Proceso de digestión y prensado.-

Una vez que los granos de fruta se alimentan a los digestores, se los somete a la

acción de aspas o hélices metálicas, que los desintegran. Los frutos desintegrados se

tratan mediante una corriente de vapor, para formar una mezcla viscosa compuesta

por fibra, aceite, agua y palmiste, la misma que posteriormente se carga al sistema de

prensado.

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29

Figura 1.11: Sistema digestión-prensado de capacidad: 3 toneladas de mezcla viscosa

agua–aceite-palmiste y fibra procesadas por hora

El tiempo de residencia por grano de fruta en los malaxadores o digestores, es de

aproximadamente 10 minutos. La mezcla viscosa agua-aceite-palmiste y fibra que se

forma en los tanques digestores es alimentada al sistema de prensas de tornillos

helicoidales.

La capacidad de las prensas que son los equipos más lentos, define la capacidad de

procesamiento de una extractora. En esta operación se extrae el aceite en bruto

también llamado licor de prensa, que contiene el aceite rojo de palma.

Las prensas utilizadas por las extractoras, son prensas de tornillo helicoidal. Estos

aparatos están dotados de canastas metálicas que retienen a la fibra, el palmiste y

restos de nuez, que, a su vez, permiten el paso de la mezcla aceite-agua-lodo, que se

conoce comúnmente como licor de prensa.

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30

1.3.5 Proceso de clarificación, recuperación y secado.-

El licor de prensa obtenido pasa al sistema de clarificación, en donde se obtiene el

aceite rojo de palma crudo con un porcentaje de humedad de entre 3% y 5%, por ello

es necesario que pase por un proceso de secado.

Adicionalmente del proceso de clarificación, se obtiene una corriente líquida

compuesta por agua en mayor parte, aceite y lodos, la misma que pasa a un sistema de

recuperación, con el objetivo de extraer el aceite que no pudo obtenerse en el proceso

de clarificación.

Existen dos formas de realizar los procesos de clarificación y recuperación. El

primero es mediante el sistema tradicional, el mismo que consiste en una serie de

tanques metálicos, donde se deja sedimentar el licor de prensa, para que por diferencia

de densidad y por inmiscibilidad, se separen aceite, agua y lodos. Este método

tradicional se realiza por paradas, y requiere de tanques metálicos de capacidades

mayores a 15 toneladas de mezcla aceite, agua y lodos.

Éste método provoca pérdidas de aceite, que queda atrapado en las corrientes de lodos

residuales.

Un método moderno, que se utiliza actualmente en la mayoría de las industrias

extractoras, emplea decantadores y separadores centrífugos. En estos separadores el

proceso de separación y recuperación de aceite es, gracias a la acción de fuerza

centrífuga, mucho más rápido que en el proceso tradicional. Éste método es el másadecuado para una industria extractora, porque siendo continuo, aumenta la capacidad

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31

de procesamiento de la extractora, y porque las pérdidas de aceite durante el proceso

son mínimas.

Independientemente del proceso que se utilice, se debe secar el aceite. Esto se debe

hacer para poder cumplir con los estándares de calidad. Para este fin se puede emplear

secadores de vacío, intercambiadores de placas y tanques metálicos con serpentines de

calentamiento.

Figura 1.12: Tanques de clarificación de capacidad de procesamiento de 4.5 toneladaspor hora de licor de prensa; método tradicional

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32

Figura 1.13: Tanques de recuperación de aceite, de capacidad de procesamiento de

33.6 toneladas de lodos por hora; método tradicional

Figura 1.14: Decantador horizontal para recuperación de aceite, método moderno1

1.3.6 Proceso de extracción de palmiste y separación de fibra.-

La torta que se obtiene del proceso de prensado, se somete a la acción de aspas

metálicas para poder romperla. La fibra que se obtiene se alimenta al caldero como

combustible para la generación de vapor.

1 WESTFALIA SEPARADOR INDUSTRY; “Process Stages, Systems and Equipment for the Palm Oil Industry”;http://www.westfalia-separator.com/en/products/industry_oilfat.htm (17/08/2005)

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33

Éste proceso de quema de fibra es común también en los ingenios azucareros,

permitiendo el ahorro de combustibles como el diesel, bunker o de gasolina.

La fibra y el palmiste se someten a la acción de un compresor. La fibra es arrastrada

hasta un ciclón, en donde se recuperan las partículas más finas, para finalmente ser

alimentada al caldero mediante un tornillo helicoidal para ser quemada. El palmiste

no es arrastrado por la acción del compresor sino que por su peso cae hasta otro

compresor, el mismo que lo envía hasta el cuarto de almacenamiento

Figura 1.15: Rompetortas (separación fibra – palmiste)

1.3.7 Proceso de generación de vapor.-

En una industria extractora de aceite de palma africana, la generación de vapor es

fundamental, porque se utiliza durante todo el proceso productivo, sin importar el

método utilizado para la extracción de aceite.

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34

Figura 1.16 Caldero para la generación de vapor de 5000 Kg de vapor por hora.

1.4 Caracterización del aceite rojo de palma

El aceite obtenido se vende a industrias dedicadas a la fabricación de aceites

comestibles y de diversos tipos de jabones. Esto significa que el aceite es materia

prima de otras empresas, y debe cumplir con especificaciones fijadas por las empresas

que compran el aceite rojo de palma. A continuación se muestran los valores máximospermisibles

Tabla 1.8: Valores máximos de parámetros de calidad fijados por ANCUPA y por las

industrias compradoras de aceite rojo de palma para no generar castigo económico al

aceite que se está vendiendo1

PARÁMETRO VALOR MÁXIMO% de Acidez 3.5

% de Humedad 0.2% de insolubles 0.1

1 Tomado de los boletines oficiales emitidos por ANCUPA desde Enero de 2005 hasta Noviembre de 2005

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35

La Asociación Nacional de Cultivadores de Palma Africana (ANCUPA) y su Fondo

de Exportación de Aceite Rojo de Palma (FEDAPAL), es la organización que fija el

precio de fruta (materia prima) y de aceite rojo de palma (producto) en dólares por

tonelada. La fijación de los precios se hace tomando en cuenta el precio internacional

del aceite. FEDAPAL realiza un subsidio al precio de la tonelada de aceite rojo de

palma, que es de prácticamente 100 USD por tonelada, sobre el precio internacional

del aceite.

Figura 1.17: Variación del precio internacional por tonelada de aceite de palma1

Los parámetros que se muestran en la Tabla 1.8 definen la calidad del aceite rojo de

palma que se está vendiendo. A continuación se detalla cada uno de ellos

• % de Acidez.- Un buen aceite posee un bajo porcentaje de acidez. Dicho

porcentaje de acidez es referido a la cantidad de ácido palmítico libre presente

en el aceite. Es decir resulta de la división entre el peso de ácido palmítico y el

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36

peso de aceite multiplicado por 100. El valor máximo permisible es de 3.5%

de acidez.

Valores superiores a 3.5%, generan un castigo económico en el precio del

aceite y valores inferiores al 2% de acidez son premiados dependiendo de la

industria que compra el aceite.

• % de Humedad .- Se refiere a la cantidad de agua presente en una cantidad de

aceite, y resulta de la división entre el peso de agua y el peso de aceite

multiplicado por 100. Está íntimamente ligado con el proceso de secado y de

su eficiencia depende que el aceite posea alta o baja humedad. Se establece

que un buen aceite tiene un% de humedad inferior al 0.2%. Del mismo modo

que la acidez, valores superiores generan castigos en el precio de la tonelada

de aceite.

• % de Insolubles.- Éste parámetro está referido al peso de sólidos presentes en

el aceite expresado como porcentaje, usualmente se refiere a los sólidos

suspendidos en el aceite. El límite máximo es de 0.1%, lo que depende del

proceso de clarificación.

Como se ha indicado, estos parámetros guardan estrecha relación con el proceso

de producción, y con la calidad de la materia prima, que tiene especial incidencia

en el porcentaje de acidez, que es el parámetro más controlado por la industria.

1 ARMENDARIZ, Oscar (Superintendencia de Bancos y Seguros) ; 09/08/2002; Sectorial Palma Africana;https://www.superban.gov.ec/downloads/articulos_financieros/sector%20palma%20africana.pdf (27/01/2006)

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37

La incidencia del sol, de la humedad y de la manera como se manipula la fruta, afecta

directamente al grado de conservación de la materia prima en almacenamiento. El sol

y la humedad permiten una rápida maduración de la fruta, sin embargo, mientras

mayor sea el grado de maduración, la fruta tendrá mayor cantidad de ácido palmítico

libre y mayor será su porcentaje de acidez.

El maltrato de la fruta en los campos de cosecha también afecta la calidad del aceite.

La incorrecta manipulación provoca usualmente contaminación por contacto con la

tierra, por ruptura de los granos de fruta, e incluso presencia de cuerpos extraños

como metales, piedras o ramas, los mismos que generan un castigo en el precio que

las extractoras pagan por la fruta.

Estos factores inciden en el precio que se paga por la materia prima. Esto es

especialmente importante durante la temporada de invierno, porque la cantidad de

fruta ofertada por las plantaciones durante esta estación es algo más del doble de la

producida durante los meses de verano, provocando una sobreoferta que en sí ya

implica un precio de venta menor al precio que el agricultor recibe en invierno, y el

riesgo para el productor de almacenar la fruta y afectar con ello la calidad del aceite.

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38

CAPÍTULO 2: PARTE EXPERIMENTAL.- Metodología del estudio

2.1 Organización.- Formación del grupo de trabajo, descripción y diagrama deflujo del proceso de obtención de aceite de palma africana por parte de laextractora

Se formó el grupo de trabajo y se le asignó sus respectivas responsabilidades. Laextractora analizada utiliza el proceso de extracción tradicional, con un sistema declarificación por lotes. Las fases del proceso ya fueron descritas en el Capítulo 1, en laFigura 1.7

2.2 Auditoría Inicial.- Definición de la línea base, balances de masa y energía

El presente proyecto, se realizó en una extractora de aceite rojo de palma africana que

ha funcionado por más de 30 años en el sector de la Concordia, en un sitio localizado

entre las provincias de Pichincha y Esmeraldas, próxima a la ciudad de Santo

Domingo de los Colorados.

Para poder realizar la auditoría inicial, se dividió a ésta fase del proyecto en tres

etapas:

• Control de materias primas, suministros e insumos

• Control de producto terminado y subproductos obtenidos

• Estudio del proceso de producción

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39

Con el objeto de conocer el estado inicial de la extractora, se entrevistaron a los

obreros de la planta, los que aclararon algunos aspectos acerca de su operación, los

parámetros del proceso, y proporcionaron información acerca del estado en el que se

encontraban los equipos y acerca del estado del proceso productivo como tal. La

información proporcionada por el personal, fue corroborada posteriormente, mediante

visitas a la planta, y mediante fotografías y anotaciones textuales, que se mencionan

en el Capítulo 3.

Para poder efectuar los balances de masa y energía necesarios, se realizaron algunos

correctivos en el proceso de producción, que permitieron definir de manera adecuada

los flujos másicos requeridos. Adicionalmente se procedió a diseñar formularios y

gráficos de control para determinar las entradas y salidas más importantes en el

proceso de producción. Se diseñaron también formularios para controlar los gastos en

insumos para el proceso de producción. Los formularios y diagramas diseñados son

presentados en el Anexo 5.

Dichos formularios y gráficos son:

• Formulario de control de producción diaria

• Formulario de control de pedidos de suministros, combustibles y lubricantes

• Formulario de control del proceso de cocción de materia prima

• Formulario de informe de producción mensual

• Gráfico de nivel de aceite de primera calidad en tanques de almacenamiento

V.S Toneladas de aceite almacenado

• Gráfico de nivel de aceite de segunda calidad en tanques de almacenamiento

V.S Toneladas de aceite almacenado

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40

Se totalizaron los datos de los formularios de control de producción diaria, y se cruzó

esta información con la contenida en los tickets generados por la báscula durante el

día. Se relacionó esta información con el programa de contabilidad que se usa en la

empresa para establecer de la manera más real la cantidad de materia prima en la

planta al comienzo y al final de cada día de trabajo.

Para el caso del cierre de balance del aceite de primera, se tomaron las dimensiones de

los tanques de almacenamiento (diámetro y altura), definiendo así la capacidad

volumétrica de almacenamiento de cada uno de ellos. El porcentaje de extracción

(Ver Glosario) que relaciona el peso de aceite obtenido y el peso de materia prima

expresado en porcentaje. Esta fue la razón por la que se necesitó establecer la

densidad del aceite que se obtiene durante el proceso.

Para establecer la densidad del aceite, se encontró que la manera más adecuada era la

de relacionar una cantidad de masa de aceite, con el volumen que ésta ocupa.

Para determinar la cantidad de aceite en tanques de almacenamiento, se midió el nivel

del aceite con una varilla metálica graduada y con el uso delgráfico de nivel de aceite

en tanques de almacenamiento V.S Toneladas de aceite almacenado(Ver Anexo 5),

se obtenía el dato de aceite requerido.

(Las capacidades de los tanques de la planta pueden observarse en el Anexo 6)

En el caso del palmiste se adoptó una metodología similar, estableciendo primero unadensidad aparente. Para los fines consiguientes se relacionó una masa conocida de

palmiste, con su volumen.

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41

La cantidad de aceite de segunda, se estimó de la misma manera que para el aceite de

primera.

2.3 Identificación y selección de las opciones de mejora viable.-

Posteriormente a la obtención de los resultados de la auditoría inicial, se procedió al

análisis de los puntos críticos hallados por el grupo de trabajo, obteniéndose una lista

de opciones de mejora.

Se analizó las opciones de mejora que se consideró que podían ser implementadas

inmediatamente por no requerir de una inversión significativa. Se aplicó un sistema de

gestión en la extractora, basado en la creación de formularios de control que permitió

identificar los puntos críticos del proceso.

2.4 Evaluación técnica, económica y ambiental de las opciones de mejora

seleccionadas

Para poder realizar las evaluaciones de las opciones seleccionadas, se tuvieron en

cuenta los siguientes aspectos:

• Aspecto Técnico.- Se tomaron en cuenta los siguientes criterios para la

evaluación:

Factibilidad de encontrar en el mercado industrial, los equipos

necesarios para implementar la opción de mejora considerada.

Factibilidad de encontrar en el mercado industrial los insumos y la

tecnología necesaria para implementar la opción de mejora

considerada.

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42

Factibilidad de realizar la instalación en planta de los equipos y

tecnología requerida para implementar la opción de mejora

considerada

• Aspecto Económico-Financiero.- Se consideraron los siguientes indicadores

financieros:

Tasa interna de retorno (TIR)

Valor actual neto (VAN)

Retorno sobre la inversión

• Aspecto Ambiental.- Para estimar el impacto ambiental que generaría la

opción de mejora considerada, se tomó en cuenta el siguiente criterio:

Cumplimiento de la normativa ambiental vigente para el sector donde

opera la extractora

2.5 Informe

Una vez obtenida toda la información recopilada, se elaboró un informe que contiene

un análisis del estudio realizado y los resultados obtenidos

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43

CAPÍTULO 3: Resultados obtenidos durante el desarrollo del proyecto

3.1 Descripción y diagrama de flujo del proceso de obtención de aceite de palmaafricana por parte de la extractora

El diagrama de flujo del proceso y el diagrama de implantación, se muestran en el

Anexo 1

3.2 Auditoría Inicial.- Definición de la línea base, balances de masa y energía.

Gracias a la auditoría inicial que se realizó en una primera fase, se pudo constatar lasituación de la extractora antes de aplicar el plan de Producción Más Limpia,

situación que se describe a continuación.

Se pudo observar que la inversión en equipamiento para la planta, entrenamiento del

personal y optimización del proceso productivo, no habían sido considerados

prioritarios por los dueños de la extractora lo que resultó en un funcionamiento poco

eficiente.

3.2.1 Control de materias primas, suministros e insumos.-

Se encontró que no existía un control adecuado, de materias primas ni de suministros

e insumos, lo que afectaba la economía y la operación de la planta y producía la

generación de desperdicios y de subproductos indeseables como el aceite rojo de

segunda.

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44

Se encontró que no se ponía énfasis en la calificación de la materia prima ni tampoco

en la selección de la misma, en ocasiones se recibía la fruta sin someterla a un proceso

de calificación, especialmente en época de verano donde la producción de racimos en

las plantaciones disminuye. La fruta se la recibía y almacenaba en la zona de carga de

autoclaves (Z-1; Anexo 1), separándola únicamente en dos tamaños de racimo y por el

tiempo de madurez de la fruta.

En el Capítulo 1, se mencionó acerca de los efectos negativos que provocan el sol, la

humedad y la inadecuada manipulación de la fruta en la calidad del aceite rojo de

palma. En el caso de la extractora se encontró que estos factores no se tenían muy en

cuenta lo que causaba que la calidad del producto obtenido no se ajustase a los

parámetros que exigen las industrias que lo utilizan como materia prima. (Ver

capítulo 1 – Caracterización del aceite rojo de palma).

Del mismo modo, al final de cada mes, no se tenía la precaución de separar la fruta

correspondiente al nuevo mes, de aquella que se tenía almacenada y pertenecía al mes

terminado. Ésta situación impedía estimar el% de extracciónde una manera correcta,

distorsionando su valor. Se afectaba también el estado financiero y productivo en el

que se encontraba la extractora mes a mes, puesto que no se tenía en inventario exacto

de materia prima ingresada mensualmente. En ocasiones el contador de la empresa, se

viese en la obligación de hacer estimaciones y suposiciones respecto de los

inventarios de materia prima, productos, subproductos, suministros e insumos, para

poder cerrar los estados financieros al final de cada mes.

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45

Se encontró que no se llevaba un registro adecuado de pedidos, y que no se contaba

con un inventario actualizado de bodega para conocer el stock existente de

suministros e insumos.

Se encontró que ésta falta de control, causaba problemas con diversos materiales

como por ejemplo electrodos para soldar, los que se estropeaban en bodega, o se

compraban innecesariamente, aún cuando se contase con un stock suficiente en

bodega. Igual situación con guantes, y escobas para recoger los granos de fruta que se

encontraban en la zona de almacenamiento de materia prima.

Inversiones innecesarias en suministros, insumos y combustibles, provocaban que los

costos de fabricación se incrementen sin ningún control.

El combustible y los lubricantes tampoco se controlaban, de tal modo que en

ocasiones el tractor encargado de cargar con materia prima las autoclaves, se quedaba

sin combustible y se tenía que parar el proceso temporalmente hasta poder abastecerlo

con combustible, el mismo que tenía que ser adquirido en la gasolinera más cercana,

que se encontraba a por lo menos unos 15 o 20 Km. de la extractora, puesto que no se

tenía un control adecuado de su inventario.

El tractor de la extractora no se encontraba en las mejores condiciones debido al

tiempo que lleva funcionando (más de 20 años). En varia ocasiones, los daños en el

mismo, provocaban que el proceso de carga de autoclaves se tenga que realizarmanualmente, afectando los tiempos de producción y empleando el personal de

planta, en actividades que no le eran propias.

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3.2.2 Control de producto terminado y subproductos obtenidos.-

Como se puede apreciar del diagrama de flujo del Anexo 1, al final del proceso de

extracción de aceite rojo de palma se obtienen:

1) Aceite rojo de palma (de primera calidad)

2) Palmiste o nuez

3) Aceite rojo de palma (de segunda calidad)

Aceite rojo de palma (de primera calidad).-

Se encontró que no se contaba con un control adecuado de producto terminado. El

porcentaje de extracción era obtenido únicamente contabilizando la cantidad de

aceite despachado en tanqueros por mes, sin tener en cuenta el aceite que sobraba en

los tanques de almacenamiento A-1, A-2 y A-3 (Anexo 1). También se encontró que

tampoco se realizaba un control periódico del porcentaje de acidez, porcentaje de

humedad y de porcentaje de insolublesen el producto final, para comprobar el

correcto funcionamiento del proceso productivo.

Se encontró que en varias ocasiones, lasguías de despachose enviaban sin consignar

estos parámetros de calidad, a pesar de que el precio de la tonelada de aceite rojo de

palma se fija de acuerdo al valor de los mismos como se indicó en el Capítulo 1.

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Palmiste.-

Se encontró que el palmiste obtenido era almacenado en un cuarto y que sin embargo

tampoco se tenía un control adecuado que permitiese conocer la cantidad de palmiste

en bodega. El porcentaje de palmistedurante el mes de mayo fue inferior al valor

promedio (8% - 10%), lo cual demostraba que se estaba perdiendo palmiste, y

evidentemente esto afectaba en la parte económica de la extractora.

Se constató también la presencia de animales de granja como gallinas y cerdos que

ingerían el palmiste. Esto, además de atentar contra la inocuidad alimentaria impedía

que se pudiese mantener un exacto control del palmiste obtenido en el proceso.

Aceite rojo de palma (de segunda calidad).-

Este subproducto, que se obtiene cuando el proceso de extracción o de recuperación

de aceite de primera calidad no es eficiente, se lo considera como un “desperdicio”

del aceite de primera. En éste caso se constató que tampoco se llevaba un control de la

producción mensual de aceite de segunda, ya que sólo se lo almacenaba hasta

venderlo.

Se constató que este descontrol causaba perjuicios a la empresa porque, cotizándose a

la mitad del precio que se obtiene por el aceite de primera, no se debía dejar de

contabilizar, porque para producirlo se incurría, de todas maneras, en costos de

materia prima, suministros, insumos y mano de obra.

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3.2.3 Descripción del proceso productivo.-

Se realizó un diagrama de flujo del proceso y un diagrama de implantación. Esto se

hizo para poder analizar cada unidad proceso y conocer como estaba funcionando

cada bloque productivo.

Zona de almacenamiento de fruta y carga de autoclaves.-

La zona de recepción de fruta no cuenta con una cubierta que evite la acción del sol y

la humedad en temporada de invierno, a pesar de que los efectos de estos factores son

conocidos.

La zona de almacenamiento de materia prima debería ser completamente de cemento

para evitar que la fruta se maltrate o esté en contacto con impurezas como tierra,

piedras o algún cuerpo extraño que afecte la calidad del aceite o que incluso

provoque daños en cualquiera de los equipos de la planta.

La pista de la extractora no cuenta con éstas características físicas, y es de topografía

irregular, situación que afecta la calidad de la materia prima por el maltrato que recibe

la fruta durante su manipulación. Éste problema afectó incluso el estado del tractor de

la planta, que en ocasiones dañaba su pala a causa de las irregularidades del terreno.

Los socios de la empresa plantearon hace más de un año la completa cementación de

la zona de almacenamiento de materia prima. Esto no se pudo llevar a cabo hasta lafecha, a causa de la estación invernal del año 2004 y porque no se pensaba que el

estado de la zona de almacenamiento de materia prima constituía un serio problema

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para el proceso productivo. Tampoco se ha podido hasta la fecha recubrirla. Esto no

solo afecta a la materia prima, sino también al proceso de cocción, puesto que los

autoclaves están expuestos a la lluvia, lo cual afecta la eficiencia térmica durante la

cocción, porque aumenta las pérdidas de calor. Esto provoca que durante la época de

invierno, los tiempos de cocción tengan que ser mayores, lo que afecta la capacidad

de procesamiento.

Autoclaves y desgranadora.-

Uno de los procesos más importantes en la extracción de aceite rojo de palma

africana, es la cocción de los racimos de fruta, ya que un adecuado proceso de

cocimiento permite separar más fácilmente los granos de fruta de los racimos.

Durante la ejecución del proyecto, se encontró que la extractora contaba inicialmente

con dos autoclaves con capacidades de 8 toneladas de materia prima, para racimos

con pesos entre 35 y 40 Kilogramos. Los autoclaves tenían un tiempo de uso de más

20 años, que fueron diseñados y construidos para 10 años de funcionamiento según

las especificaciones del fabricante.

Se pudo observar que el desgaste producto de los ciclos de calentamiento era

evidente. En atención a los años de uso y al desgaste consiguiente, la gerencia

informó que su política era que la máxima presión de operación sea de 45 psig.

Se determinó, durante la auditoria preliminar, que el vapor fugaba por las juntas, entrelas tapas y el cuerpo de los autoclaves, porque los empaques de neopreno y el material

mismo de los autoclaves, se encontraban muy desgastados.

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51

hace un año atrás. El clima de la región costa del Ecuador es conocido por su efecto

corrosivo sobre superficies metálicas, y con el pasar del tiempo era evidente que éste

autoclave, estaba sufriendo los estragos de dicha corrosión.

El proceso de desgranado era el adecuado, se daba el tiempo necesario para permitir

la separación física de los granos de fruta del racimo. Sin embargo al final del proceso

no se tenía la precaución de realizar una limpieza diaria en la desgranadora. Bajo

inspección se comprobó que en las paredes laterales de la misma, se depositaban

capas de fibra y pedazos de fruta que con el pasar del tiempo generaban un ascenso en

la acidezde la fruta lo que impactaba directamente en el porcentaje de acidezdel

aceite obtenido, porque cada final de mes se realizaba limpieza de planta y esos

desperdicios eran alimentados nuevamente al proceso productivo.

Todos los racimos con fruta residual, eran recirculados al proceso de cocción cada

semana, sin tener en cuenta el ascenso de acidez.

Los racimos sin fruta, actúan a manera de esponjas, como ya se dijo absorben

humedad y se descompone fácilmente por tratarse de un producto orgánico. Por tal

motivo es adecuado evitar en todo lo que se pueda que entren en contacto con la fruta

fresca cuando ha sido almacenado por mucho tiempo especialmente en condiciones

inadecuadas.

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Digestores, prensas y tanque pulmón.-

Se encontró que toda la fruta que del proceso de desgranado se enviaba hacia los

digestores mediante un sistema de transporte por cangilones, para su distribución a los

tanques digestores. La fruta ingresaba al tanque digestor y se añadía vapor y agua en

ocasiones para formar una mezcla viscosa compuesta de agua, aceite, fibra y palmiste

que luego se enviaba a las prensas.

Se encontró que las prensas en la extractora constituyen el cuello de botella de la

planta, y que se contaba con dos prensas (P-1 y P-2, ver Anexo 1) que procesaban 3 y

7 toneladas de mezcla agua, aceite, fibra y palmiste por hora respectivamente. No se

realizaban análisis de pérdidas de aceite en la fibra a la salida del proceso de

prensado, lo que impedía controlar la eficiencia y correcto funcionamiento de éste

proceso.

Se encontró que el tanque pulmón (TP, ver Anexo 1) contaba con un sistema de

flotador que activaba una bomba de succión cuando el tanque se llenaba, enviando

todo el licor de prensa al sistema de clarificación.

Rompetortas y ciclón.-

Se encontró que el funcionamiento del rompetortas o tornillo sin fin, que separaba la

torta de prensadoen palmiste y fibra se encontraba defectuoso y que el constantegolpe de las aspas con la estructura del mismo, provocaba perforaciones por donde se

perdía fibra y palmiste.

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El precio de compra del palmiste por parte de las industrias procesadoras del palmiste,

varía en función de las impurezas que tenga el palmiste que se recibe. En el caso de la

extractora, el palmiste almacenado en P1-A contenía aún residuos de fibra por el

defectuoso sistema de separación entre fibra y palmiste.

El funcionamiento del ciclón Ci-1, que recupera las partículas más finas de fibra y

luego las alimenta al hogar del caldero para su combustión era deficiente. Esto se

concluyó después de constatar la presencia de fibra en el aire que salía del ciclón,

provocando una contaminación en el medio ambiente evidenciada en la acumulación

de fibra sobre los tanques de almacenamiento de aceite y de palmiste, incluso en el

edificio donde funcionaban las oficinas de la extractora.

Esta deficiencia puede ser causada por la existencia de perforaciones en la estructura

del ciclón.

Clarificadores, secadores y sistema de recuperación.-

Estos tres procesos permiten obtener el producto final que es el aceite de primera y el

aceite de segunda.

Se constató que las tuberías por donde circulaban el vapor, el aceite y los efluentes

líquidos tenían fugas que provocaban pérdidas de energía, pérdidas de producto, y

contaminación del medio ambiente. Esto último se evidenciaba por el ensuciamiento

de la planta, que era evidente.

Se encontró que los tanques de clarificación requerían de cambios en tuberías y

fijación de los serpentines de vapor y que las fugas en tuberías se reparaban utilizando

pedazos de caucho y tela, y no con la instalación de tuberías nuevas. Se constató que

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existían cuatro tanques de clarificación, de los que solo funcionaban tres, esto impedía

procesar mayor cantidad delicor de prensay obtener por lo tanto mayor cantidad de

aceite por unidad de tiempo.

Se encontró que los tanques de secado eran ocho en total, y que sin embargo sólo

funcionaban cinco, lo que disminuía la capacidad de secado. Esto hacía que el aceite a

secar permaneciese en tanques clarificadores hasta tener tanques de secado libres,

incrementando su acidez y haciendo que el secado sea ineficiente por la urgencia de

procesar mayor cantidad de aceite en menor tiempo.

En época de invierno los tanques de recuperación (R-1, R-2 y R-3; Anexo 1) así como

las piscinas de sedimentación (PS-1 y PS-2 Ver Anexo 1), son también los procesos

que definen la producción, por su capacidad limitada y porque requieren tiempos de

sedimentación de 1 o 2 días para poder recuperar aceite. La cantidad de fruta que

ingresa al proceso durante invierno es el doble de la que se procesa durante la época

de verano.

El tanque florentín, únicamente se usaba para recibir los efluentes líquidos del

proceso de cocción en autoclaves y descargarlos a la piscina de recuperación 3 (PS-3

Ver Anexo1). Todo el aceite obtenido en PS-3 se devolvía al sistema de clarificación

cada 3 o 4 días, tiempo en el cual se llenaba la piscina de recuperación, sin tener en

cuenta el% de acidezcon el que contaba dicho aceite.

Se encontró que las piscinas de lodos recogían únicamente los lodos residuales del

proceso y las descargas líquidas tanto del proceso, y las resultantes de la limpieza de

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la planta. Se constató que el aceite recuperado de dicho proceso, que se consideraba

como aceite de segunda, se almacenaba en clarificación hasta tener un cliente.

Finalmente los lodos eran sometidos a oxidación natural, para finalmente descargarlos

al río.

También se observó falta de seguridad de personal y de la planta. Los trabajadores no

contaban con ropa adecuada para su trabajo ni tampoco con material de seguridad

como botas de cuero, protectores visuales, protectores auditivos, extintores, y líneas

de agua en caso de incendios.

Los dos únicos extintores de la planta, situados en las oficinas, no tenían ya la

suficiente presión para ser utilizados en caso de un incidente, y tampoco se contaba

con un botiquín médico

Gracias al desarrollo de los formularios de control, se pudo determinar de forma

adecuada los flujos de ingreso de materia prima y las salidas de producto y

subproductos del proceso, y se pudo llevar un control adecuado de pedidos de

suministros, combustibles y lubricantes.

Las memorias de cálculo, y el diagrama de implantación con todos los flujos

obtenidos del balance de masa y energía, se muestran en los Anexos 1 y 2.

De las determinaciones realizadas para hallar la densidad del aceite de primera y la

densidad aparente del palmiste, se obtuvieron los siguientes valores:

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Tabla 3.1: Densidad del aceite de primera calidad y densidad aparente del palmiste

Producto Densidad [Ton / m3]Aceite de primera calidad 0.95Palmiste o nuez 0.79

El aceite de segunda es un subproducto que se obtuvo en bajas cantidades (menos de

800 Kg de aceite de segunda por mes), luego de aplicar un control más eficiente del

proceso productivo.

3.3 Identificación y selección de opciones de mejora.-

Gracias a la auditoría inicial, se encontraron los puntos críticos del proceso, que luego

de su análisis permitieron identificar las siguientes opciones de mejora:

1. Control diario de recepción, almacenamiento y calidad de materia prima que

ingresa a la extractora.

2. Control diario de la cantidad de aceite rojo de palma de primera.

3. Control diario de la cantidad de palmiste.

4. Control diario de la cantidad de aceite rojo de palma.5. Control de cantidades de suministros, químicos, insumos, combustibles y

lubricantes necesarios para el correcto funcionamiento de equipos de la planta.

6. Aislamiento térmico de las tuberías de vapor, desde el caldero hasta el distribuidor

de vapor (D-1), y del distribuidor de vapor a las autoclaves

7. Instalación y puesta en marcha del autoclave en desuso situado la zona de

almacenamiento de materia prima

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8. Revestimiento con pintura reflectiva del distribuidor, de la tubería que va del

caldero a los autoclaves y de los autoclaves para disminuir las pérdidas de calor

por radiación y convección como una medida temporal.

9. Aislamiento térmico de autoclaves, distribuidor de vapor y tubería de distribución

de vapor.

10. Reemplazo del sistema Rompetortas – Compresor que permite separar la fibra del

palmiste

11. Reemplazo del ciclón para recuperar la fibra

12. Instalación de medidores de nivel en los tanques de almacenamiento de aceite rojo

de palma de primera y de segunda.

13. Colocación de una escala de altura en el cuarto de almacenamiento de palmiste

14. Reparación de tanques de secado y de clarificación, para aumentar la capacidad de

recuperación de aceite

15. Cambio de tuberías perforadas para evitar fugas de vapor, de aceite y de efluentes

líquidos durante el proceso productivo

16. Cambio del sistema de clarificación y recuperación por un sistema continuo de

centrifugado

17. Limpieza diaria de cada bloque de producción.

18. Reemplazo de empaques y válvulas de seguridad en los autoclaves

19. Análisis diario de porcentaje de acidez , porcentaje de humedad y porcentaje de

insolubles del aceite rojo de palma (de primera) obtenido

20. Aprovisionar al personal de la empresa con ropa de trabajo y con equipos de

protección personal de seguridad como protectores auditivos, guantes, botas,gafas, etc.

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El sistema de gestión aplicado desde los primeros días de desarrollo del proyecto,

permitió obtener resultados inmediatos como por ejemplo el incremento del

porcentaje de extracción de aceite y del porcentaje de extracción de palmiste.

La primera acción tomada durante el desarrollo del proyecto fue el control diario

de materia prima y de producto terminado. Esto permitió conocer exactamente la

cantidad diaria de aceite rojo de palma y de palmiste, que se producía, y la

estimación de los porcentajes de extracción de una forma más real, y no el

obtenido únicamente por las guías de remisión. Antes de la implementación de las

mejoras de Producción Más Limpia, el porcentaje de extracción que manejaba la

empresa antes del inicio del proyecto era de 19.5% a 20% para el aceite rojo de

palma y de 7% a 8% de palmiste. Luego de comenzar a implementarse el control

diario de producción el valor del porcentaje de extracción llegó al 21.5% para

aceite rojo y 9.3% para el palmiste. El incremento en ambos porcentajes le

permitió a la empresa un ingreso adicional por concepto de ventas de 21,465USD.

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Porcentaje de extracción

20,14 20,13 20,05 20,13

21,59

21,25

21,52 21,54

19,00

19,50

20,00

20,50

21,00

21,50

22,00

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septie

Mes del año

P o r c e n

t a j e d e e x t r a c c i ó n

Gráfico 3.1: Porcentaje de extracción mensual de aceite rojo de primera

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Extracción de palmiste

7,958,60

7,92 8,26

5,80

11,47 11,11

8,84

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agost o Se

Mes del año

P a l m

i s t e o b

t e n i d o ( T o n

Gráfico 3.2: Porcentaje de palmiste mensual

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61

Producto del control realizado en insumos, combustibles y lubricantes, se logró un

nivel adecuado de gastos, que permitió un ahorro económico de cerca de 400 USD

durante los cinco meses de desarrollo del proyecto.

Se procedió a la instalación de la autoclave en desuso, con lo cual se pudo

incrementar la capacidad de procesamiento de la planta.

Como una medida temporal, se recubrieron los autoclaves, el distribuidor de vapor y

la tubería que va desde el caldero hasta las autoclaves, para disminuir las pérdidas que

se experimentaban durante el proceso de cocción. Los resultados fueron inmediatos;

el tiempo de cocción empleado antes de usar el revestimiento se encontraba entre

1h 15min y 1h 20min. Luego de la aplicación del revestimiento el tiempo de cocción

se estableció en 1h 10min. A pesar de ésta medida, el tiempo de cocción para éste tipo

de fruta aún se encontraba por encima del rango usual utilizado por las industrias

extractoras, que es entre 55 min y 1 hora.

El control del nivel de palmiste en el cuarto de almacenamiento, facilitó mucho el

control diario de éste subproducto, ya que se pudo realizar un cálculo del volumen de

palmiste almacenado, y usando la densidad aparente, se pudo conocer la cantidad de

toneladas de palmiste extraído cada día.

Se realizaron cambios de tuberías de vapor y de descargas de efluentes como la del

sistema de cocción, para evitar fugas de producto, fugas de vapor, y para evitarcontaminar el medio ambiente.

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Otro punto crítico solucionado fue el de la limpieza de la planta. Se planificó

limpiezas diarias de los equipos de la planta por parte de los trabajadores de la misma,

y un día de mantenimiento a la semana, para realizar una limpieza total de la planta.

Esto permitió disminuir un el porcentaje de acidez del aceite extraído, ya que se evitó

que aceite de acidez elevada proveniente de las piscinas de recuperación, los racimos

mal cocidos con varios días de descomposición y los restos de fruta en digestores y

desgranadora sean procesados con materia prima fresca

Los problemas más sencillos se solucionaron con aplicación de control en los bloques

productivos, sin embargo se encontró dos puntos críticos de producción, que podían

mejorar el proceso de producción.

3.4 Evaluación técnica, económica y ambiental de las opciones de mejoraseleccionadas

Las opciones de mejora seleccionadas fueron:

• Aislamiento de tubería de vapor desde el caldero a las autoclaves, distribuidor

de vapor y autoclaves

• Cambio del sistema tradicional de clarificación y recuperación de aceite, por

un sistema de centrifugación

A continuación se detalla el análisis de cada una de las opciones de mejora

mencionadas.

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3.4.1 Aislamiento de tubería de vapor desde el caldero a las autoclaves,

distribuidor de vapor y autoclaves

Las pérdidas energéticas en una industria como la de extracción de aceite de palma,

suelen ser considerables cuando no se tiene la precaución de realizar el debido

aislamiento de tuberías y de ciertos equipos, los mismos que por estar construidos con

materiales de alta conductividad térmica, como son aleaciones metálicas, facilitan la

pérdida de calor de manera notable, por tratarse de excelentes conductores térmicos.

En el caso de la extractora, se realizó el análisis de las pérdidas de calor en los

siguientes sitios:

• Tubería de vapor desde el caldero hasta los autoclaves

• Distribuidor de vapor

• Autoclaves

El análisis se realizó en ésta sección del proceso, puesto que se trata de la zona donde

se genera el vapor y se lo transporta hacia uno de los procesos más importantes del

proceso, como es la cocción de la fruta.

Los autoclaves se consideraron porque cuando se realizó la auditoria preliminar se

constató que no estaban aislados térmicamente, y porque se conoce que, siendo la

temperatura de la superficie desnuda del orden de los 150oC, el gradiente de

temperatura entre la superficie del autoclave y el medio ambiente justifica que lasperdidas por convección y por radiación deban considerarse como importantes.

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Además, de lo indicado, debe considerarse que, durante la época de invierno, las

precipitaciones en la zona, que son frecuentes, “refrigeran” los autoclaves,

produciendo pérdidas de energía calórica adicionales a las que se han mencionado.

La consideración de las pérdidas mencionadas es importante porque, a una tasa de

circulación de vapor constante, toda pérdida de calor hacia el medio ambiente produce

una disminución del calor disponible para la cocción de la fruta, causando un aumento

en el tiempo del proceso de cocción. Esto produce una disminución en la

productividad del proceso, medida en toneladas de fruta procesada por día. Esta

disminución en la productividad de la fruta cocinada, produce, a su vez, una

disminución en la productividad de la operación de extracción del aceite.

A esta merma en la capacidad de procesamiento, debe añadirse el aumento de la

acidez de la fruta causado por la intemperie y la humedad de la lluvia invernal, debido

al incremento en el tiempo de espera antes del proceso de cocción, que se origina a su

vez, en las pérdidas de energía calórica de los autoclaves, lo que afecta la calidad del

producto final.

Por las razones mencionadas se consideró que el aislamiento térmico de los

autoclaves, y la colocación de una estructura techada sobre los mismos constituiría

una opción razonable, porque mejoraría la eficiencia térmica del proceso y la

productividad de toda la operación.

En base a estas consideraciones, se realizaron los cálculos correspondientes, paraestimar la pérdida de calor por los fenómenos de convección, de radiación y por

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65

refrigeración de agua lluvia, que se puede considerar como un fenómeno de

convección natural.

Tabla 3.2: Características de componentes analizados para determinar pérdidas

calóricas

Componente Geometría MaterialLongitud

[m]Diámetro

[m]Área[m2]

Autoclave(8 toneladas de capacidad)

CilindroHierrofundido

13 1.50 61.26

Autoclave(6 toneladas de capacidad)

CilindroHierrofundido

9 1.60 45.23

Distribuidor de vapor CilindroHierro

fundido2.45 0.46 3.54

Tubería CilindroHierrofundido

25 0.0762 5.98

Pérdidas por convección:

Se consideró que la convección ocurre de forma natural

Tabla 3.3: Datos necesarios para el cálculo de pérdidas calóricas por convecciónnatural

Componente Nu Gr hc [W/m2 K]Autoclave (8 toneladas de capacidad) 321.28 2.40E+10 6.42Autoclave (6 toneladas de capacidad) 342.7 2.91E+10 6.43

Distribuidor de vapor 224 8.14E+9 7.35Tubería 20.34 3.14E+6 8.54

Nota: El cálculo de los números adimensionales Nu y Gr así como el coeficiente hc se muestran en el Anexo 3

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66

Como resultado de los cálculos se obtuvieron los siguientes resultados:

Tabla 3.4: Pérdidas calóricas por convección durante el proceso de cocción

ComponenteCalor perdido

[KW]Calor perdido

[Kcal / hr]

Autoclave (8 toneladas de capacidad) 41.29 35,509.40Autoclave (6 toneladas de capacidad) 30.54 26,264.40

Distribuidor de vapor 5.72 4,919.20Tubería 5.74 4,936.40

TOTAL 83.29 71,629.40Nota: El cálculo del calor perdido por cada elemento analizado se muestra en el Anexo 3

Pérdidas por radiación:

Para el caso de la radiación fue necesaria la determinación de los siguientes

parámetros para el cálculo del calor perdido:

Tabla 3.5: Datos necesarios para el cálculo de pérdidas calóricas por radiación1

Componente FF FE Autoclave (8 toneladas de capacidad) 1 0.6Autoclave (6 toneladas de capacidad) 1 0.6

Distribuidor de vapor 1 0.6Tubería 1 0.6

1 MONTENEGRO, Lucía; “Transferencia de calor I”; Escuela Politécnica Nacional; Ecuador; Septiembre 2000,pg. 114

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67

Tabla 3.6: Pérdidas calóricas por radiación


[KW]Calor perdido

[Kcal / hr]]Autoclave (8 toneladas de capacidad) 39.65 34,094.70Autoclave (6 toneladas de capacidad) 29.72 25,560.92

Distribuidor de vapor 5.67 48,77.92Tubería 0.012 9.89


Pérdidas por refrigeración de agua lluvia:

Se consideró que éste fenómeno ocurre a manera de convección natural y solo en losautoclaves ya que son los únicos componentes que no se encuentran protegidos por lacubierta de zinc de la planta y se encuentra expuestos a la acción de la lluvia.

Tabla 3.7: Datos necesarios para el cálculo de pérdidas calóricas por refrigeración deagua lluvia

Componente Nu Gr hc [W/m2 K]Autoclave (8 toneladas de capacidad) 2,424.5 1.99E+11 404.1

Autoclave (6 toneladas de capacidad) 2,584.3 2.41E+11 403.8Nota: El cálculo de los números adimensionales Nu y Gr así como el coeficiente hc se muestran en el Anexo 3

Tabla 3.8: Pérdidas por refrigeración de agua lluvia


[KW]Calor perdido

[Kcal / hr]Autoclave (8 toneladas de capacidad) 2,846.84 2,448,282.40Autoclave (6 toneladas de capacidad) 2,100.80 1,806,688.00

TOTAL 4,947.64 4,254,970.40Nota: El cálculo del calor perdido por cada componente analizado se muestra en el Anexo 3

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68

En resumen, la estimación del calor perdido durante el proceso de cocción en épocade verano, cuando no hay presencia de lluvia será:

Tabla 3.9: Pérdidas calóricas totales estimadas durante el proceso de cocción en épocade verano


[KW ]Calor perdido

[Kcal / hr ]Autoclave (8 toneladas de capacidad) 80.94 69,608.40Autoclave (6 toneladas de capacidad) 60.26 51,823.60



Tabla 3.10: Pérdidas calóricas totales estimadas durante el proceso de cocción enépoca de invierno


[KW ]Calor perdido

[Kcal / hr ]Autoclave (8 toneladas de capacidad) 2,927.78 2,517,890.80Autoclave (6 toneladas de capacidad) 2,161.06 1,858,511.60


TOTAL 5,105.98 4,391,142.80Nota: El cálculo del calor perdido por cada elemento analizado se muestra en el Anexo 3

Si se analiza la cantidad de energía necesaria para la cocción de la fruta, se tendría:

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69

( )*:

. .

. .

Energía H K P m Q W donde

H Entalpíaquesaledel sistema Entalpíaqueentraal sistemaK ECineticaquesaledel sistema ECineticaqueentraal sistema

P E Potencial quesaledel sistema E Potencial queentraal siste

= − ∆ +∆ + ∆ + −

∆ = −

∆ = −

∆ = −

( )*

*

vapor

vapor vapor perdido por

maQ Flujonetodecalorqueinfluye en el sistemaW=Trabajo

Se puede despreciar K, P y W

Se tendrá:E que será la energía acumulada por la fruta durante la cocción= H m Q

E Lp m Q

=

∆ ∆

∆ = − ∆ +

∆ = +

6

9

:10002.174*10 * 0.624 * * 158.34

*1.167 1

1.16*10

conveccióny radiación

cocción fruta

cocción

Elcalor paralacocciónduranteépocadeveranoserá J Tonvapor Kg vapor Q m KW

Kgvapor Tonderacimos hr Tonvapor J Q

Tonderac

= +

=

6

9

* 158.34*

:1000

2.174*10 * 0.624 * * 5,106*1.167 1

1.16*10 **

fruta

cocción fruta

cocción

m KW imos hr

Mientrasqueparaépocadeinviernoserá J Tonvapor Kg vapor

Q m KWKgvapor Tonderacimos hr Tonvapor J Q

Tonderacimos hr

+

= +

= 5,106 frutam KW +

La masa de fruta a cocinar será 8 toneladas o 6 toneladas, dependiendo del autoclave

utilizado, de tal modo que durante el verano:

8/6/2019 CD-0068


70

6

8

66

81 8601.16*10 *8 * 158.34 *

* 4.186 1 *

2,353,085.92

61.16*10

fruta

cocción

cocciónautoclave ton

fruta


m TonderacimosKJ Kcal KcalQ Tonderacimos KW

Tonderacimos hr KJ KW hr KcalQhr

m Tonde racimosKJ Q

Tond

=

= +

=

=

=

6

1 860*6 * 158.34 ** 4.186 1 *

1,798,857.54cocciónautoclave ton

Kcal KcalTonde racimos KW eracimos hr KJ KW hr

KcalQhr

+

=

Durante el invierno se tendrá:

6

8

66

81 8601.16*10 *8 * 5,106 *

* 4.186 1 *6,608,073.52

6

1.16*10

fruta

cocción


fruta


m TonderacimosKJ Kcal KcalQ Tonderacimos KW

Tonderacimos hr KJ KW hr KcalQhr

m Tonde racimosKJ Q

Tonde

=

= +

=

=

=

6

1 860*6 * 5,106 ** 4.186 1 *

6,053,845.14cocciónautoclave ton

Kcal KcalTonde racimos KW racimos hr KJ KW hr

KcalQhr

+

=

Tabla 3.11: Calor necesario para la cocción de la materia prima;

tiempo de cocción: 1.16 hr

Calor necesario[KW]

Calor necesario[Kcal / hr]Componente

Verano Invierno Verano InviernoAutoclave

(8 Ton capacidad) 3,898 7,683 3,353,085.92 6,608,073.53

Autoclave(6 Ton capacidad) 2,091 7,039 1,798,857.54 6,053,845.14

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71

Tabla 3.12: Energía necesaria durante el proceso de cocción de la materia prima;


Energía necesaria[KW-hr]

Energía necesaria[Kcal]Componente

Verano Invierno Verano InviernoAutoclave

(8 Ton capacidad) 4,523 8,913 3,889,579 7,665,365Autoclave

(6 Ton capacidad) 2,426 8,166 2,086,674 7,022,460

Es importante realizar un aislamiento térmico de los componentes analizados, porque

como se puede observar en las Tablas 3.9 y 3.10, las pérdidas de calor no son

despreciables, si las comparamos con el calor necesario para la cocción de la fruta.

A continuación se presenta el cálculo del espesor óptimo de aislamiento para los

componentes analizados anteriormente.

Cálculo del espesor óptimo para los elementos analizados:

El espesor óptimo de aislamiento es un mínimo que depende de dos funciones: La

una, que es directamente proporcional al espesor; y la otra, que es inversamente

proporcional al costo por concepto de calor perdido. Como se puede observar en la

figura siguiente.

8/6/2019 CD-0068


72

Figura 3.1: Espesor óptimo de aislamiento o punto de equilibrio entre el costo deaislamiento y el costo de calor perdido

Se realizaron los respectivos contactos con industrias fabricantes o importadoras de

material para aislamiento de tuberías de vapor y para autoclaves. A continuación se

presentan los costos del material de aislamiento:

Tabla 3.13: Costos de material de aislamiento requerido

EmpresaCañuelas de fibra de vidrio

91 cm de largo x 1 in deespesor ; 3 in de diámetro

interno

Cañuelas de fibra devidrio 91 cm de largo x1 in de espesor ; 5 in de

diámetro interno

Planchas Flex up 8 mde largo x 1.20 m de

ancho; 1 in de espesor

La Llave S.A 9.29* USD / cañuela 11.64** USD / cañuela 187.77* USD / plancha

La Ferretera Cia.

Ltda.

9.29* USD / cañuela

10.94** USD / cañuela- -

*sin hoja de aluminio de 0.5mm de espesor; ** con hoja de aluminio

8/6/2019 CD-0068


73

Costo de energía calórica.-El costo de la energía calórica se expresa en dólares por

Kcal. Para su cálculo, se ha definido la cantidad de fibra quemada durante el proceso

de producción mediante el balance de masa. Si se la relaciona con su calor de

combustión y el costo para extraerla se tendrá el costo de la energía calórica.

1 17

0.42

31 ( ) 3.1 (1 10 )

0.42 *3.1 1.302

KJ Calor decobustióng

tonfibraFibra quemadatonracimos

ton tonracimos procesados promedio día hdia h

tonfibra tonracimos tonfibra fibraquemada porhoratonracimos h h

=

=

= = =

= =

No se cuenta con los costos exactos de extracción de fibra, sin embargo se conoce que

de 1 tonelada de materia prima se extrae 0.42 toneladas de fibra. Es decir que el costo

de extracción de fibra se puede aproximar como el 42% de los costos totales de

extracción.

costo total fabricación =905,000USD/añocosto extrac. fibra = 42%delcostototal fabricación

costo extrac. fibra = 0.42*905,000USD/añocosto extrac. fibra = 380,100USD/año

Teniendo en cuenta que se trabajan 310 días por año y 10 horas por día:

1,000,000 1 11.302 *17 * * * 43,125.56122.61 4.186

2.31 5

0.019 0.019860

costo extrac. fibra=122.61USD/h(12meses;26días;10horas)tonfibra KJ g h Kcal Kcal

h g ton USD KJ USDUSDE Kcal

USD USDKcal KW h

=

= −

= =−

1 NATIONAL LIBRARY OF MEDICE AND THE NATIONAL INSTITUTES OF HEALTH; Junio 2001; “Calculation of gross energy in pet foods: new data on heat combustion and fibre analysis in a selection of foods for dogs and cats”;http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=PubMed&list_uids=11686783&dopt=Abstract(13/03/2006)

8/6/2019 CD-0068


74

1. Espesor óptimo de aislante para la tubería.-

Longitud de tubería: 25 m

Diámetro de tubería: 3 in = 0.00762 m

Temperatura al interior de la tubería =140 ºCTemperatura al exterior de la tubería = 25 ºC

La expresión de calor transferido a través de un cilindro en el sentido radial es:

(3.1)1 ln

2[º ]

[º ]

º[ ]

[ ][ ]

Tc Tf qre

kL riTc Temperaturacaliente C Tf Temperatura fría C

Kcalk Conductividad térmicamh C

L longitud del cilindro mre radioexterno mri radiointerior m

π

−=

=

=

=

=

=

=

Para el caso de un aislante se define por:

(3.2)1* ln

2

Tc Tf qren

kL rin número decapas deaislante

π

−=

=

Para la fibra de vidrio se tiene que k = 0.0674 W/m ºC = 0.058 Kcal / m h ºC1

1 MILLS, Anthony; “Transferencia de Calor”, 1995, Editorial IRWIN, España pg 860; tabla A3

8/6/2019 CD-0068


75

El calor perdido por capa de aislante y por cañuela de aislante ( 91cm )será:

140º25º

0.058º

0.91[ ]2.5[ ] 0.0635[ ]1.5[ ] 0.0381[ ]

(140 25)º1 0.0635[ ]* ln

0.0381[ ]2 0.058 *0.91[ ]

º

74.65

Tc C Tf C

Kcalk m h C

L mre in mri in m

C qmnmKcal m

m h C

Kcalq n h

π

=

=

=

=

= =

= =

−=

=

El calor por unidad de área queda definido por:

2

2

2

(3.3)2 22 *( ) 2 *0.91*(0.0635 0.0381)

0.14574.65

0.145514.83

externa internaaislante

aislante

aislante

aislante

A A A A reL riL A L re ri

A mKcal

n hq A mq Kcal A n m h

π π π π

= −

= −

= − = −

= =

=

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76

La extractora trabaja 310 días por año, y cada día de trabajo es de 10 horas. Si

realizamos el cálculo de costo del calor perdido por unidad de área se tendría:

1 2

1 2

514.83 10 310 0.019* * *1 1 860

35.25

Kcal h días USDCoston m h día año Kcal

USDCoston m año

=

=

El tiempo de vida útil del aislante es de 5 años, por lo que el costo del aislante

será:

2 2

2

2

2 2

1*9.29 * *64.10.145

64.1*

5

12.82

aislanteUSD caño USDCosto n ncaño m m

USDmCosto n

añosUSDCosto nm año

= =

=

=

El costo global por aislamiento de la tubería será:

1 2

2

(3.4)35.25 12.82*

total

total

Costo Costo CostoUSDCosto n

n m año

= +

= +

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77

Para hallar el espesor óptimo, se deriva la expresiónCosto = f (n), con respecto a

n. Si se iguala a cero ésta derivada, se puede obtener el valor den que es el

número de capas de aislante.

2

0 (3.5)

35.25 12.82 0

35.2512.82

1.65 2

dC dndC dn n

n

n capas capas

=

= − + =

=

= =

La segunda derivada deberá dar un valor mayor a cero para que el costo sea el

mínimo:

2

2

2

2 3

2

2

0 (3.6)

35.252*

0

0

C nC

n nn

C esdecir C esmínimon

∂>

∂

∂=

∂

>

∂∴ >

∂

Lo más adecuado es proteger la capa externa del aislante con un material como el

aluminio, por lo que para aislar la tubería se necesitarían dos cañuelas por cada 91

cm de longitud, es decir una cañuela interna de fibra de vidrio para un diámetro de

3 in y una externa que tenga una hoja de aluminio para un diámetro de 5 in. De

este modo el costo total del aislamiento de la tubería será:

Para 25 m de tubería se requieren 28 cañelas de 0.91 mCosto total de aislamiento = 28 cañuelas*(9.29USD/cañuelas+11.64USD/cañuelas)Costo total de aislamiento = 586.04 USD

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78

Tabla 3.14: Costo total de aislamiento de la tubería

Longitudde tubería

(m)

#Cañuelas sinAluminio

(para diámetro 3in)

#Cañuelas conAluminio

(para diámetro 5in)

Costo total deaislamiento

(USD)25 28 28 586

2. Espesor óptimo de aislante para el distribuidor de vapor.-

Se procede de la misma forma que para la tubería, sin embargo se utilizan planchas de

flex up, para realizar el aislamiento.

Longitud del distribuidor = 2.45 m

Diámetro del distribuidor = 0.92 m

Temperatura al interior =135 ºC

Temperatura al exterior = 25 ºC

Según la ecuación 3.2, se tendrá para éste caso:

1,827.31 Kcalqn h

=

El calor por unidad de área será:

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79

2

2

2

2 *( ) 2 *2.45*(0.4854 0.46)0.391

1,827.31

0.3914,673.42

aislante distribuidor

aislante

aislante

A A L Longitud del distribuidor A L re ri A m

Kcal

n hq A mq Kcal A n m h

π π

=

=

= − = −

=

=

=

El costo de la energía perdida por unidad de área y tiempo será:

1 2

1 2

4,673.42 10 310 0.019* * *1 1 860

320

Kcal h días USDCoston m h día año Kcal

USDCoston m año

=

=

El costo del aislante será:

2 2

2

2

2 2

1*187.77 * *480.230.391

480.23*

5

*96.04

aislanteUSD plancha USDCosto n n

plancha m m

USD

mCosto naños

USDCosto nm año

= =

=

=

El costo total en este caso será:

1 2

2320 96.04*

total

total

Costo Costo CostoUSDCosto n

n m año

= +

= +

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80

El número de capas de aislante será:

2

0

320 96.04 0

32096.04

1.8 2

dC dndC dn n

n

n capas

=

= − + =

=

= =

Tabla 3.15: Costo total de aislamiento del distribuidor de vapor

Longitud del

distribuidor(m)

# Planchas flex up

8m de largo x 1.20 m de ancho; 1 in deespesor

Costo total deaislamiento (USD)

2.45 2 375.54

3. Espesor óptimo de aislante para autoclaves:

Se procede de igual forma que para el distribuidor de vapor, teniendo en cuenta los

siguientes datos:

Longitud de Autoclaves:

• (2) 8 Toneladas de capacidad = 13m

• (1) 6 Toneladas de capacidad = 9m

Diámetro de Autoclaves:

• (2) 8 Toneladas de capacidad = 1.50m

• (1) 6 Toneladas de capacidad = 1.60m

8/6/2019 CD-0068


81

Área de autoclaves:

• (2) 8 Toneladas de capacidad = 61.26m2

• (1) 6 Toneladas de capacidad = 45.23m2

Área de planchas flex up = 9.60 m2

Número de planchas necesarias para cubrir las autoclaves:

• 8 Toneladas de capacidad = 61.26 m2 / 9.60m2 = 6.5 = 7 planchas

• 8 Toneladas de capacidad = 61.26 m2 / 9.60m2 = 6.5 = 7 planchas

• 6 Toneladas de capacidad = 45.23 m2 / 9.60m2 = 5 planchas

De tal modo que el número de capas de aislante necesarias para el aislamiento serán:

Tabla 3.16: Número de capas de aislante para autoclaves

Componente# Planchas flex up

8m de largo x 1.20m de ancho; 1 in de espesor(1) Autoclave (8Ton de capacidad) 3(1) Autoclave (6Ton de capacidad) 3

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82

El costo total del aislamiento de las tres autoclaves será:

Tabla 3.17: Costo de aislamiento de autoclaves

Componente

# Planchas flex up

8m de largo x 1.20m de ancho;1 in de espesor

Costo total de

aislamiento (USD)

(2) Autoclave (8Ton de capacidad) 42 7,886.34(1) Autoclave (6Ton de capacidad) 15 2,816.55

TOTAL 10,702.89

Finalmente el costo global por el aislamiento será:

586 375 10,70211,664

total tubería distribuidor autoclaves

total

total

Costo Costo Costo CostoCosto USD USD USDCosto USD

= + +

= + +

=

A continuación, se presentan los ahorros de calor, energía y dinero, obtenidos por el

aislamiento térmico de los componentes analizados

Tabla 3.18: Ahorros de calor y energía obtenidos por el aislamiento térmico de los

componentes durante el proceso de cocción;


ComponenteCalor ahorrado

[Kcal / hr]Energía

ahorrada[Kcal]

Tubería 693.2 804.11Distribuidor 476.00 552.16

(2) Autoclave (8 Ton capacidad) 3,272.00 3,795.52(1) Autoclave (6 Ton capacidad) 1,367.00 1,585.72

TOTAL 5,808.2 6,737.51Nota: Los cálculos de los calores y energías ahorrados por aislamiento se presentan en el Anexo 3

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83

Tabla 3.19: Pérdidas de calor, costo por calor perdido, calor ahorrado por

aislamiento, costo de aislamiento

Q*

perdido[Kcal / hr]Costo de Q

perdido[ USD/hr]Componente

Verano Invierno Verano Invierno

Qahorrado

poraislamiento[Kcal / hr]

USD/ añoahorrados

poraislamiento

Inversiónen

aislamiento[USD]

Tubería 4,945.00 4,945.00 0.11 0.11 693.2 46.5 586Distribuidor 9,795.40 9,795.40 0.22 0.22 476.00 32.60 375

(2)Autoclaves(8ton)

139,216.80 5,035,781.60 3.1 55.63 3,272.00 224.09 7,886

(1) Autoclave(6ton)

51,823.60 1,858,511.60 1.1 41.06 1,367.00 93.62 2,817

TOTAL 205,780.80 6,909,033.60 4.5 97 5,808.2 396.81 11,664Nota: * Q = Calor ; Costo de energía = 0.019 USD / 860 Kcal

EVALUACIÓN TÉCNICA, ECONÓMICA Y AMBIENTAL DE LA PROPUESTA

Aspecto Técnico.- Se aplicaron los siguientes criterios para la evaluación:

Factibilidad de encontrar en el mercado industrial, los equipos necesarios para

implementar la opción de mejora considerada.

Factibilidad de encontrar en el mercado industrial los insumos y la tecnología

necesaria para implementar la opción de mejora considerada.

Factibilidad de realizar la instalación en planta de los equipos y tecnología

requerida para implementar la opción de mejora considerada

Luego de realizar las respectivas consultas en varias casas comerciales que venden

suministros para la industria, se encontró que en el mercado ecuatoriano se cuenta con

el stock suficiente de todo el material requerido para el aislamiento propuesto.

Adicionalmente se pudo comprobar que las instalaciones de la extractora analizada,

8/6/2019 CD-0068


84

permiten la colocación del material de aislamiento en cada uno de los componentes

analizados. En base a lo anterior, su concluye que es factible técnicamente la

implementación la opción de mejora considerada.

Aspecto económico-financiero.- Los criterios de evaluación fueron:




Para poder definir los valores de los indicadores financieros mencionados, se procedió

a fijar los parámetros necesarios para realizar el respectivo análisis.

Tabla 3.20: Datos necesarios para el análisis económico de la opción de mejora:

aislamiento de tubería de vapor, distribuidor de vapor y autoclaves

Tasa anual de inflación, en porcentaje 4Tasa de impuesto a la renta, en porcentaje 25Depreciación anual (inversión/vida útil) 2,328.97

Comienzo del proyecto 2006Terminación del proyecto 2011Vida útil del equipo (años) 5Préstamo bancario (USD) 0Ton de fruta procesadas/mes 1,006.00Ton de fruta procesadas/año 12,072.00% Extracción 21Ton de aceite/año 2,535.12% palmiste 8.3Ton de palmiste/año 1,001.97Precio de aceite USD / Ton 440Precio de palmiste USD / Ton 30Precio de materia prima USD / Ton 74.8

8/6/2019 CD-0068


85

La extractora actualmente procesa 31 toneladas de fruta por día en promedio. Durante

la época de invernal, se llegan a procesar hasta 60 toneladas de fruta por día. Sin

embargo se puede considerar que el promedio mensual de la extractora está en 800

toneladas de fruta por mes.

Se estima que el aislamiento térmico propuesto, generará un ahorro de 10 minutos1

durante el proceso de cocción, permitiendo alcanzar rangos normales de cocción para

la fruta de variedad tenera, que es con la que cuenta la extractora y que deberían ser

de 1 hora a 55 minutos.

Dicha disminución del tiempo de cocción permitirá procesar mayor cantidad de fruta

por día. Si tenemos en cuenta que se trabajan 4 ciclos de cocción por día en verano y

de 6 a 8 ciclos de cocción durante el invierno, y que el ahorro durante el proceso de

cocción se estima en 10 min, se podría procesar uno o dos ciclos de cocción

adicionales dependiendo de la época del año. Si estimamos un aumento de 8 toneladas

de materia prima procesadas por día, mensualmente serían 206 toneladas y por año

2,496 toneladas

De tal modo que las toneladas mensuales de fruta procesadas gracias al aislamiento

térmico y al ahorro de energía que se logra con este, serán 1,006 toneladas, y

anualmente 12,072 toneladas, como se muestra en la Tabla 3.20

En base a éstas consideraciones se realiza el analiza económico siguiente

1 Las memorias de cálculo del ahorro de tiempo en el proceso de cocción se encuentran en el Anexo 3

8/6/2019 CD-0068


Tabla 3.21: Análisis Flujo de caja descontado del proyecto considerando la opción de mejora de aislamiento de tubería de

distribuidor de vapor y autoclaves

Año 2006 2007 2008 2009 Año de operación 0 1 2 3 Inversión a realizarse -12,000.00Ingresos por ventas 234,568.08 234,568.08 234,568.08 234,5Costo de producción 184,905.60 184,905.60 184,905.60 184,9Dividendos de amortización de préstamo 0.00 0.00 0.00

Ingresos operativos 49,662.48 49,662.48 49,662.48 49,6Dividendos de depreciación 2,400.00 2,400.00 2,400.00 2,Utilidad bruta 49,662.48 49,662.48 49,662.48 49,6Impuesto a la renta (25% de la utilidad bruta) 12,415.62 12,415.62 12,415.62 12,4Participación de utilidades para los obreros(15% ) 5,587.03 5,587.03 5,587.03 5,Flujo neto (utilidad neta) -12,000.00 31,659.83 31,659.83 31,659.83 31,65

8/6/2019 CD-0068


87

Con estas cifras de producción, se llevó a cabo el perfil económico - financiero, y se

obtuvieron los resultados que se consignan a continuación:

Tabla 3.22: Indicadores económicos de la opción de mejora: aislamiento de tubería de

vapor, distribuidor de vapor y autoclaves

Indicador ValorTasa interna de retorno 263 %

Valor actual neto 73,733.65USDNota: Los valores obtenidos para la tasa interna de retorno y el valor actual neto, fueron obtenidos mediante las

fórmulas respectivas, utilizadas por el programa Microsoft Excel 2003.

La tasa interna de retorno (TIR), posee un valor alto como se observa en la

Tabla 3.22, y al ser una medida de la rentabilidad de una inversión, en este caso elaislamiento térmico, es de esperar su inmediata aplicación por las ganancias que de

ella se pueden obtener.

El valor actual neto (VAN)por ser positivo está indicando que el capital invertido ha

sido recuperado y se ha obtenido un beneficio adicional, en éste caso posee un valor

mucho mayor a lo invertido, es decir hay un beneficio considerable si se realiza éste

proyecto.

El retorno de la inversiónes durante el primer año de implementación de la opción de

mejora considerada, es decir que el retorno de la inversión es a corto plazo.

Aspecto Ambiental.- Si realizamos una evaluación ambiental, un aislamiento térmico

de los componentes analizados, permitirá aprovechar de mejor manera la energía que

se está empleando durante el proceso productivo. El ahorro de calor por el aislamiento

sería de 5,808.2 Kcal/h.

8/6/2019 CD-0068


88

Adicionalmente se debe mencionar que ésta opción de mejora resulta beneficiosa para

el personal de la extractora, puesto que les permitirá trabajar más cómodamente,

porque el calor desprendido en los autoclaves será menor. Podemos afirmar que es

factible ambientalmente

3.4.2 Cambio del sistema tradicional de clarificación y recuperación de

aceite, por un sistema de centrifugación

El proceso tradicional de clarificación y recuperación de aceite rojo de palma, se basa

en la separación de aceite, agua y lodos, por diferencia de pesos, es decir, se alimenta

las mezclas de éstos tres componentes, a tanques metálicos aprovisionados de

serpentines de vapor o camisas de calentamiento, donde se los deja reposar para que

naturalmente se separen en tres fases.

La fase superior esta compuesta por el aceite rojo de palma, el mismo que cuenta con

una humedad relativamente baja (3% - 5%). Sin embargo es necesario un proceso

posterior de secado, para eliminar la mayor cantidad de agua presente en el aceite, con

el objetivo de cumplir con las especificaciones exigidas por las industrias

procesadoras de aceite rojo de palma.

La fase intermedia está compuesta por agua, una cierta cantidad de aceite y partículas

de tierra, fibra o restos de nuez. Ésta fase junto con la fase inferior, compuesta en su

mayoría por tierra y una pequeña cantidad de aceite, son enviados al sistema derecuperación, donde se repite el mismo proceso.

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89

Éste sistema tradicional, convierte al proceso productivo en un proceso por lotes o de

tipo batch, lo cual se vuelve un problema especialmente en épocas de invierno, donde

la cantidad de materia prima almacenada, no puede esperar mucho tiempo para ser

procesada.

La tendencia actual en las extractoras de aceites vegetales como el de oliva, el de

palma, el de ricino, etc. es el de convertir sus procesos productivos, en proceso de tipo

continuo, ya que se logra eliminar los llamados tiempos muertos y se logra procesar

mayor cantidad de materia prima, para obtener mayor producto en menor tiempo.

Sin dejar a un lado la separación por diferencia de pesos, las industrias extractoras, se

han inclinado por equipos que aceleren el proceso de separación, en este caso las

máquinas centrífugas.

En el mercado nacional no se pueden encontrar éstas máquinas, por ello es necesario

realizar importaciones. Las empresas dedicadas a la investigación, han desarrollado

procesos específicos, para mejora la extracción del aceite, siendo los más utilizados

dos procesos principalmente:

• Uso de un separador de tres fases luego del proceso de prensado

• Recuperación de aceite de lodos de clarificación mediante centrifugación

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Figura 3.2: Esquema de extracción de aceite rojo de palma mediante el uso de un decantador horizontal

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Figura 3.3: Equipo necesario para extracción de aceite con el uso de decantador horizontal

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93

2. Recuperación de aceite de lodos residuales.-

Éste sistema utiliza parte del sistema tradicional de clarificación. El licor de prensa

obtenido, es diluido con agua y alimentado a un tanque clarificador, en donde se

separa por gravedad a la corriente, extrayendo por la parte superior al aceite rojo de

palma, el mismo que es enviado a un tanque de almacenamiento temporal.

Por la parte inferior del tanque de clarificación se descarga la mezcla de agua, lodos y

aceite residual al separador horizontal de dos fases, que usualmente es el super

decanter, pero calibrado para generar dos corriente únicamente.

Allí se recupera una cierta cantidad de aceite, que es enviado al tanque de

almacenamiento temporal de aceite. La mezcla de agua y lodos que sale del separador

puede ser descargada fuera del proceso, sin temor a tener pérdidas de aceite grandes.

Finalmente el aceite extraído se envía a secado y luego a almacenamiento.

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Figura 3.4: Esquema de extracción de aceite rojo de palma mediante recuperación de aceite en lodos

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Figura 3.5: Equipo necesario para extracción de aceite con el uso de decantador horizontal y recuperación en lodos

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96

En ambos casos se utiliza un super decanter y una centrífuga para purificar el aceite

que se obtiene. De los dos procesos posibles se ha escogido el primer método,

básicamente porque se cuenta con un tamiz vibratorio ya adquirido, pero almacenado

en bodega.

Adicionalmente, el tanque desarenador y el tanque con sistema de calentamiento

pueden ser adaptados con los tanques del antiguo sistema de recuperación de aceite

con los que cuenta la extractora. Únicamente se debería adquirir el decantador

horizontal, la centrífuga para purificar el aceite, y un ciclón para eliminar arena.

Tabla 3.23: Costo de equipos de centrifugación

EmpresaCosto

Super decanter(USD)

Costo Centrífugapurificadora

(USD)Westfalia 127000 33800Alfa Laval S.A 130000 50000

Nota: La información obtenida para estos equipos fue consultada vía correo electrónico a las empresas antes citadas

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97

EVALUACIÓN TÉCNICA, ECONÓMICA Y AMBIENTAL DE LA PROPUESTA

Aspecto Técnico.- Se aplicaron los siguientes criterios para la evaluación:

Factibilidad de encontrar en el mercado industrial, los equipos necesarios para

implementar la opción de mejora considerada.

Factibilidad de encontrar en el mercado industrial los insumos y la tecnología

necesaria para implementar la opción de mejora considerada.

Factibilidad de realizar la instalación en planta de los equipos y tecnología

requerida para implementar la opción de mejora considerada

Las casas comerciales extranjeras consultadas (Alfa Laval S.A, Westfalia), aseguraron

que cuentan con el stock suficiente de todo el material requerido para la instalación y

puesta en marcha del nuevo sistema de clarificación. Las instalaciones de la extractora

analizada cuentan con el espacio necesario para la instalación de dicho sistema, por lo

que en base a lo anterior, su concluye que es factible técnicamente la implementación

la opción de mejora considerada.

Aspecto económico-financiero.- Los criterios de evaluación fueron:




Los datos necesarios para el análisis económico se presentan a continuación:

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98

Tabla 3.24: Datos para el análisis económico de la opción de mejora: cambio de

sistema de clarificación

Adicionalmente se debe tener en cuenta que:• La instalación de éste sistema de extracción de aceite permitirá un incremento del

porcentaje de extracción de aceite, puesto que se tienen mínimas pérdidas de

aceite tanto en los lodos residuales como en los efluentes líquidos del proceso

tradicional. Las industrias que venden éstos equipos aseguran una extracción de

25% para fruta tenera de cepa asiática.

Para el caso de la fruta tenera que se encuentra en América, se sabe que no tienen

la misma cantidad de aceite que la asiática. Se asegura un incremento de

extracción de hasta 23%. Éste valor que se menciona, es función de la eficiencia

Tasa anual de inflación, en porcentaje 4Tasa de impuesto a la renta, en porcentaje 25

Depreciación anual (inversión/vida útil) 17,000.00Comienzo del proyecto 2006Terminación del proyecto 2016Vida útil del equipo (años) 10Préstamo bancario 170,000.00Tiempo para pagar el préstamo (años) 10Ton de fruta procesadas/mes 1,006.00Ton de fruta procesadas/año 12,072.00% Extracción 23Ton de aceite/año 2,776.56% palmiste 8.3Ton de palmiste/año 1,207.20Precio de aceite USD / Ton 440Precio de palmiste USD / Ton 30Precio de materia prima USD / Ton 74.8Tasa de interés bancario, en porcentaje 12Cuotas semestrales para pago del préstamo 34,571.65Cuotas anuales para pago del préstamo 69,143.29

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99

tanto en el proceso de cocción, como en el proceso de digestión-prensado en

donde se suele tener pérdidas de aceite en fibra.

En el caso de la extractora analizada, las pérdidas de aceite en torta de prensado,

están dentro de los rangos normales, es decir, no mayor al 5% de aceite en la trota

de prensado. Bajo éstas condiciones sería real un incremento del porcentaje de

extracción hasta valores de 23%, siempre y cuando se sigan las especificaciones

dadas por las industrias fabricantes de éstos equipos.

• El incremento del porcentaje permitirá obtener mayor cantidad de aceite por

tonelada de materia prima y evidentemente mayores ingresos por ventas.

Adicionalmente, se tendrá un ahorro en el consumo del agua y vapor utilizados en

el proceso productivo. Se habla de un ahorro de hasta 50 %. Del análisis del

balance de masa y energía de la extractora, se pudo determinar que el consumo de

agua, clarificación y recuperación de aceite es:

Tabla 3.25: Consumo de vapor en el proceso de clarificación

Ton H2O consumidas / Ton racimos Ton H2O consumidas / día0.515 22.7

Nota: La cantidad de agua se refiere al consumo de vapor y de agua como tal

• Se ha realizado el análisis de ésta opción de mejora, teniendo en cuenta que el

aislamiento térmico se ha llevado a cabo.

En base a éstas consideraciones, se realizó el correspondiente análisis económico:

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Tabla 3.26: Análisis Flujo de caja descontado del proyecto considerando la opción de mejora: cambio de sistema de clarific

Año 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 20

Año de operación 0 1 2 3 4 5 6 7

Inversión a realizarse -170,000.00

Ingresos por ventas 106,233.60 106,233.60 106,233.60 106,233.60 106,233.60 106,233.60 106,233.60 106,233.

Costo de producción 1,001,252.37 1,001,252.37 1,001,252.37 1,001,252.37 1,001,252.37 1,001,252.37 1,001,252.37 1,001,252.37

Div. de amortización de préstamo 29,642.75 29,642.75 29,642.75 29,642.75 29,642.75 29,642.75 29,642.75 29,642

Ingresos operativos 76,590.85 76,590.85 76,590.85 76,590.85 76,590.85 76,590.85 76,590.85 76,590

Dividendos de depreciación 17,000.00 17,000.00 17,000.00 17,000.00 17,000.00 17,000.00 17,000.00 17,000

Utilidad bruta 59,590.85 59,590.85 59,590.85 59,590.85 59,590.85 59,590.85 59,590.85 59,590

Imp. a la renta (25% de utilidadbruta) 14,897.71 14,897.71 14,897.71 14,897.71 14,897.71 14,897.71 14,897.71 14,897

Participación de utilidades (15% ) 6,703.97 6,703.97 6,703.97 6,703.97 6,703.97 6,703.97 6,703.97 6,70

Flujo neto (utilidad neta) -170,000.00 37,989.17 37,989.17 37,989.17 37,989.17 37,989.17 37,989.17 37,989.17 37,989.1

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101

Tabla 3.27: Indicadores económicos de la opción de mejora: cambio de sistema de

clarificación

Indicador ValorTasa interna de retorno 18 %

Valor actual neto 39,863.63USDNota: Los valores obtenidos para la tasa interna de retorno y el valor actual neto, fueron obtenidos mediante las

fórmulas respectivas, utilizadas por el programa Microsoft Excel 2003.

La tasa interna de retorno (TIR), no posee un valor demasiado alto, de todos modos

simboliza la rentabilidad de la inversión, que si bien es cierto no es tan elevada como

en el caso anterior, no es despreciable.

El criterio delvalor actual neto (VAN), demuestra sin embargo, que se logra recuperar

la inversión, y se obtiene un beneficio económico adicional.

El retorno de la inversión, es al cabo de 10 años, es decir a largo plazo.

Es necesario mencionar que resulta beneficioso para una extractora el procesar la

mayor cantidad de fruta por día en cuanto les sea posible. El sistema de centrifugado

para reemplazar a la clarificación tradicional, rinde mejores resultados en extractoras

que logran disminuir los costos de producción, y sobretodo en aquellas que logranprocesar cantidades superiores a las 1200 Toneladas de fruta por mes. Sería

beneficioso para la extractora, que a la par de implementar ésta opción de mejora, se

preocupe por recuperar los proveedores de fruta que perdió durante el año anterior, los

mismos que le permitían procesar cantidades mayores a las 1300 toneladas de fruta

por mes. Si se logra llegar a dichas cantidades de fruta procesadas por mes, se podrán

obtener bajo dichas condiciones mejores resultados que darán indicadores económicos

como los mostrados en la Tabla 3.28:

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103

CAPÍTULO 4: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

• El grado de madurez de la fruta incide en el porcentaje de acidez del aceite que se

obtienedurante el proceso productivo.

• La acidez, el porcentaje de humedad y el porcentaje de insolubles deben ser,

respectivamente, menores a 3.5%, 0.2%, y 0.1% para que el proceso pueda

considerarse eficiente

• El consumo de agua, que es igual a 0.5 toneladas/tonelada de racimo, podría

reducirse a la mitad, si se implementara la tecnologíapropuesta.

• Las pérdidas de calor son de alrededor de2 X 105 Kcal/h durante el verano y 6 x 106

Kcal/h, durante el invierno.

• Las pérdidas de calor alargan el proceso de cocción en 20 minutos

aproximadamente

• Para que el sistema de clarificación propuesto sea rentable es necesario procesar

más de 1200 toneladas de fruta por mes

• Se recomienda aislar térmicamente los autoclaves, el distribuidor de calor, el

caldero y la tubería de distribución de vapor para disminuir las pérdidas de calor

en del proceso productivo,

• Se recomienda la implementación de un sistema de clarificación continuo como el

propuesto en las páginas..... paraaprovechar la calidad de la frutaque recibela

extractorapara incrementar el porcentaje de extracción de 21% a 23%

Con formato

Con formato

Con formato

Con formato

Con formato

Con formato

Con formato: Numeración yviñetas

Con formato

Con formato

Con formato

Con formato

Con formato

Con formato

Con formato

Con formato


Eliminado: <#>La auditoría

Eliminado: ¶

Eliminado: <#>Es de suma

Eliminado: ¶

Eliminado: (véase páginas....)¶

Eliminado: Es importante

Eliminado: .

Eliminado: (ver páginas...)¶

Eliminado: <#>La generación de

Eliminado: ¶

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Eliminado: Se recomienda aislar

Eliminado: Las

Eliminado: las pérdidas de calor

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Eliminado: proceso

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Eliminado: productivo,¶

Eliminado: ¶

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Eliminado: <#>Es necesario

Eliminado: ¶Eliminado: debe

Eliminado: de la mejor forma

Eliminado: con la que cuenta

... [4]

... [5]

... [6]

... [7]

... [8]

... [18]

... [9]

... [10]

... [2]

... [11]

... [20]

... [15]

... [1]

... [12]

... [19]

... [22]

... [17]

... [13]

... [21]

... [14]

... [16]

... [23]

... [3]

... [24]

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104

• Se recomienda evaluar a diario los índices: de acidez, de humedad, y de

insolubles, así como la cantidad de producto terminado y materia prima

almacenados,

• Se recomiendamantenerrelacionescordiales con el personalde proceso, porque

de ellos depende, en gran medida,la implementaciónexitosa del Plan de

Producción Más Limpia.

• Se recomienda que se reemplace el tractor con que se cuenta en la extractora,

básicamente porque se ha convertido en una fuente de gasto significativa en el

proceso productivo, por su alto costo de mantenimiento y porque en ocasiones

provoca que el proceso de carga de autoclaves tenga que ser realizado

manualmente, evitando que se explote al máximo la capacidad de producción de

la empresa.

• Se recomienda también un reemplazo de los dos autoclaves de 8 toneladas de

capacidad con los que se cuenta, puesto también cumplieron su tiempo de vida

útil, y al operar bajo presiones de 40 psi, resultan ser un verdadero peligro para los

trabajadores de la planta, e incluso para las mismas instalaciones de la extractora

• Finalmente se debería invertir más en la seguridad del personal que trabaja en

planta. Al no poseer las garantías necesarias como ropa de trabajo adecuada,

protección visual como gafas, protección auditiva, guantes y extintores colocados

estratégicamente, es lógico esperar que el trabajador esté desmotivado y temeroso

Con formato: Sangría:Izquierda: 0 cm, Tabulaciones:0.63 cm, Lista con

tabulaciones + No en 1.88 cm


Con formato

Con formato

Con formato

Con formato

Con formato

Eliminado: <#>. Al poseer unavariedad de fruta con altocontenido de aceite resultaimportante incrementar laeficiencia de los procesos declarificación y recuperación deaceite. En ese sentido, laimplementación de un sistema declarificación continuo como elpropuesto, permitiría un

Eliminado: <#>¶

Eliminado: <#>Es necesario

Eliminado: <#>procesar

Eliminado: <#>cantidades

Eliminado: <#>más de

Eliminado: <#>las

Eliminado: <#>1200

Eliminado: <#>Toneladas

Eliminado: <#>toneladas de

Eliminado: <#>, que permitan

Eliminado: <#> ¶

Eliminado: <#>Es importante

Eliminado: ¶

Eliminado: <#>Uno de los

Eliminado: <#>Se recomienda

Eliminado: <#>recomienda

Eliminado: <#>evaluar a diario

Eliminado: <#>periódicas, luego

Eliminado: ¶

Eliminado: Es

Eliminado: recomendable

Eliminado: una relación

Eliminado: que trabaja en el

Eliminado: productivo

Eliminado: son

Eliminado: los que conocen más

Eliminado: un

Eliminado: ¶

Eliminado: <#>Se recomienda

Eliminado: <#>¶

... [34]

... [29]

... [28]

... [27]

... [26]

... [36]

... [25]

... [37]

... [31]

... [39]

... [30]

... [40]

... [33]

... [41]

... [32]

... [42]

... [38]

... [43]

... [35]

... [44]

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105

de trabajar, lo cual le impide poner toda su atención en el proceso productivo, lo

cual suele ser causa de que un proceso productivo se vuelva lento e ineficiente.

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108

BIBLIOGRAFÍA

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AMBIENTE (PNUMA); Febrero 1999; “Producción Más Limpia”; Primea

edición español;

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palm) inresponse to localized markets in South-Eastern Ghana, West Africa”;

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[3] FAO; “Small-scale palm oil processing in Africa”;

http://www.fao.org/documents/show_cdr.asp?url_file=/docrep/005/y4355e/y4

355e00.htm (21/11/2005)

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http://www.uga.edu/fruit/oilpalm.htm (17/08/2005)

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[14] NATIONAL LIBRARY OF MEDICE AND THE NATIONAL INSTITUTES

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cats”;

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=PubMed&l

ist_uids=11686783&dopt=Abstract (13/03/2006)

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ANEXOS

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ANEXO 1: Diagrama de implantación y Diagrama de flujo

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ANEXO 1.1: Diagrama de implantación

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ANEXO 1.2: Diagrama de flujo del proceso de extracción de aceite rojo de palma

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115

ANEXO 2: Cálculo de balances de masa y energía

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116

ANEXO 2.1 BALANCE DE MASA DEL PROCESO PRODUCTIVO

1. Sistema de cocción por autoclaves.-

Corriente C:

En la piscina de recuperación PR-1, se recogen 27.2 m3 de efluente de las autoclaves

(capacidad total de la piscina), cuando se han procesado 88 toneladas de racimos de

fruta, de tal modo que 1 tonelada de racimos:

3327.21 0.31

88mTon racimos m

Tonracimos∗ =

La densidad calculada para dicho efluente es de0.95 ton/m3 así:

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117

3 30.950.31

0.295

Masa Densidad Volumen

Ton Masam m

TonCorrienteC Tonracimos

=

=

=

El aceite recuperado de la piscina PR-1 es de 100 Kg por piscina llenada de tal modo

que:

11001000% 100

25.84

% 0.34%

% 99.66%

TonKg AceiteKg AceiteencorrienteC

Ton

AceiteencorrienteC

Agua

∗

= ∗

=

=

Corriente B:

Se procedió a pesar racimos de fruta al azar antes de la cocción, se los marcó y

procedió a la cocción, para poder conocer la ganancia de peso por absorción de agua

obteniendo:

Peso antes de la cocción: 15 Kg

Peso después de la cocción: 20 Kg

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118

Se observó que la ganancia en agua era de 5 Kg por racimo, de tal modo que:

20

15

5

% 75%

% 25%

Pesoracimococinado Kg

Peso de granos de fruta raquis Kg

Peso de agua Kg

Granos Raquis

Agua presente

=

+ =

=

+ =

=

Para determinar la cantidad de agua en la corriente:

100 25* 0.3375 100

1 0.33 1.33

Tondecorriente B Tonde agua Tonde aguaTon racimos Tondecorriente B Tonracimos

TonCorriente B Ton racimos ton de aguaTonracimos

=

= + =

Corriente V:

2 2

02

0.33 0.294

0.624 (130 )

H O H OV B C

V Ton Ton

TondeH OV C Tonracimos

= +

= +

=

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119

Determinación de la composición de los racimos:

Conociendo que:

Peso antes de la cocción: 15 Kg

Peso después de la cocción: 20 Kg

Se observó que la ganancia de agua durante el proceso de cocción era de 5 Kg de

Agua por racimo. Adicionalmente se pesó un mismo volumen (Caneca de 18.927 lt.),

con granos de fruta antes y después del proceso de cocción, de tal modo que se

obtuvo:

Peso de granos de fruta antes de la cocción: 13 Kg

Peso de granos de fruta después de la cocción: 16 Kg

Gracias a éste análisis se obtuvo que la ganancia en agua por parte de los granos de

fruta fue de 3 Kg. En porcentaje el agua en la fruta cocida representa el 18.75%, si

relacionamos peso de agua y peso total de granos de fruta.

Adicionalmente cuando se cocinó el racimo entero y se sometió al proceso de

desgranado se pudo obtener:

20

sin 6.8

20 6.8 13.2

Peso de racimo Kg

Pesoderacimo fruta Kg

Pesode granos Kg

=

=

= − =

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120

De tal modo que:

22

18.7513.2 * 2.5100

Kg H OKg de granos de fruta Kg de H O presentesenlos granosKgdegranos de fruta=

Es decir que de los 5 Kg que gana el racimo durante la cocción, 2.5 Kg de agua van a

los granos de fruta y 2.5 Kg van al racimo sin fruta. Se deduce entonces que:

20

sin 4.3

10.7

5

Pesoderacimococido Kg

Pesoderacimo fruta Kg

Pesode granos Kg

Peso de agua Kg

=

=

=

=

De tal modo que podemos calcular la composición de un racimo de fruta de la

siguiente manera:

15

sin 4.3

10.7

10.7% *100 71.3%15

4.3% sin *100 28.7%15

Pesoderacimonococido Kg

Pesoderacimos fruta Kg

Pesode granos Kg

Kg granosGranosKg racimo

Kg granos Racimo frutaKg racimo

=

=

=

= =

= =

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121

Mientras que la composición del racimo cocido será:

20

sin 6.8

13.2

13.2% *100 66%20

6.8% sin *100 34%20

15% *100 75%20

5%

Pesoderacimonococido Kg

Pesode racimo fruta Kg

Pesode granos Kg

Kg granosGranosKg racimo

Kg granos Racimo frutaKg racimo

Kg granosFrutaKg racimo

Kg gra Agua

=

=

=

= =

= =

= =

= *100 25%20

nosKg racimo

=

Quedando definidas las corrientesF y B.

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122

2. Sistema de desgranado.-

Corrientes Fr y R:

661.33 * 0.878 ( )100

341.33 * 0.452100

Tongranoscocinados TongranoscocinadosTonracimoscocinados Fr Tonracimoscocinados Tonracimoscocinados

Ton granos cocinados Ton granos cocinaTonracimoscocinadosTonracimoscocinados

=

= ( )dos RTonracimoscocinados

Así las corrientes serán:

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124

Corriente V1:

Para éste cálculo se conoce que el vapor tiene temperatura de 130 ºC. Adicionalmente

se puede aproximar, que la temperatura de la corrienteFr es de 30 ºC. Se hace ésta

suposición porque la fruta que sale del proceso de desgranado se almacena

temporalmente, para luego ser transportado por un sistema de cangilones hasta los

digestores. Éste proceso de transporte permite que los granos de fruta cocidos,

disminuyan su temperatura.

Si aplicamos los principios básicos de transferencia de calor, podemos afirmar lo

siguiente:

130º* * *granos granos vapor C

Calor ganado por los granos Calor cedido por elvapor

m Cp T m Lp

=

∆ = −

Es también conocido que el calor específico (Cp) de una sustancia, es función de la

temperatura, y una variación en la misma provoca cambios en la capacidad calórica.

No se cuenta con datos de capacidad calórica de la fruta de la palma africana. Es

necesario entonces realizar otra aproximación.

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125

La composición de la fruta de la palma africana, es función de su variedad como se

pudo observar en el Capítulo 1. En éste caso para la variedad tenera1 se sabe que:

% 25%

% 14%

% 61%

Aceite

Palmiste

Fibra

=

=

=

Asumimos que Fibra + Palmiste son celulosa en su mayoría, por lo que la capacidad

calórica de ésta mezcla será la de la celulosa. Para aceites vegetales se tiene laexpresión siguiente2:

1 Valor estándar usado a nivel mundial para fruta tenera [4], [5], [6]2 Ecuación tomada de Perry, “Perry´s Chemical Engineer´s Handbook”; Sixth Edition, pg 3-146, tabla 3-205

( )15º

25º

Cal ACp B t gr C d

A y B Coeficientestabulados

d densidad aceite a C

t Temperatura deseada

= + −

=

=

=

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126

Los valores obtenidos de Cp, para la celulosa y el aceite rojo de palma, no varía en el

rango de temperatura bajo el cual se está trabajando (130ºC y 30ºC).

Tabla A2-1 : Capacidades calóricas de compuestosCompuesto Cp [cal/gr ºC]

Celulosa 0.32Aceite 0.5

Nota: Datos tomados de Perry, “Perry´s Chemical Engineer´s Handbook”; Sixth Edition, pg 3-146, tabla 3-205

De tal modo que la capacidad calórica de la fruta será:

(0.25*0.5 0.75*0.32)º

0.37º

fruta aceite aceite celulosa celulosa

i

fruta

fruta

Cp X Cp X Cp

X Fracciónen peso

CalCpgr C

CalCpgr C

= +

=

= +

=

Cumpliendo con el balance calórico, se tendrá:

130º

6130º

* * *

2.174*10 519.35

0.878 *0.37 *(30 130)º *519.35º

0.063

granos granos vapor C

C

vapor

vapor

m Cp T m Lp

J Cal LpKg gr

ton fruta Cal CalC mtonracimos gr C gr

tonvapor mtonracimos

∆ = −

= =

− = −

=

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127

De tal modo que:

Con un balance de masa en la prensa se tendrá:

0.941 2 0.504 0.562

2 0.125

toncolada tontorta prensa tonlicor prensacorrienteV ton racimos tonracimos ton racimos

tonvapor corrienteV tonracimos

+ = +

=

Las corrientes serán:

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129

Corriente F y Corriente Agua:

La capacidad de los tanques de clarificación es de 15.5 Ton de licor de prensa + agua,

por cada 16 toneladas de fruta procesada, es decir:

15.5 0.96816

Ton licor prensa Ton licor prensaTon racimos Ton racimos

=

La corriente de agua será:

22 0.968 0.562

22 0.406

Tonlicor prensa H O Tonlicor prensaCorriente H OTon racimos Ton racimos

Ton H OCorriente H OTonracimos

+= −

=

Corriente P:

20.0065 0.21 0.217Ton H O Ton aceite Ton aceiteTon racimos Ton racimos Ton racimos

+ =

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130

Corriente D:

0.968 0.217

20.751

F A P D

Tonlicor prensa Ton aceite D Tonracimos Tonracimos

Ton H O lodos DTonracimos

+ = +

= −

+=

Corriente R3:

0.1 0.0011388

Ton aceite Tonaceite

Tonracimos Ton racimos=

Corriente E2:

2 3

22 0.00113 0.751

22 0.752

E R D

Ton aceite Ton H O lodosE Tonracimos Ton racimos

Ton aceite H O lodosE Tonracimos

= +

+= +

+ +=

Corriente R2:

0.2 2* 0.00142 144

Tonaceite piscinas Tonaceite piscinas Tonracimos Tonracimos

=

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131

Corriente E3:

3 2 2

23 0.752 0.0014

23 0.753

E E R

Tonaceite H O lodos TonaceiteE Ton racimos Tonracimos


= +

+ += +

+ +=

Corriente R1:

0.5 0.06258

Ton aceite TonaceiteTonracimos Tonracimos

=

Corriente E1:

1 1 3

21 0.0625 0.753

21 0.815

E R E

Tonaceite Tonaceite H O lodosE Tonracimos Ton racimos


= +

+ += +

+ +=

Se definen de éste modo todas las corrientes:

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132

ClarificaciónCapacidad:

15.5 Ton / 16 Ton racimosRecuperación

Piscinas desediemntación

Recuperación final

Corriente F0.562 Ton licor de prensa / Ton racimos

130ºC

Corriente P0.217 Ton aceite+H2O / Ton racimos

3% humedad90 ºC Corriente R1

0.0625 Ton Aceite / Ton racimos

Corriente E10.815 Ton aceite +

H2O + lodos / Ton racimos

Corriente E30.753 Ton aceite +

H2O + lodos / Ton racimosCorriente R20.0014 Ton Aceite / Ton racimos

Corriente E20.752 Ton aceite + H2O + lodos / Ton racimos

Corriente D0.751 Ton H2O + lodos / Ton racimos

Corriente R30.00113 Ton Aceite / Ton rac imos

Corriente Agua0.406 Ton H2O / Ton racimos

25 ºC

5. Sistema de secado.-

Mediante ésta operación, se procura que el aceite rojo extraído tenga una humedad de

0.2% o menos, por lo tanto el balance de masa sería:

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133

Con un balance de agua en el sistema se puede definir la cantidad de agua evaporada:

2 2 2

2

2

* *

2 20.03*0.217 0.002*0.2104

20.00608

evap

evap

evap

H O H O H O

H O

H O

X Corriente F Corriente X Corriente P

Ton H O Ton H OCorrienteTonracimos Ton racimos

Ton H OCorrienteTonracimos

= +

= +

=

6. Sistema rompetortas – ciclón.-

Del proceso de prensado, se obtiene una torta de prensado, la misma que contiene

fibra y palmiste. Como se observó en el Capítulo 1, existe un rompetortas, el mismo

que se encarga de desintegrar la torta formada en el prensado.

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134

La mezcla fibra y palmiste pasan por un sistema de separación mecánico, el palmiste

se almacena y la fibra pasa al ciclón para luego ser transportada hasta el caldero para

su incineración, como sustituto de combustibles como diesel, bunker o gasolina.

Una pequeña cantidad de palmiste es quemada en el caldero, para evitar una

combustión muy rápida de la fibra. Incluso en ocasiones se alimenta una pequeña

cantidad de racimos sin fruta.

El palmiste quemado en el caldero es de aproximadamente 1% del total de palmiste

obtenido. Considerando éstos detalles, se tendrá:

Rompetortas

Corritente F

Corriente MMezcla fibra + palmiste

Compresor

Corriente PtPalmiste

Ciclón

Fibra + aire

Aire limpio de partículas

Caldero

Corriente AFibra para quemar

Compresor

Almacenamientode

palmiste

Corriente P8.3 Ton palmiste/ 100 Ton racimos

Corriente QPalmiste

para quemar 1% Corriente P

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135

Corriente P:

8.30.083100

Ton Palmiste Ton PalmisteTon racimos Ton racimos=

Corriente Q:

1%

0.01*.083 0.83

CorrienteQ CorrienteP

Ton Palmiste Kg PalmisteCorrienteQTon racimos Ton racimos

=

= =

Corriente Pt:

0.083 0.00083

0.084

Corriente Pt Corriente P CorrienteQ

Ton Palmiste Ton PalmisteCorrientePt

Ton racimos Tonracimos

Ton PalmisteCorrientePt Tonracimos

= +

= +

=

Corriente A:

Se sabe que de 1 tonelada de racimos se extrae actualmente en la extractora:

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136

21100

8.4100

Ton Aceite AceiteTonracimos

TonPalmistePalmisteTonracimos

=

=

De tal modo que para la fibra se tendrá:

21 1* 0.294100 0.713

8.4 1* 0.117100 0.713

1 0.294

Ton Aceite Tonracimos Ton Aceite AceiteTonracimos Ton granos Ton granos

Ton Palmiste Tonracimos Ton PalmistePalmisteTon racimos Ton granos Ton granos

Fibra Ton granos Tonaceite

= =

= =

= − 0.117

0.589

Ton palmiste

Ton fibraFibraTon granos

−

=

La composición de la fruta será:

% 29.4%% 11.7%% 58.9%

AceitePalmisteFibra

=

=

=

Así la corriente A quedará definida por:

0.7130.589 * 0.421Ton fibra Ton granos Ton fibraTon granos Tonracimos Tonracimos=

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138

ANEXO 2.2 : BALANCE DE ENERGÍA DEL PROCESO PRODUCTIVO

Es importante definir las corrientes de vapor dentro de cada bloque productivo,

porque es necesario conocer el consumo de vapor en todo el proceso productivo, así

también como los condensados generados.

1. Sistema de clarificación:

En éste caso el licor de prensa proveniente del sistema de digestión y prensado,

ingresa al proceso de clarificación con una temperatura de 60ºC. Es una corriente

líquida compuesta por aceite, agua y lodos. Teniendo en cuenta la cantidad de aceite

que se obtiene durante el proceso su composición será:

2

2

0.562

0.21

0.562 0.21

20.352

licor prensa

H O lodos

H O lodos

Tonlicor prensaCorrienteTonracimos

Tonaceite AceiteobtenidoTonracimos

Ton licor prensa Ton aceiteCorrienteTon racimos Tonracimos

Ton H O lodosCorrienteTonr

+

+

=

=

= −

+=

0.21% *100 37.3%0.562

0.352 2% 2 *100 62.7%0.562

acimos

Tonaceite Aceite Tonlicor

Ton H O lodos H O lodosTonlicor

= =

++ = =

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139

El balance calórico determina:

2 2

2 2

2

* * * * *

* *

0.373*0.5 0.º

licor prensa licor prensa H O H O vapor vapor

licor prensa aceite aceite H O H O

licorprensa

Calorganado porellicor prensa Calor ganado porH O Calorcedido porel vapor

m Cp T m Cp T m Lp

Cp X Cp X Cp

CalCpgr C

+ =

∆ + ∆ = −

= +

= +

2

6

627*1º

0.814 3405.31º º

1 4186º º

(0.562)*3405.31 *(60 90)º (0.406)*4186 *(25 90)º *2.174 10º º

20.0722

licorprensa

H O

vapor

vapor

Calgr C

Cal J Cpgr C Kg C

Cal J Cpgr C Kg C

J J J C C m xKg C Kg C Kg

Ton H OmTonracimos

= =

= =

− + − = −

=

De tal modo que:

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140

2. Sistema de recuperación

La mezcla proveniente del sistema de clarificación que se encuentra bajo la capa de

aceite, es alimentada a éste sistema.

Del mismo modo que para la clarificación, se utiliza la composición de la corriente

que ingresa al sistema, para poder calcular su capacidad calórica, puesto que con el

balance calórico se obtendrá:

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142

0.816 Ton aceite +H2O + Lodos / Ton racimos

85 ºC

0.0075 Ton H2O / Ton racimos130ºC

0.0075 Ton vapor / Ton racimos130ºC

Recuperación


90 ºC

0.062 Ton Aceite / Ton racimos90 ºC

3. Sistema de piscinas de sedimentación.-

En éste caso el efluente del sistema de recuperación está compuesto en mayor parte

por agua, de tal modo que podemos decir que las propiedades físicas de la corriente

son las propiedades del agua sin que se cometa un error considerable. De éste modo se

tendrá:

( )

2

6

* * *

4186º

0.753 * 4186 *(80 90)º *2.174 10º

20.0145

mezcla mezcla vapor vapor

mezcla H O

vapor

vapor

Calor ganado Calor cedido porel vapor

m Cp T m Lp

J Cp CpKg C

J J C m xKg C Kg

Ton H OmTonracimos

=

∆ = −

= =

− = −

=

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143


80 ºC

0.0145 Ton H2O / Ton racimos130ºC

0.0145 Ton vapor / Ton racimos130ºC

Piscina

Sedimentadora


90 ºC

0.00135 Ton Aceite / Ton racimos90 ºC

4. Almacenamiento de aceite.-

Durante el proceso productivo, el aceite se mantiene en almacenamiento a 100 ºC, por

lo que el gasto de vapor será:

6

* * *

0.5 2093º º

0.21 *2093 *(90 100)º *2.174 10º

20.002

aceite aceite vapor vapor

aceite

vapor

vapor

Calor ganado aceite Calor cedido por elvapor

m Cp T m Lp

Cal J Cpgr C Kg C

Ton aceite J J C m xTonracimos Kg C Kg

Ton H OmTonracim

=

∆ = −

= =

− = −

=os

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144

5. Sistema de secado.-

En éste caso la corriente F está formada mayormente por aceite rojo de palma, por lo

que podemos aproximar el Cp de la corriente como si fuera el Cp del aceite, así se

tendrá:

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145

6

* * *

0.5 2093º º

0.21 *2093 *(90 130)º *2.174 10º

0.0081

aceite aceite vapor vapor

aceite

vapor

vapor

Calor ganado aceite Calor cedido por elvapor

m Cp T m Lp

Cal J Cpgr C Kg C

Ton aceite J J C m xTonracimos Kg C Kg

Tonvapor mTonra

=

∆ = −

= =

− = −

=cimos

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146

ANEXO 3: Cálculos de pérdidas de calor por convección natural y por

radiación, Cantidad de calor y de tiempo ahorrados por aislamiento de

componentes durante el proceso de cocción.

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147

Pérdidas por convección.-

1. Autoclaves:

Las pérdidas por convección se definen por la ecuación:

2

2

* *( ) ( 3 1)

[ ]

[ ]

[ ]

c c c c f

c

c

c

f

Q h A T T A

W h Coeficientedeconvecciónm K

A Áreadeconvección m

T Temperaturacaliente K

T Temperatura fría K

= − −

=

=

=

=

Área de convección:

• Autoclave de 8 toneladas de capacidad = 61.26 m2

• Autoclave de 6 toneladas de capacidad = 45.24 m2

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148

Cálculo del coeficiente de convección natural:

Es necesario definir que:

* * ( 3 2)c L h Nu Ak

= − 1

Para poder calcular el número adimensionalUn, se pueden utilizar dos expresiones:

1/4 3 9 2

1/3 9 12 3

0.53*( * ) 10 10 ( 3 3)

0.126*( * ) 10 10 ( 3 4)

Nu Gr Pr si GrPr A

Nu Gr Pr si GrPr A

= < < −

= < < −

Para los números adimensionalesGr y Pr , se tiene:

* 3 2 * 3

2 2

5

* * *( ) * * * *( ) ( 3 5)

*Pr ( 3 6)

T g L T g LGr A

Cp Ak

β β δ υ µ

µ

∆ ∆= = −

= −

1 MILLS, Anthony; “Transferencia de Calor”, 1995, Editorial IRWIN, España pg. 2652,3 Montenegro, Lucía; “Manual de Transferencia de Calor”, Ecuador; Septiembre 2000; pg. 61, Tabla Nº 24, Secciónconvección4,5 MILLS, Anthony; “Transferencia de Calor”, 1995, Editorial IRWIN, España, pg. 273

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150

Tabla A3 – 1: Datos necesarios para cálculo de números adimensionales (autoclaves)1

Propiedad Autoclaves de 8toneladas

Autoclaves de 6toneladas

Tpared[ºC] 130 130Tambiente[ºC] 25 25

Tfilm [ºC] 77.5 77.5L* [m] = diámetro 0.75 0.8

∆T [K] 105 105δ [Kg/m3] 1.012 1.012

β [K-1] = 1/ Tfilm 2.85E-3 2.85E-3µ [Kg/ms] 20.54E-6 20.54E-6

Cp [J/Kg K] 1007 1007k [W/mK] 0.03 0.03

Pr 0.69 0.69

2. Distribuidor de vapor:

Del mismo modo que para las autoclaves, se requiere de las propiedades físicas del

aire, evaluadas a Tfilm

Tabla A3 – 2: Datos necesarios para cálculo de números adimensionales(distribuidor)2

Propiedad Distribuidor de vaporTpared[ºC] 135

Tambiente[ºC] 25Tfilm[ºC] 80L* [m] = diámetro 0.92

∆T [K] 160δ [Kg/m3] 1.003

β [K-1] = 1/ Tfilm 2.83E-3µ [Kg/ms] 2.066E-5

Cp [J/Kg K] 1007k [W/mK] 0.03018

Pr 0.69

1,2 MONTENEGRO, Lucía; “Transferencia de calor I”; Ecuador; Septiembre 2000, pg. 11; tabla 14: propiedades térmicas degases

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151

Con el uso de las ecuaciones A3-1hasta A3-6 , se calculan las pérdidas de calor porconvección

3. Tubería proveniente del caldero hasta las autoclaves:

Se procede del mismo modo que para los dos casos anteriores con los siguientes datos

Tabla A3 – 3: Datos necesarios para cálculo de números adimensionales (tubería)1

Propiedad TuberíaTpared[ºC] 137.4

Tambiente[ºC] 25Tfilm[ºC] 81.2

L* [m] = diámetro 0.0762∆T [K] 112.4

δ [Kg/m3] 0.99β [K-1] = 1/ Tfilm 2.82E-3

µ [Kg/ms] 2.07E-5Cp [J/Kg K] 1007k [W/mK] 0.0302

Pr 0.69

Pérdidas por radiación.-

Para el cálculo de pérdidas por radiación se tiene la siguiente expresión:

4

2 4

2

* * * *( ) ( 3 7)

[ ]

[ ]

[ ]

r r e F c f

r

e

F

c

f

Q A F F T T A

W Constantede StephanBoltzmann=5.67E-8m K

A Áreaderadiación m

F Factor deemisividad

F Factor de forma

T Temperaturacaliente K

T Temperatura fría K

σ

σ

= − −

=

=

=

=

=

=

1 MONTENEGRO, Lucía; “Transferencia de calor I”; Ecuador; Septiembre 2000, pg. 11; tabla 14: propiedades térmicas degases

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152

Pérdidas por refrigeración de agua lluvia

Se procede de igual manera que para las pérdidas por convección, con las mismasexpresiones.

Tabla A3 – 4: Datos necesarios para cálculo de números adimensionales (autoclaves)1

Propiedad Autoclaves de 8toneladas

Autoclaves de 6toneladas

Tpared[ºC] 130 130Tambiente[ºC] 15 15

Tfilm [ºC] 72.5 72.5L* [m] = diámetro 0.75 0.8

∆T [K] 115 115δ [Kg/m3] 963.15 963.15

β [K-1] = 1/ Tfilm 2.89E-3 2.89E-3µ [Kg/ms] 25.3E-4 25.3E-4

Cp [J/Kg K] 1804 1804k [W/mK] 0.125 0.125

Pr 35.8 35.8

Calculo del calor ahorrado por aislamiento:

Según la ecuación 3.2 :

1* ln2

Tc Tf qren

kL rin númerodecapas deaislante

π

−=

=

1 MONTENEGRO, Lucía; “Transferencia de calor I”; Escuela Politécnica de Ecuador; Ecuador; Septiembre 2000, pg. 11; tabla14: propiedades térmicas de gases

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153

Y teniendo en cuenta los siguientes datos:

Tabla A3 – 5: Datos necesarios para cálculo de ahorros de calor

Parámetro Autoclaves8 Ton 6 Ton

Distribuidor devapor

Tubería devapor

Tc [ºC] 130 130 135 140Tf [ºC] 25 25 25 25

k [Kcal / m h ºC] 0.058 0.058 0.058 0.058re (m) 0.83 0.87 0.51 0.178ri (m) 0.75 0.8 0.46 0.0381L (m) 13 9 2.45 25

n 3 3 2 1

El calor y la energía ahorrados por el aislante serán:

Tabla A3 – 6: Calor, energía y dinero ahorrado por el aislamiento de los componentes

ComponenteCalor ahorrado

[Kcal / hr]Energía

ahorrada[Kcal]

USDahorrados

por día

USDahorradospor año

Tubería 693.2 804.11 0.15 46.5Distribuidor 476.00 552.16 0.11 32.60

(2) Autoclave (8 Ton capacidad) 3,272.00 3,795.52 0.72 224.09(1) Autoclave (6 Ton capacidad) 1,367.00 1,585.72 0.30 93.62

TOTAL 5,808.2 6,737.51 1.27 396.81

Cálculo de tiempo ahorrado durante el proceso de cocción por aislamiento de

componentes.-

Es necesario mencionar que la cubierta de los autoclaves con techo de zinc deberá ser

realizada, si se quiere tener buenos resultados con el aislamiento térmico propuesto.Las planchas de zinc necesarias para la cubierta ya se encuentran adquiridas, solo se

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154

necesita su instalación. Bajo éste criterio se puede estimar el tiempo ahorrado durante

el proceso de cocción, de la siguiente manera:

vapor

•

vapor perdido

6 vapora140ºC

Para6 toneladasde fruta:Kcal

(1)Calor para cocción =1,798,857.54h

Parahallar el nuevo tiempo de cocción consideramos:

Calor para cocción = Lp * m +Q J Lp =2.145*10Kg

Calor para cocción = 6 3

vapor cocción

6 5

cocción

J Kg vapor 2.145*10 * 0.624*10 *6 +158.34 KW Kg Tonderacimos*t

8.03*10 KJ Calor para cocción = +5.7*10t hKcalCalor ahorrado por aislamiento=5,808.2

h(2)Calor para cocción luego del aislami

ento propuesto=Calor para cocción- Calor ahorradoKcal Kcal(2)Calor para cocción con aislamiento=1,798,857.54 -5,808.2

h hKcal(2)Calor para cocción con aislamiento=1,793,049.34

h Igualando(1)con(2)

1,793,049.34

[ ]

6 5

cocción

6 6

cocción

cocción

Kcal 4.186 KJ 8.03*10 KJ * = +5.7*10h 1Kcal t h

KJ 8.03*106.93*10 = KJ h t

t =1.158 h

Los tiempos de cocción se encontraban entre 1 hora 20 minutos y 1 hora 10 minutos.

El ahorro en tiempo de cocción será:

cocción sinaislamiento

cocción aislamiento

t 1.33h (1hora 20 minutos)

t 1.158 h (1hora 10 minutos) Ahorro en tiempo de cocción = 10 minutos

−

−

=

=

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156

Tabla A4-1: Precios oficiales de tonelada de aceite rojo de palma, año 2005Mes del año Precio USD / Ton Aceite **

Enero 468Febrero 462Marzo 446Abril 489.5Mayo 453Junio 445Julio 456Agosto 456Septiembre 459

** Precio oficial de aceite rojo de palma con 3.5% de acidez, 0.1% de humedad y 0.1% insolublesFuente: Boletines oficiales de la Asociación Nacional de Cultivadores de Palma Africana (ANCUPA)

Tabla A4-2: Precios oficiales de tonelada de palmiste, año 2005

Mes del año Precio USD / Ton palmiste**Enero 37Febrero 37Marzo 37Abril 37Mayo 37Junio 37Julio 37Agosto 32Septiembre 32

** Precio oficial de palmisteFuente: AGROINSA

Tabla A4-3: Precios de tonelada de palma africana, año 2005

Mes del año Precio USD / Ton Fruta**Enero 93.5Febrero 94.86Marzo 75.82Abril 83.215Mayo 77.01Junio 75.65Julio 77.52Agosto 77.52Septiembre 78.03** Precio oficial de palma africana variedad tenera

Fuente: Boletines oficiales de la Asociación Nacional de Cultivadores de Palma Africana (ANCUPA)

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158

ANEXO 5.1: Control de producción diaria

HOJA DE CONTROL DE PRODUCCIÓN DIARIA

FECHA:__________

1. Nivel de aceite en los tanques de almacenamiento:

Tanque 1 Tanque 2 Tanque 3

Inicial: (m) ________ _________ _________ Hora:______

Final: (m) ________ _________ _________ Hora:______

2. Aceite en recuperación:

Tanques de Secado: (aprox.) __________ Ton

Piscinas de recuperación: (aprox.) __________ Ton

3. Nivel de palmiste en cuarto de almacenamiento:

Inicial: (escala)__________ Hora: ______

Final: (escala)__________ Hora: ______

4. Cantidad de fruta en patio:

Inicial: (aprox.) __________ ollas Hora: ______

Final: (aprox.) __________ ollas Hora: ______

Ollas trabajadas en el día: _________

Elaborado por: ______________

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159

ANEXO 5.2: Control de pedidos de suministros, combustibles y lubricantes

PEDIDOS DE SUMINISTROS, LUBRICANTES Y COMBUSTIBLES

FECHA DESCRIPCIÓN PEDIDO POR AUTORIZADO POR

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160

ANEXO 5.3: Control de proceso de cocción de materia prima

CONTROL DE AUTOCLAVES

HORA DE

FECHA OLLA Nº INICIO DE COCCIÓN FINAL DE COCCIÓN

_______________________Firma del Responsable

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161

ANEXO 5.4: Formulario de informe de producción mensual

INFORME DE PRODUCCIÓN MENSUAL

ITEM CANTIDADFruta comprada (Ton)Fruta procesada (Ton)Ollas TrabajadasAceite Despachado (Ton)Aceite Recibido (Ton)Aceite Producido (Ton)Palmiste despachado (Ton)Palmiste recibido (Ton)% De extracción de aceite ( recepción)% De extracción de aceite (producción)% De extracción de palmiste

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ANEXO 5.5.1: Gráfico para conocer la cantidad de aceite rojo de primera calidad en tanques de almacenamiento

Cantidad de aceite rojo de primera calidad en almacenamiento

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 4

Toneladas de aceite almacenado

N i v e l d e a c e i t e e n

t a n q u e ( m )

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ANEXO 5.5.2: Gráfico para conocer la cantidad de aceite rojo de segunda calidad en tanques de almacenamiento

Cantidad de aceite rojo de segunda calidad en almacenamiento

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Toneladas de aceite almacenado

N i v e l d e a c e i t e e n

t a n q u e ( m )

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164

ANEXO 6: Capacidades de tanques metálicos de la extractora

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165

Tabla A6-1: Capacidades de tanques metálicosCantidad Tanque Volumen (m3) Masa (ton)

2 Aceite de primera 45.75 43.69

1 Aceite de segunda 23.4 22.353 Clarificación pequeños 4.7 4.52 Clarificación grandes 6.8 6.58 Secadores 1.05 12 Recuperación pequeños 9.64 9.21 Recuperación grande 15.88 15.161 Digestor pequeño 2.07 1.971 Digestor grande 2.41 2.32 Piscinas de sedimentación 39.21 37.441 Tanque pulmón 4.73 4.5

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166

GLOSARIO

% de extracción.-Relación matemática definida por la expresión:

( )% *100( )

Aceite producido TonExtracción Materia primautilizada Ton

=

% de humedad.-Definida como la cantidad de agua presente en el aceite, expresada

matemáticamente por la relación:

% *100 Agua contenida enmuestradeaceite Humedad Muestradeaceiteanalizada

=

% de acidez.- Parámetro que define la calidad de un aceite, definido por la cantidad de

ácido palmítico libre (CH 3(CH 2)14COOH ) en el aceite, y definida por la relación:

*0.1*25.6% ml deNaOH utilizado Acidezgr demuestradeaceite

=

% de insolubles.- Se define como la cantidad de impurezas o sólidos no solubles en

una muestra de aceite, se define por la expresión:

%Insolubes *100gr Sólidos presentesgr Muestradeaceite analizada

=

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167

Guías de despacho.- Documento generado por la extractora, en donde se detalla

información del aceite despachado a las industrias refinadoras de aceite. En éste

documento consta:

• Información de la industria a donde se envía el aceite (Nombre, RUC,

Dirección, Teléfono).

• Información del tanquero utilizado para el despacho (Sellos numerados en las

tapas, nombre del chofer, placas del tanquero).

• Información del aceite despachado (Peso despachado en toneladas, % de

acidez, % de humedad, % de insolubles).

% de palmiste.-Relación matemática entre la cantidad de palmiste producido y la

materia prima utilizada. Se define por la expresión:

( )% *100( )

Palmisteobtenido TonPalmiste Materia primautilizada Ton

=

Acidez.- Presencia de ácido palmítico. Parámetro que define la calidad de un aceite

comestible.

Torta de prensado.- Residuo sólido que se obtiene luego del proceso de prensado,

compuesto por fibra y palmiste.

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168

Licor de prensa.- También conocido como aceite primario. Producto líquido que

proviene del proceso de prensado y que después de pasar por el sistema de

clarificación y secado permite obtener el aceite rojo de palma.

Puntos críticos de producción.- Conocidos así en sistemas de producción limpia, a los

problemas o inconvenientes presentes dentro de un proceso productivo.

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Página 103: [1] Eliminado gg 29/05/2006 15:50:00

La auditoría inicial que se realiza en la fase inicial de un Plan de Producción Más

Limpia es tal vez la fase más importante de la aplicación del plan, puesto que

permite al grupo de trabajo, tener una muy buena idea de cómo se está manejando elproceso productivo, y sus respectivos subprocesos. El balance de masa y energía se

convierte entonces en la herramienta más importante para que la auditoría inicial sea

exitosa, puesto que permite observar las pérdidas energéticas, pérdidas de aceite,

zonas donde se afecta la calidad del producto, excesos en el consumo de agua, y

demás problemas que se pueda tener durante el proceso de extracción.

Página 103: [2] Con formato CIQ 31/05/2006 11:38:00

Color de fuente: NegroPágina 103: [3] Eliminado gg 29/05/2006 15:58:00

Es de suma importancia realizar un control minucioso de la fruta que ingresa al proceso

productivo, especialmente del grado de madurez, puesto que el porcentaje acidez del

aceite que se obtiene dependerá en gran parte de la condición en que llega la fruta

Página 103: [4] Con formato CIQ 31/05/2006 11:38:00Color de fuente: Negro, Sin Resaltar


Sangría: Izquierda: 0 cm, Tabulaciones: 0.63 cm, Lista con tabulaciones + No en 1.88cm


Fuente: Sin Negrita, Color de fuente: Negro, Sin ResaltarPágina 103: [7] Con formato CIQ 31/05/2006 11:39:00

Fuente: Sin NegritaPágina 103: [8] Con formato CIQ 31/05/2006 11:39:00

Fuente: Sin NegritaPágina 103: [9] Con formato CIQ 31/05/2006 11:39:00

Fuente: Sin Negrita, Color de fuente: NegroPágina 103: [10] Con formato CIQ 31/05/2006 11:38:00


Es importante controlar rigurosamente los parámetros de acidez, humedad e insolubles

presentes, porque permiten determinar las fallas e ineficiencias de los distintos

bloques de producción del proceso productivo

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La generación de vapor en una industria extractora de aceite rojo de palma es

fundamental para el proceso productivo. A pesar de que existen nuevas tecnologías

como la centrifugación, para ahorrar el consumo de agua y vapor en la recuperacióndel aceite rojo de palma, sigue siendo indispensable tanto para el sistema de

autoclaves como para la digestión y prensado de la fruta.


Sangría: Izquierda: 0 cm, Con viñetas + Nivel: 1 + Alineación: 1.25 cm + Tabulacióndespués de: 1.88 cm + Sangría: 1.88 cm, Tabulaciones: 0.34 cm, Lista contabulaciones + No en 1.88 cm

Página 103: [14] Eliminado CIQ 31/05/2006 11:32:00

Se recomienda aislar térmicamente los autoclaves, el distribuidor de calor, el caldero y

la tubería de distribución de vapor para disminuir


productivo,



Página 103: [17] Cambio gg 29/05/2006 16:18:00

Numeración y viñetas con formatoPágina 103: [18] Cambio CIQ 31/05/2006 11:34:00

Numeración y viñetas con formatoPágina 103: [19] Con formato CIQ 31/05/2006 11:40:00

Sangría: Izquierda: 0 cm, Con viñetas + Nivel: 1 + Alineación: 1.25 cm + Tabulacióndespués de: 1.88 cm + Sangría: 1.88 cm, Tabulaciones: 0.63 cm, Lista contabulaciones + No en 1.88 cm


no son despreciables,205,780.8,909,033.60por lo que resulta importante realizar

trabajos de aislamiento térmico, para evitar que el proceso de cocción tenga que

realizarse por tiempos prolongados, que eviten el procesamiento de una mayor

cantidad de fruta por día.



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Es necesario proteger los autoclaves con una cubierta, para evitar que las pérdidas

de calor durante las épocas de invierno afecten de manera considerable el proceso de

cocción. Página 103: [23] Con formato CIQ 31/05/2006 11:38:00

Fuente: Negrita, Color de fuente: NegroPágina 103: [24] Con formato CIQ 31/05/2006 11:38:00


. Al poseer una variedad de fruta con alto contenido de aceite resulta importante

incrementar la eficiencia de los procesos de clarificación y recuperación de aceite.

En ese sentido, la implementación de un sistema de clarificación continuo como el

propuesto, permitiría un incremento en el porcentaje de extracción hasta el 23% y

adicionalmente un incremento en la capacidad de procesamiento de la extractora,

siempre y cuando se cuente con la suficiente cantidad de materia prima.




Para que el sistema de clarificación propuesto (páginas ...) sea rentable es necesario


Es necesario asegurar

Página 104: [29] Eliminado CIQ 31/05/2006 11:34:00cantidades superiores a


toneladas de fruta por mes


, que permitan sea rentable el cambio del sistema tradicional de clarificación a uno de

tipo continuo. Para ello sería importante mantener la cartera de proveedores con la

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Se recomienda realizar un estudio para el aislamiento del caldero que posee la

extractora, con lo cual se aprovecharía de mejor manera el calor sensible del vapor

que se genera en él. Dado que lo problemas más críticos se encontraban durante el

proceso de cocción y durante el proceso de clarificación y recuperación de aceite, el

aislamiento del caldero sería la una opción de mejora adecuada para iniciar un

proceso de mejora continua, que seguramente beneficiaría a la extractora.


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