TODO SOBRE PALMA DE ACEITE

Transcripción

1 TODO SOBRE PALMA DE ACEITE

2 Juan Carlos Urueta, I.M. GRADESA S.A Aprovechamiento Energético del Vapor Residual de la Esterilización

3 INTRODUCCIÓN Históricamente, en el sector agroindustrial de la palma de aceite, el vapor residual de la esterilización ha sido expulsado a la atmósfera, desaprovechándose la energía contenida en él. Teniendo en cuenta la necesidad de preservar el medio ambiente y de adoptar modelos de mayor eficiencia, las estrategias de GRADESA se han orientado hacia la utilización y el uso adecuado de los recursos disponibles, en aras de optimizar la rentabilidad y de aumentar la competitividad en el mercado. Por ello, desde hace más de cuatro (4) años se implementó un sistema para recuperar la mayor parte de esa energía y emplearla para favorecer las condiciones de operación de las calderas. Los resultados obtenidos son: disminución en el consumo de combustibles fósiles, ahorro de agua en el proceso de extracción y mayor aprovechamiento de la capacidad instalada. Con base en esta experiencia, se desarrolló un modelo de simulación que permite evaluar el impacto positivo de la aplicación de esta tecnología en empresas afines.

4 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El complejo industrial de Gradesa, conformado por 7 plantas, demanda aproximadamente kg vapor/hr. La extractora, trabaja en promedio 420 hr/mes a una capacidad de 20 Ton/hr, mientras las 2 refinerías y solventes, operan de forma continua. Lo cual obliga a utilizar combustibles fósiles de manera parcial en el tiempo fabril de la extractora y de forma total cuando ésta se encuentra en fuera de servicio, incurriendo en altos costos operacionales. Qué estrategia se puede implementar para bajar estos costos?

5 OBJETIVOS Diseñar e implementar un sistema que permita aprovechar la energía térmica del vapor de desfogue de los esterilizadores, para calentar el agua de alimentación a Calderas. Disminuir el consumo de combustibles fósiles (carbón, gas natural). Racionalizar el consumo de agua (Decreto 3102 de 1997).

6 METODOLOGÍA Se hizo una caracterización del proceso de esterilización aforando los tiempos de desfogue de los 4 esterilizadores disponibles. Se efectuó un balance energético y se calculó la cantidad de calor a ceder al agua de calderas a través de un intercambiador de pasos múltiples que había disponible. Se diseñó el sistema de bombeo para incrementar C más en el agua de alimentación de calderas. Se evaluó el resultado obtenido en 4 años: 1 sustituyendo Carbón y 3 sustituyendo Gas natural.

7 ANÁLISIS TÉCNICO Y ECONÓMICO El consumo de vapor en la esterilización es 280 Kg por cada tonelada de fruta procesada, 150 Kg se condensan y 130 Kg son expulsados a la atmósfera. Las pérdidas de calor en tanques y líneas de conducción representan un 10% de la energía contenida en el vapor residual de la esterilización. La calidad del vapor en el desfogue es del 80%. El caudal de agua que pasa por el intercambiador de calor es constante.

8 FLUJOGRAMA DEL SISTEMA DE APROVECHAMIENTO DE VAPOR RESIDUAL DE LA ESTERILIZACIÓN Esterilización (Autoclaves) Depósito de Agua Bomba Separación primaria (ciclón principal) Vapor Condensado Vapor Agua Intercambio de calor Vapor + Líquido Separación secundaria (ciclón secundario) Vapor Condensado Bomba NO Cumple con la dilución estándar? SI Agua Depósito de Agua Atmósfera Extracción Florentinos Extracción

9 SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN Y RECEPCIÓN DE AGUA SISTEMA DE DESFOGUE DE VAPOR

10 Del texto PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR DONALD Q. KERN (apéndice, tabla 7, página 921) se obtiene: PRESIÓN hf Hfg hg 40 psi Kcal/Kg 518,76 Kcal/Kg 649,89 Kcal/Kg Con una calidad del 80% la entalpía de la mezcla es: h = h f + X h fg = 131,14 + (0,8 518,76) = 546,15 Kcal kg

11 El calor cedido por la corriente de vapor es: Q = m H = 20 ton RFF 130 Kg vapor Kcal ( 546,15 131,14 ) Hr 1 ton RFF Kg vapor Q Kcal = Hr El calor cedido a la corriente de agua es: Q = m Cp T = kg RFF 1 Kcal (31 C ) Hr 1 Kg RFF C Q = Kcal / Hr

12 Datos de referencia: Poder Calorífico Valor Origen Cascarilla de palma Kcal/Kg Noel Wambeck Carbón Kcal/Kg Análisis Fisicoquímicos Gradesa Gas Kcal/kg Gases del Caribe Se consideró prioritaria la sustitución de combustible fósil, teniendo en cuenta los beneficios económicos y ambientales. Se calculó el ahorro por desplazamiento de la biomasa, de manera referencial.

13 Considerando los aforos realizados en el agua que circula a través del intercambiador, se puede lograr una economía nominal de: Kcal/Kg Carbón = Kcal/Kg Kcal/Hr Cascarilla = Kcal/Kg GasNatural = Kcal/Hr Kcal/Kg = 155 Kg Hr = 244,7 Kg Hr = 72,42 Kg Hr

14 RESULTADOS El tiempo fabril promedio mes es: Ton RFF 1 año t = año 12 meses Hr = 416,7 20 Ton RFF mes año CARBÓN: CO = 155 Kg carbón 416,7 Hr $160 Hr mes 1Kg carbón = $

15 RESULTADOS ANÁLISIS DE COSTOS : CP = CIF + MO CP = kw Hr $250 $ Journal $ ,7 2 Hr mes kw mes mes Journal CP = $ MC mes MC mes = CO - CP = $ $ = $ MC año = $ $ TIR = 63,51%

16 RESULTADOS GAS NATURAL: 3 C.O = 105,26 m GN 416,7 Hr $300 Hr mes 1m 3 GN C.O = $ ANÁLISIS DE COSTOS : CP = CIF + MO CP = kw Hr Journal $250 $ ,7 $ Hr mes kw mes mes Journal CP = $ MC mes = CO - CP MC mes = $ $ = $ MC año = $ $ TIR = 94,2%

17 DETALLE VALOR ($) Reparación condensador Estructuras y plataformas Obras civiles Tubería y accesorios Bomba centrífuga Chimenea auxiliar Honorarios Montaje Total

18 RESULTADOS $ ,00 Ahorro de Combustible Marzo del 2011-Agosto del 2014 $ ,00 $ ,00 $ ,00 $ ,00 $ ,00 $ ,00 $ Ahorro por año $ , $ $ $ El Ahorro total por sustitución de combustible desde Marzo de 2011 hasta Agosto de 2014 es de $ Referencialmente, si el combustible desplazado fuera la cascarilla de palma, el ahorro total sería $

19 Aprovechamiento de subproductos de procesos industriales. Ahorro de agua (12 lt/ton RFF, $ /año). Reducción de costos. Disminución impacto ambiental. del

20 SIMULACIÓN Y MODELACIÓN DEL PROYECTO ' Kca\ recuperaaa '.() Ahorro combu&ü \e ' )'.. oay 11 oe.oo.tlo

21 PRUEBA DE BONDAD DE AJUSTE Histograma para Fruta procesada 12 Distribución Normal 10 frecuencia Media = 7114,71 Desviación estándar = 1263, Fruta procesada Kolmogorov- Smirnov Prueba Estadístico Valor-P Estadístico W de Shapiro- Wilk 0, , Normal DMAS 0, DMENOS 0, DN 0, Valor-P 0, Pruebas de Normalidad para Fruta procesada (Ton/mes) Debido a que el valor-p más pequeño de las pruebas realizadas (Shapiro- Wilk y Kolmogorov-Smirnov) es mayor ó igual a 0,05, no se puede rechazar la idea de que Fruta procesada proviene de una distribución normal con 95% de confianza.

22 RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN

23 RESk.II=TAD05 DE L;;A SIMUL;;ACIÓN Kca\ recu tada.,. flbc, Ahorro combu&üt\\\\).' \ oay 128'\, os. 'J.oo

24 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Este modelo es aplicable en complejos industriales o unidades de negocios cuya demanda de vapor exceda la capacidad propia de generación. Este tipo de proyectos permite obtener incentivos tributarios (devoluciones de IVA y deducciones de renta líquida), por reducir el consumo RNNR y mitigar la contaminación ambiental.

25 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES El alcance de este proyecto podría contemplar el uso inmediato del condensado de vapor como agua de dilución, generando menor consumo de agua y aprovechamiento de energía térmica. También podría tenerse en cuenta el incremento en la capacidad de generación, si se logra disminuir el vapor directo en los tanques de agua para prensado y clarificación. La simulación de procesos es una herramienta ágil y confiable que permite predecir el beneficio a obtener en un proyecto que contiene gran cantidad de variables aleatorias.

26 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES En futuras aplicaciones, se recomienda diseñar la chimenea de vapor primario con el fin de separar la mayor cantidad posible de gotas y evitar el arrastre de condensados en el vapor que pasa a través del intercambiador. Eso permitirá alargar la vida útil del equipo, mayor transferencia de calor y disminución del contenido de aceites y grasas en la chimenea de vapor secundario (3-4 gr de aceite por litro de efluente).

27 GRACIAS!