cooperación técnica argentino - ministerio de energía y ... lacteo-auditoria... · informe sobre...
TRANSCRIPT
Cooperación Técnica Argentino - Alemana
Informe Sobre
Oportunidades y Posibilidades de Mejora de la Eficiencia Energética
Empresa MSGP MAGNASCO S.A. Planta “Don Atilio”
TANDIL
Buenos Aires, Noviembre de 2000
Proyecto PIEEP
2
PREFACIO
El Proyecto PIEEP se origina a partir de una solicitud de cooperación técnica
bilateral presentada por el Gobierno Argentino al Gobierno Alemán para promover la
competitividad de la Pequeña y Mediana Empresa argentina, mediante el uso
eficiente y ambientalmente sostenible de la energía y de los recursos de la
producción.
La Secretaría de Energía (SE) fue designada como la institución ejecutora del
Proyecto en representación del Gobierno Argentino, mientras que la Agencia
Alemana de Cooperación Técnica (GTZ) asumió este papel en representación del
Gobierno de la República Federal de Alemania.
A principios del 2003, y como resultado de la fusión del PIEEP con otro proyecto de
la cooperación técnica bilateral, se ha incorporado la Subsecretaría de la Pequeña y
Mediana Empresa y Desarrollo Regional (SEPyMEyDR) como contraparte local del
PIEEP. Esta incorporación fortalece la estructura institucional del Proyecto con
nuevos actores locales como las Agencias de Desarrollo Económico que actúan a lo
largo del territorio nacional integrando una red de agencias que le brindan mayor
cobertura a las actividades del Proyecto.
Con el objeto de mejorar las condiciones para que las PyME ejecuten acciones
orientadas al uso eficiente y ambientalmente sostenible de los recursos,
incrementando su eficiencia productiva y su competitividad, se definieron cuatro
líneas de trabajo, orientadas hacia igual número de resultados intermedios:
1. Realizar, sistematizar y difundir experiencias piloto de eficiencia energética y productiva y metodologías asociativas de cooperación interempresaria, representativas de las PyME.
Las “Unidades de Demostración” no son un objetivo en si mismo, sino un vehículo de sensibilización y difusión de las posibilidades de incremento de productividad y competitividad que tienen las PyME.
Proyecto PIEEP
3
2. Promover el crecimiento de una oferta adecuada de servicios energéticos y productivos para el sector de las PyME y el fortalecimiento de las Agencias de Desarrollo Económico como instituciones de apoyo al sector.
Se hace referencia al fomento de propuestas y servicios adecuados, tanto en
costo como en calidad, ajustados a las necesidades y posibilidades de las
PyME, cuyas características y capacidades empresarias necesitan un
tratamiento diferencial en relación a las grandes empresas.
3. Lograr que los empresarios de las PyME usen la energía y los recursos productivos de manera eficiente y ambientalmente sostenible.
Se desarrollan tareas de sensibilización y motivación para que los
empresarios de las PyME conozcan e incorporen los beneficios derivados de
la aplicación de medidas relacionadas con el uso eficiente de los insumos de
la producción, en pos de generar una demanda de servicios energéticos y
productivos como herramienta de gestión empresarial.
4. Brindar elementos a partir de las experiencias del Proyecto que sirvan de insumos para la generación de políticas específicas dirigidas al desarrollo de las PyME.
La implementación de un sistema de evaluación de los impactos del Proyecto
se pondrá a disposición de los organismos estatales competentes, para
establecer, ajustar o modificar las políticas vigentes en el país y coordinar
esas políticas al interior del MERCOSUR.
Proyecto PIEEP
4
INDICE
1. RESUMEN. ..........................................................................................................6
1.1 METODOLOGÍA DE TRABAJO.................................................................................. 6
1.2 INFORMACIÓN GENERAL......................................................................................... 7
1.3 RECOMENDACIONES................................................................................................ 9 1.3.1 GENERACIÓN DE VAPOR. ...................................................................................................9 1.3.2 AISLACIÓN DE LAS TUBERÍAS DE VAPOR ......................................................................10 1.3.3 PRECALENTAMIENTO DE AGUA.......................................................................................10 1.3.4 RECUPERACIÓN DEL CONDENSADO..............................................................................10 1.3.5 MEDICIÓN Y CONTROL DE TEMPERATURAS. ................................................................11 1.3.6 MONITOREO DE CONSUMOS. ..........................................................................................11 1.3.7 PENALIZACIÓN POR EXCESO DE ENERGÍA REACTIVA ................................................12 1.3.8 OTROS PUNTOS .................................................................................................................12
2. INTRODUCCIÓN. ..............................................................................................13
3. DESCRIPCIÓN Y ANÁLISIS DE LA PLANTA..................................................14
3.1 DATOS GENERALES. .............................................................................................. 14
3.2 PRESENTACIÓN GENERAL DE LA PLANTA......................................................... 15
3.3 FABRICACIÓN DE QUESOS.................................................................................... 17
3.4 SERVICIOS................................................................................................................ 19 3.4.1 GAS PROPANO ...................................................................................................................19 3.4.2 ELECTRICIDAD....................................................................................................................20
4. METODOLOGIA DE TRABAJO........................................................................23
4.1 DESCRIPCIÓN GENERAL........................................................................................ 23
4.2 INSTRUMENTAL Y EQUIPAMIENTO DE MEDICIÓN.............................................. 24
5. ANALISIS ENERGETICO DE OPERACIONES Y PROCESOS........................25
5.1 BALANCE TÉRMICO DIRECTO. .............................................................................. 25
5.2 BALANCE TÉRMICO INDIRECTO. .......................................................................... 26
5.3 PRODUCCIÓN DE VAPOR....................................................................................... 28 5.3.1 ANÁLISIS DE LA EFICIENCIA DE LA COMBUSTIÓN DE LA CALDERA ..........................29
5.4 USOS DEL VAPOR. .................................................................................................. 32
5.5 ANÁLISIS DE LAS PÉRDIDAS................................................................................. 34 5.5.1 CONSIDERACIONES GENERALES....................................................................................34 5.5.2 PURGAS...............................................................................................................................35 5.5.3 PÉRDIDAS DEBIDO AL BARRIDO DE AIRE AL ENCENDER LA CALDERA....................35
Proyecto PIEEP
5
5.5.4 PÉRDIDAS DEBIDAS A LA CIRCULACIÓN DE AIRE EN LA CALDERA CUANDO ESTÁ APAGADA..........................................................................................................................................36
5.6 PASTEURIZADOR. ................................................................................................... 36 5.6.1 CONSIDERACIONES GENERALES....................................................................................36 5.6.2 OBSERVACIONES...............................................................................................................39 5.6.3 RECOMENDACIONES.........................................................................................................39
5.7 ENERGÍA ELÉCTRICA. ............................................................................................ 41 5.7.1 ANÁLISIS DE CONSUMOS DE ELECTRICIDAD................................................................41 5.7.2 RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA...............................................................................43 5.7.3 NIVELES DE ILUMINACIÓN. ...............................................................................................45
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.....................................................46
6.1 SITUACIÓN GENERAL Y POSIBLES MEJORAS.................................................... 46 6.1.1 EFICIENCIA DE LA CALDERA. ...........................................................................................47 6.1.2 MEJORA DE LA OPERACIÓN DE LA CALDERA. ..............................................................47 6.1.3 AISLACIÓN DE LA TUBERÍAS DE VAPOR.........................................................................47 6.1.4 PRECALENTADOR DE AGUA.............................................................................................47 6.1.5 RECUPERACIÓN DEL CONDESADO.................................................................................48 6.1.6 INFLUENCIA CONJUNTA DE LA MEJORA EN LA COMBUSTIÓN Y LA AISLACIÓN ......48
6.2 MEJORAS YA REALIZADAS. .................................................................................. 50 6.2.1 APROVECHAMIENTO DEL CONDENSADO COMO AGUA DE LIMPIEZA. ......................50 6.2.2 FACTOR DE POTENCIA......................................................................................................50 6.2.3 PUESTA A TIERRA..............................................................................................................50 6.2.4 COMPRESOR DE AIRE.......................................................................................................50
7. ANEXO 1: SISTEMA DE MONITOREO DE CONSUMOS ...............................53
8. ANEXO 2: CALOR ESPECÍFICO DE LOS GASES DE ESCAPE ....................57
9. ANEXO 3: PÉRDIDAS DE CALOR POR CONVECCIÓN Y RADIACIÓN .......58
10. ANEXO 4 : EL CLIMA EN TANDIL ..................................................................59
11. ANEXO 5 : PASTEURIZADOR. ........................................................................61
11.1 SECCION I ................................................................................................................. 61
11.2 SECCION II ................................................................................................................ 62
11.3 SECCIÓN III. .............................................................................................................. 63
11.4 SECCIÓN IV............................................................................................................... 64
11.5 SECCIÓN V................................................................................................................ 65
11.6 TEMPERATURAS DEL PASTEURIZADOR. ............................................................ 67
Proyecto PIEEP
6
1. RESUMEN.
El presente informe sobre Oportunidades y Posibilidades de Mejora de la Eficiencia
Energética en la Planta de Fabricación de Quesos “Don Atilio” de la empresa MSGP
MAGNASCO S.A., ubicada en la ciudad de Tandil, Provincia de Buenos Aires, se
elaboró en base al Diagnóstico Energético realizado por especialistas del Centro de
Investigación y Desarrollo para el Uso Racional de la Energía - CIPURE del sistema
de centros del Instituto Nacional de Tecnología Industrial - INTI y del Centro de
Estudios de la Energía y Medio Ambiente-CIDEA de la Universidad Tecnológica
Nacional - UTN, Facultad Regional Delta.
Estas acciones se enmarcan en el Proyecto Incremento de la Eficiencia Energética y
Productiva de las PyMEs argentinas (PIEEP), que se desarrolla en el marco de la
Cooperación Técnica binacional entre los gobiernos de la República Federal de
Alemania y la República Argentina.
Las contrapartes oficiales del proyecto son la Secretaría de Energía de la Nación y la
Sociedad Alemana de Cooperación Técnica (GTZ).
El objetivo de dicho proyecto es mejorar las condiciones para que las PyME de la
Argentina implanten acciones orientadas al uso eficiente y ambientalmente
sostenible de los recursos, incrementando su eficiencia productiva.
Este informe presenta el estado actual de funcionamiento de la planta desde el
punto de vista del uso de la energía y propone acciones viables técnica y
económicamente para su mejoramiento.
1.1 Metodología de Trabajo.
Para desarrollar el estudio se efectuó una visita de dónde se efectuaron un conjunto
de mediciones y se recolectó información sobre la operación de la planta.
La información obtenida ha permitido formular un conjunto de proyectos, medidas y
acciones que, una vez implantados por la empresa, permitirán lograr importantes
Proyecto PIEEP
7
economías en el uso de las distintas formas de energía que utiliza, con la
consecuente disminución de sus costos de operación.
1.2 Información general
La planta procesa en la actualidad alrededor de 4 millones de litros de leche al año,
con una producción cercana a los 500.000 kg de queso de distintas variedades. Se
estimaron los costos asociados a la producción, considerando un precio de la leche
es de 0,17 $/litro de acuerdo a la información suministrada por la Gerencia de Planta
y a las observaciones y datos recolectados durante el proceso de diagnóstico. Estos
costos se presentan en la siguiente tabla:
Estimación Costos Anuales
Leche 694 miles de $ 64,8% Sueldos 221 miles de $ 20,7% Electricidad 13 miles de $ 1,2% Gas 36 miles de $ 3,3% Otros 107 miles de $ 10,0% TOTAL 1.070 miles de $ 100,0%
De acuerdo a lo que se desprende de esta tabla, los insumos energéticos
representan aproximadamente el 4,5 % de los costos totales. Sin embargo, sobre los
costos de procesamiento (es decir sin considerar el costo de la materia prima)
representan un 13 % y si consideramos además el costo del tratamiento de agua
para alimentación de caldera, estimado en 7.700 $/año, se llega a un 15%.
Este análisis preliminar indica que estos insumos energéticos tienen una incidencia
significativa en los costos de procesamiento y, como se verá, los potenciales ahorros
energéticos anuales valorizados en términos económicos representan alrededor del
20 % de los insumos energéticos, es decir unos 10.000 $/año.
A los efectos de establecer una base de referencia, se han elaborado una serie de
índices de consumo que permitirán evaluar en el futuro los impactos producidos por
las medidas, acciones, y proyectos que se instrumenten en la empresa.
Proyecto PIEEP
8
En este sentido, los valores de base determinados durante el proceso de diagnóstico
y aquellos tomados de la bibliografía, se muestran en la siguiente tabla:
Propano Electricidad Agua Tratada
Precio 0,20 $/l 0,09 $/kWh 8,62 $/m3
40 l 237 Mcal 35 kWh 0,232 m3
Consumo Específico por cada 1000 litros de leche fluida.
994 MJ
370 l 2025 Mcal 300 kWh 1,86 m3
Consumo Específico por cada 1000 kg de Queso Producido.
8478 MJ
National Dairy Council of Canada (Consumo Específico por cada 1000 litros de leche fluida) 1
1070 MJ a
1380 MJ
100 kWh n.d.
Nota: los valores referidos a la industria canadiense depende del “mix” de productos (quesos, manteca, crema, etc.) y de las cantidades de leche fluida involucradas.
1
Guide to Energy Efficiency Opportunities in the Dairy Processing Industry, National Dairy Council of Canada, June, 1997.
Proyecto PIEEP
9
1.3 Recomendaciones
Los proyectos, medidas y acciones que se visualizan como los más viables desde el
punto de vista técnico y económico con vistas a mejorar el desempeño energético y
productivo de la empresa son los siguientes:
1.3.1 Generación de vapor.
• Eficiencia.
La caldera está funcionando actualmente con un exceso de aire de más del 90 %,
cuando un valor adecuado estaría alrededor del 10%. Esta situación provoca que su
eficiencia sea del orden del 86 %, lo que se puede mejorar mediante un adecuado
ajuste de la combustión y llevarla al 91 %.
Mejorar la eficiencia de la caldera y con ello el aprovechamiento del combustible
empleado, significa un ahorro de cerca de 2.000 $/año, mientras que la inversión
requerida para realizar este ajuste se traduce en la contratación de un especialista
con un costo aproximado de 300$.
• Mejora de la operación de la caldera.
Durante una jornada normal de trabajo, la caldera opera hasta las 17:00 o 18:00
horas, aunque el consumo de vapor para el proceso culmina al mediodía. Mantener
la caldera prendida durante estas horas de la tarde se traduce en un consumo de
combustible ya que automáticamente se encienden quemadores para mantener la
presión del vapor. Introducir esta modificación de la operación producirá un ahorro
estimado en unos 1.500 $/año.
Adicionalmente, al apagarse la caldera se debe cerrar la válvula principal de vapor y
despresurizar la línea abriendo alguna válvula de la misma. Con esta operación se
contribuye a que la caldera no se enfríe rápidamente .
Proyecto PIEEP
10
1.3.2 Aislación de las tuberías de vapor
La aislación de las tuberías de vapor producirá ahorros del orden de los 5.400 $/año,
con una inversión estimada del orden de unos 1.300 $, es decir a razón de unos
30 $ por cada metro lineal.
1.3.3 Precalentamiento de agua.
Se observó que el caudal de agua que circula por el precalentador instalado en la
caldera es muy pequeño, del orden de 100 litros/hora, con unos 12°C de elevación
promedio de la temperatura. Bajo estas condiciones y considerando unas 12 horas
de operación por día, el precalentamiento de agua de alimentación a la caldera
significa un ahorro de unos 200 $/año.
Sin embargo, puesto que la temperatura de rocío de los gases de escape es del
orden de 43°C probablemente se produzcan condensaciones en el intercambiador
con el consecuente deterioro del equipo. Debería revisarse su estado para decidir
su continuidad. Por otra parte, el tanque de agua se encuentra a la intemperie lo
cual no es recomendable sobre todo en invierno con muy bajas temperaturas
exteriores.
1.3.4 Recuperación del condensado.
El ahorro por recuperación de condensado es potencialmente muy importante. Con
la recirculación de condensados se obtendrían ahorros tanto por los gastos
asociados al tratamiento del agua de alimentación a caldera, que suman unos
7.700 $/año, pero también por la recuperación de agua caliente que aporta energía
a la misma, lo que se estima conservadoramente en un beneficio de 2.700 $/año.
Una recuperación del 30% del total de condensados (considerando solo
condensados del pasteurizador) implica un ahorro de 3.000$/año. La instalación
implica el tendido de una cañería aislada desde el tanque de recuperación al tanque
de alimentación y una bomba. Además debe preverse un sistema que impida la
introducción de agua no tratada en el circuito de recuperación. Una primera
estimación de costos es del orden de los 3.000 $.
Proyecto PIEEP
11
1.3.5 Medición y control de temperaturas.
La medición y control de temperatura de la leche a lo largo del proceso permite
comprender la verdadera operación de la planta y con base en estos datos se
obtendrán mejoras en los procedimientos para uniformizar la calidad y ahorrar
energía. En este sentido puede diseñarse un sistema automático tal que minimice el
uso de calefacción en las tinas así como un control de temperatura de la leche que
sale del pasteurizador hacia el proceso.
1.3.6 Monitoreo de consumos.
Con el objetivo de determinar, mantener y controlar la “performance” e identificar las
oportunidades de mejora, será menester implantar un sistema de monitoreo de
consumos tal que permita la recolección sistemática de datos, su interpretación, y la
elaboración posterior de las medidas a tomar. La adopción de estos sistemas de
control sistemático inducen ahorros energéticos del orden del 5 % de los consumos
anuales de combustibles y energía eléctrica.
El diseño último de este sistema se ajustará necesariamente a las características de
la empresa con la firme intención de consolidar su sistema actual de gestión,
enriqueciendo y fortaleciendo una base de datos que permitirá en el futuro
establecer tendencias de los consumos específicos de energía eléctrica,
combustibles y agua, visualizar proyectos, medidas y acciones tendientes a corregir,
en una primera etapa, y prevenir en el futuro las posibles desviaciones en el
desempeño energético y productivo de la empresa.
En el Anexo I se brindan las principales características de este sistema y las
recomendaciones para su implantación, que se sugiere poner en práctica de manera
inmediata dado que no sólo será de utilidad a la empresa sino que por las
características y modalidades pre-establecidas en el Proyecto PIEEP, se pretende
que toda empresa que se constituya como unidad demostrativa, deberá poseer
implantado un sistema de esta naturaleza.
Proyecto PIEEP
12
1.3.7 Penalización por exceso de energía reactiva
Del análisis de la factura de energía eléctrica de la empresa se pudo constatar que
se pagaba una penalización por exceso de energía reactiva. Se informó que esta
situación se puede resolver rápidamente mediante la instalación de un banco de
capacitores lo que se traduciría automáticamente en ahorrar el monto de la
penalización. La empresa llevó adelante este proyecto lo que significó una inversión
de 1.500 $ y a partir de la factura del mes de julio desapareció la penalización
referida.
1.3.8 Otros puntos
Existen otros puntos que fueron detectados con un cierto potencial de mejora pero
su evaluación requiere de información adicional. Con esta intención se realizará una
segunda visita de trabajo a la planta donde se pretende efectuar algunas mediciones
complementarias para poder analizar el impacto que provocaría la introducción de
algunos cambios así como la inversión requerida para los mismos.
En el siguiente cuadro se resumen las medidas y acciones recomendadas, para las
cuales se han considerado los ahorros energéticos potenciales valorizados de
acuerdo con los precios del propano y de la energía eléctrica, según corresponda,
los gastos e inversiones asociados, y los ahorros estimados.
Medidas para Mejorar la Eficiencia Energética Área Medida Efecto Costo Ahorro
anual Plazo de Retorno
Ajuste de combustión Ahorro de combustible $ 300 $ 2.000 1,8 meses Generación de vapor Cambio de operación Ahorro de combustible Sin costo $ 1.000 -
Aislación de cañerías Ahorro de combustible y agua tratada $ 1.300 $ 5.400 3 meses Distribución
de vapor Recuperación de condensado
Ahorro de combustible y agua tratada $ 3.000 $ 3.000 12 meses
Energía eléctrica Banco de capacitores Corrección exceso de
energía reactiva $ 1.500 $ 2.455 7,5 meses
Proceso Medición y control de temperaturas
Detección temprana de mal funcionamiento, calidad
A evaluar A evaluar a evaluar
Gestión Monitoreo de consumos Productividad A evaluar A evaluar a evaluar
Nota: los ahorros se estimaron a partir del precio del gas sin IVA.
Proyecto PIEEP
13
2. INTRODUCCIÓN.
El objetivo de este informe es presentar el estado actual de funcionamiento de la
planta desde el punto de vista del uso de la energía y proponer acciones viables
técnica y económicamente para su mejoramiento.
Los datos en que se basa fueron recogidos en las siguientes ocasiones:
Visita preliminar del 03/04/2000: donde se realizó una inspección visual y se
recogieron datos suministrados por la empresa.
Estudio de la planta del 28 de agosto al 1ro de septiembre de 2000: en ocasión de la
cual se conformaron dos equipos de trabajo que cubrieron el área térmica (INTI -
CIPURE) y el área eléctrica (UTN - CIDEA). Los datos se tomaron con el
instrumental y equipamiento de medición propio de cada institución.
Estas acciones se enmarcan en el Proyecto Incremento de la Eficiencia Energética y Productiva de las PyMEs en la Argentina (PIEEP), que se
desarrolla en el marco de la Cooperación Técnica binacional entre los gobiernos de
la República Federal de Alemania y la República Argentina.
En este informe, se han descrito y analizado los temas siguientes:
• las principales operaciones y procesos
• las utilidades (vapor, aire comprimido, frío, agua, iluminación)
• las energías: consumos y costos (electricidad y gas propano).
En conclusión se ha dado un resumen de las soluciones o acciones que técnica y
económicamente pueden ser implantadas.
Proyecto PIEEP
14
3. DESCRIPCIÓN Y ANÁLISIS DE LA PLANTA.
3.1 Datos Generales.
Día de visita: 28 de agosto al 1ro de setiembre de 2000
Personas presentes:
Esteban MAGNASCO Don Atilio, Director Suplente
Eduardo MICHELINI Don Atilio, Jefe de Planta
Ángel BERMEJO CIPURE - INTI
Jorge FIORA CIPURE - INTI
Guillermo TIERNO CIPURE - INTI
Daniel ZELAYA CIPURE - INTI
Norberto ODOBEZ UTN - CIDEA
Alberto FONSECA UTN - CIDEA
Dirección:
Planta “Don Atilio” Av. Falucho 1361
(7000) Tandil
República Argentina
Teléfono/ Fax: 02293- 429421
Correo electrónico: [email protected]
Actividad de la planta: Producción de Quesos
Proyecto PIEEP
15
3.2 Presentación General de la Planta.
La planta procesa unos 4 millones de litros de leche por año, produciendo cerca de
500.000 de kg de distintas variedades de queso con un valor de aproximadamente
1 millón de pesos.
La planta trabaja 6 días por semana procesando un promedio de 13.000 litros de
leche por día. La actividad comienza a las 5 de la mañana y termina a las 5 de la
tarde.
En base a los datos suministrados por la Gerencia de Planta y a las observaciones y
datos recolectados durante el proceso de diagnóstico, se estimaron los costos
asociados a la producción considerando que el precio de la leche es de 0,17$/litro.
Tabla 1 - Estimación Costos Anuales
Leche 694 miles de $ 64,8% Sueldos 221 miles de $ 20,7% Electricidad 13 miles de $ 1,2% Gas 36 miles de $ 3,3% Otros 107 miles de $ 10,0% TOTAL 1.070 miles de $ 100,0%
Nótese que los insumos energéticos rondan el 4,5 % del total. Sin embargo sobre los
costos de procesamiento (es decir sin considerar la leche) representan del orden del
13% y sumando el costo del tratamiento de agua (7,7 miles$/año) se llega a un 15%.
Este análisis preliminar, aunque no muy preciso, indica que estos insumos
energéticos tienen una incidencia importante en los costos de procesamiento.
Proyecto PIEEP
16
En la tabla 2, como referencia, se indica la composición de la producción de la
planta.
Tabla 2 - Principales Productos
Producto Cantidad (kg/año)
%
Queso blando 120.000 25% Queso semiduro 111.600 23% Queso duro 156.000 33% Crema 26.400 6% Ricota 64.000 13% TOTAL 478.000 100%
Finalmente, en la tabla 3 se da un detalle de los insumos energéticos.
Tabla 3 - Insumos Energéticos. INSUMO CONSUMO
ANUAL _$__ AÑO
___$____ kg. Leche
___$____ kg. Queso
_kWh__ L Leche
__kWh__ kg. Queso
GAS PROPANO 177.230 litros 35.601 0,009 0,074 0,276 2,355
ELECTRICIDAD 142.504 kWh 12.774 0,003 0,027 0,035 0,298
AGUA tratada 891 ton 7.680 0,002 0,016
TOTAL 56.055 0,014 0,117
Proyecto PIEEP
17
3.3 Fabricación de Quesos.
El proceso consta a grandes rasgos de los siguientes pasos:
• Recepción y acondicionamiento de la leche.
• Pasteurización.
• Agregado de fermentos y ajuste de la temperatura en la tina. Esta operación dura
tanto cuanto tarda en llenarse la tina, es decir unos 20’ para la de 1.500 l y unos
40’ para la de 3.000 l (la capacidad nominal del pasteurizador es de 5.000 l/h).
• Agregado del cuajo y espera de unos 25’.
• Lirado 2 y corte, unos 15 a 20’.
• Cocción a unos 42°C los semiduros y 50°C los duros. A veces se saca suero y se
agrega agua a unos 70°C.
• Prensado.
• Salmuera en la cámara a 11°C: los blandos 3-4 h., semiduros 12hs a 3 días,
duros 4 a 8 días.
• Los quesos blandos y tipo barra pasan a la cámara refrigerada a unos 6°C.
• Algunas de las variedades de quesos pasan a cámaras de maduración.
En la Figura N° 1 se muestra un esquema del proceso de fabricación de quesos.
2 Esto es el corte de la masa cuajada por medio de unos alambres tensados en un marco (lira)
Proyecto PIEEP
18
Pasteurización
Recepción de la leche en tanque
externo
Producción de queso
Prensado
Quesos blandos 3 4 horas
Cámara de maduración
DEPÓSITO Y EXPEDICIÓN
Transporte por carros
Baño de Salmuera
Transporte por bombas
Conformado
Intercambiador ALFA LAVAL 5.000 L/h
En ollas de 1500 L y 3000 L
Bateas de prensado
Colocado en moldes y estivado en columnas para escurrido por peso propio
Transporte por bombas
Semiduros 12hs a 3 dias
Duros 4 a 8 días
Quesos blandos y barra a cámara fría , 6C
Figura N° 1 - Esquema del proceso de fabricación de quesos
Proyecto PIEEP
19
3.4 Servicios.
• Electricidad: motorización de diferentes maquinas: agitadores, bombas,
generación de aire comprimido, iluminación.
• Gas Propano: combustible exclusivo para la producción de vapor el cual es
utilizado en la pasteurizadora como vapor vivo, en las ollas de producción de
quesos, en la sala de maduración para calefaccionar la sala climática y
humidificar el ambiente y para calentar agua.
• Aire comprimido para el prensado de quesos.
3.4.1 Gas propano
El combustible utilizado esencialmente para la generación de vapor saturado es el
gas propano. El consumo de gas fue estimado a partir de las facturas de compra del
año 1999 y con una regresión lineal tal como se muestra en el gráfico siguiente:
Grafico N° 1 - Consumo de Gas Propano
Consumo de gas propano
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
160000
180000
200000
11/1/98 2/9/99 5/20/99 8/28/99 12/6/99 3/15/00
fecha
Litr
os
compradoacumuladotendencia
Proyecto PIEEP
20
Según esta regresión se construyó la tabla siguiente:
Tabla 4 - Consumo De Gas Propano En 1999 Consumo estimado (regresión lineal) 177.230 l/año Energía basada en PCI 887.809 Mcal/año 3.700.386 MJ/año Precio (sin IVA) 35.605 $/año 0,2009 $/l Consumo diario Días laborables (6/7) 312,9 días/año Consumo por día laborable 566 l/día 113,79 $/día
dónde se tuvieron en cuenta las siguientes propiedades 3 :
Tabla 5 - Propano Densidad líq. (15°C) 0,506 kg/l Calor de combustión 2.043 kJ/mol Poder Cal. Inferior 1.867 kJ/mol 42.437 kJ/kg 10.182 kcal/kg 21.483 kJ/l 5.154 kcal/l
3.4.2 Electricidad
La planta compra su electricidad a la USINA POPULAR Y MUNICIPAL DE TANDIL
S.E.M... Teniendo durante este periodo una potencia contratada de 22,0 kW en Pico
y de 38,0 kW en fuera de pico siendo abastecida en 380 V.
3 Chemical Engineers’ Handbook, R. H. Perry, McGraw-Hill, 7th Edition, 1997.
Proyecto PIEEP
21
Gráfico N° 2 - Consumos y Costos de la Electricidad en 1999
Consumo eléctrico año 99
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
1-Nov 21-Dec 9-Feb 31-Mar 20-May 9-Jul 28-Aug 17-Oct 6-Dec
fecha
cost
o y
cons
umo
costo sin IVA Energía
Proyecto PIEEP
22
A los efectos de establecer una base de referencia, se han elaborado una serie de
índices de consumo que permitirán evaluar en el futuro los impactos producidos por
las medidas, acciones, y proyectos que se instrumenten en la empresa.
En este sentido, los valores de base determinados durante el proceso de diagnóstico
se muestran en la siguiente tabla:
Tabla 6 - Índices de Consumo Específico Propano
Electricidad Agua
Tratada Precio 0,20 $/l 0,09 $/kWh 8,62 $/m3
40 l
237 Mcal 35 kWh 0,232 m3 Consumo Específico por cada 1000 litros de leche fluida.
994 MJ
370 l 2.025 Mcal 300 kWh 1,86 m3
Consumo Específico por cada 1000 kg de Queso Producido.
8478 MJ
Proyecto PIEEP
23
4. METODOLOGIA DE TRABAJO.
4.1 Descripción General.
En el área térmica se realizaron distintas mediciones:
Caldera: Caudal y presión del vapor generado, temperaturas de gases de combustión y del
agua de alimentación. Para ello fue menester el montaje en cañerías de los distintos
sensores.
Pasteurizador: Se determinaron las temperaturas de operación y se efectuaron termografías del
equipo a los efectos de detectar posibles disfunciones.
Generales: A los efectos de detectar y evaluar pérdidas de calor, se efectuaron termografías de
las cisternas de agua caliente externas, los laterales del edificio, equipos y cámaras
frigoríficas.
En el área eléctrica se realizaron distintas mediciones:
• Mediciones de intensidad de corriente, tensión, potencia, factor de potencia. Se
Instaló el instrumento en el tablero de transferencia del grupo electrógeno
ubicado en la sala de máquinas, sobre los contactos de entrada a planta.
• Mediciones de resistencia de puesta de tierra de las jabalinas ubicadas en la
sala de máquinas y tablero de entrada general.
• Mediciones de niveles de iluminación en distintos sectores de la planta.
Proyecto PIEEP
24
4.2 Instrumental y Equipamiento de Medición.
El instrumental y equipamiento de medición utilizado durante las mediciones en
planta fue el siguiente:
• Registrador Híbrido DR 130 Yokogawa DR130-12-21-1R; Rango: 60,5 °C
• Registrador Híbrido HR 1300 Yokogawa Mod. 375022; Rango: 60,5°C
• Unidad de pretratamiento CFP-306 Shimadzu N° 33705129
• Analizador de gases CGT 7000 Shimadzu; Rango: 2%
• Termógrafo Agema – Thermovision 550 N° 5 658038
• Caudalímetro Fuji Porta flow Fuji electric – tipos2011
• Caudalímetro Fuji Ultrasonic flowmeter – tipo flb 20002
• Termocuplas tipo K Marca Omega
• Transductores de presión ABB Kent – Taylor
• Termómetro de contacto Yokogawa Mod 2455 N° 576JV0480
• ELCONTROL ENERGY modelo VIP SYSTEM 3.
• Telurímetro marca HIOKI, modelo 3124
Proyecto PIEEP
25
5. ANALISIS ENERGETICO DE OPERACIONES Y PROCESOS.
5.1 Balance Térmico Directo.
En este punto se realiza un balance general de la energía térmica en la planta. Esta
energía proviene del gas propano quemado en la caldera desde donde se distribuye
vapor para los diversos procesos. Se utilizarán aquí los resultados de las mediciones
efectuadas y de la documentación sobre consumo de gas (facturas de compra)
suministrada por la empresa. El análisis de estos datos se realiza en los puntos
subsiguientes de este apartado.
El primer punto consiste en calcular la eficiencia global en el uso del combustible
como el cociente entre la energía entregada por el vapor producido y la energía en el
combustible consumido.
Las propiedades relativas al combustible se muestran en la Tabla 5 (véase el
apartado gas propano).
Tabla 7 - Gas propano
Consumo 177.230 l/año
Poder calorífico inferior 21.483 kJ/l
Energía basada en el Poder Calorífico
Inferior.
3.700.386 MJ/año
Los datos relativos al vapor producido se muestran en la Tabla 8 y se basan en la
medición de un día completo de labor (véase Producción de vapor) y podrían por lo
tanto estar sujetos a un error considerable. Sin embargo, como veremos más
adelante, la concordancia de este balance con otro realizado por el método indirecto
sugeriría que este no es el caso.
Proyecto PIEEP
26
Tabla 8 - Vapor Consumo diario 2.849 kg/dia Días por año 312,9 = 365 x 6 / 7 días/año Consumo anual 891 t/año Diferencia de entalpía entre el agua de alimentación (11°C) y el vapor producido (6,5 kg/cm2)
2.719 kJ/kg
Energía 2.423.231 MJ/año
De esto resulta que la eficiencia en la producción de vapor es:
Eficiencia en la producción de vapor: 63,6 % (2.423.231 MJ/año / 3.700.386 MJ/año)
5.2 Balance Térmico Indirecto.
Este balance arroja una eficiencia global del 57,8% y se efectuó de la manera
siguiente:
Se calcularon las pérdidas de calor por la chimenea de la caldera según los
resultados de las mediciones efectuadas (ver el punto Producción de vapor), que
resultaron ser del 13,6 % (basadas en el Poder Calorífico Inferior - PCI del Propano).
Se estimaron las pérdidas globales P (por unidad de tiempo) del sistema de
distribución de vapor 4 según explicaremos luego.
Si llamamos E a la potencia 5 de entrada a la caldera (basada en el PCI) y S a la
potencia útil como vapor tenemos:
S = η x E – P,
donde η = 1 – 13,6/100 es la fracción de la energía que pasa al domo 6
4 Esto incluye las pérdidas por la envuelta de la caldera y por las lineas de distribución 5 Esto se estimó con base en el consumo anual de combustible 566 l/día labor, y 11,68 horas/día 6 En realidad, más preciasamente que no se va por la chimenea
Proyecto PIEEP
27
Tabla 9 - Balance global Indirecto
Al domo. (η x E) 250 kW 86,4%
Aprovechado (S) 167 kW 57,7%Perdidas distribución de vapor (P) 83,2kW 28,7%
Pérdidas chimenea ((1-η)x E) 39,3 kW 13,6%
Entrada media (E) 289 kW 100 %
La eficiencia global de la producción de vapor es entonces 100% x S/E = 57,7%, que
no difiere sensiblemente (error relativo del orden del 10%) de la anteriormente
calculada (63,6%).
La pérdidas globales de distribución se calcularon en base a la caída de presión de
la caldera sin consumo de vapor, esto tuvo entre las 12:54 y las 13:59 del 31 de
agosto cuando la caldera pasó de unos 7,6 a 5,9 bar (abs) sin consumo de vapor ni
cargas de agua.
El detalle del cálculo es el siguiente: la masa de 7500 kg es la masa de agua de la
caldera (suministrada por el fabricante), la potencia disipada se calcula
(conservativamente) como la caída de entalpía del agua en equilibrio con el vapor de
la situación alta a la baja, dividido el tiempo empleado. Esto es 83,17 kW.
Tabla 10 - Pérdidas globales de distribución Alta 7.585 bar Temperatura 168,2 °C Entalpía agua 711,4 kJ/kg Baja 5.918 bar Temperatura 158,3 °C Entalpía agua 668,1 kJ/kg Dh 43,2 kJ/kg Masa 7.500 kg DH 324.351 kJ Tiempo 3.900 s Potencia disipada 83,17 kW
Proyecto PIEEP
28
5.3 PRODUCCIÓN DE VAPOR
El vapor producido es utilizado en la pasteurizadora como vapor vivo, en las tinas de
producción de quesos y en la sala de maduración para calefaccionar y humidificar el
ambiente. Es generado con una caldera alimentada con gas propano.
Las características de la caldera utilizada para la producción de vapor son las
siguientes:
- Marca: CALDERA MODERNA S.A.
- Modelo: SK80
- Tipo: HUMOTUBULAR
- Régimen de agua:
- Combustible: Gas Propano
- Año de Fabricación: 1997
- N° de serie: _____
- Producción de vapor normal: 3200 kg/h
- Producción de vapor en pico: 3520 kg/h
- Superficie de intercambio: 80 m2
- Presión máxima de trabajo: 8 kg/cm2
- Presión de diseño: 9 kg/cm2
El funcionamiento de la caldera fue monitoreado durante parte del día 30 y todo el
día 31 de agosto. El gráfico N° 3 muestra parte de los datos tomados durante el
31/8/2000.
Durante esta jornada la producción de vapor, tal como fue registrada mediante un
tubo de Pitot compensado y un sensor de presión diferencial en la cañería principal,
fue de 2.849 kg, dato que concuerda bien con el registro de volumen de agua de
alimentación como puede verse en el gráfico en cuestión.
Proyecto PIEEP
29
Producción de VaporDon Atilio
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00
Hora
Varia
s co
sas Pvapor [hPa]
Qvapor [kg/h]Qagua [kg/h]Ac vapor [kg]Ac agua [kg]
Gráfico Nº 3 - Funcionamiento de la Caldera.
5.3.1 Análisis de la Eficiencia de la Combustión de la Caldera
En el gráfico N° 4 se puede observar la variación de la concentración de monóxido
de carbono (CO) en los gases de chimenea en los momentos de encendido y
apagado de la caldera.
Proyecto PIEEP
30
Funcionamiento de la caldera
0
100
200
300
400
500
600
700
800
05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00
Hor a
Pvapor[ kg/ cm2]
Tchim[ C]
CO[ ppm]
CO2[ %]
O2[ %]
Prendida
Gráfico N° 4 - Gases de Escape de Caldera
Gráfico N° 5 - Exceso de Aire
La temperatura de los gases de chimenea es del orden de 200°C (ver gráfico 5), lo
que para una temperatura ambiente de 20°C (lo que implica una diferencia de
temperatura δT =180°C) significa, considerando el resultado del cálculo del calor
Exceso de aire en la caldera
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
140%
160%
180%
200%
5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00
hora (31/8/2000)
Exce
so [%
]
Xaire
Proyecto PIEEP
31
específico de los gases de chimenea que se muestra en el Anexo 2, una pérdida de
energía:
δh = Cpescape x δT = 253,2 kJ/mol
Por otra parte el calor de combustión del propano es 2.043 kJ/mol, y el poder
calorífico inferior (que se deduce del anterior restando el calor de condensación del
agua) resulta 1.867 kJ/mol. Por lo tanto las pérdidas porcentuales en los gases de
chimenea resultan:
100% x δh / 1867 kJ/mol = 13,57 %
La potencia térmica (gas propano) media de entrada a la caldera es de:
566 litros Propano/día x 21.483 kJ/litro / 11,68 h/día /3.600 s/h = 289 kW
El tiempo de funcionamiento ha sido estimado de acuerdo a nuestros registros en un
13%, esto arroja una potencia en funcionamiento del orden de:
0,289 MW / 0,13 = 2,2 MW.
Las pérdidas por la envolvente de la caldera han sido estimadas en base a las
temperaturas superficiales y son del orden de 16,2 kW. Dado que la potencia en
funcionamiento es 2,2 MW, resultan estas pérdidas del orden del 0,75%.
Así la eficiencia de la caldera en su conjunto puede estimarse como:
Eficiencia de la Caldera = 100% - (13,57 % + 0,75 %) ≈ 85,7 %
Proyecto PIEEP
32
5.4 Usos del Vapor.
En la tabla siguiente se presenta una estimación de la energía necesaria para la
producción del “mix” de productos. Para cada tipo de queso se tiene la producción
anual y el rendimiento de acuerdo a datos suministrados por la empresa.
La columna “Leche” se calcula como el cociente entre el queso producido y su
rendimiento. La columna “dT” indica cuanto debe aumentarse la temperatura de la
leche para el determinado tipo de queso y considerando que este calor no se
recupera se supone como el necesario para la fabricación.
Los datos de la columna “Q” se obtienen como el producto de la columna “Leche”
por los de la columna “dT” y por el calor específico de la leche (3,9356 kJ/kg °C). Los
datos de la columna “Q” representan el calor requerido para la fabricación al que nos
referíamos anteriormente.
La columna “q” es el cociente de los datos de la columna “Q” y los de la columna
“Prod”, es decir es el calor necesario para fabricar un kg de queso. Por fin en la
columna “vapor” se da la cantidad de vapor diaria promedio para obtener este calor.
En la última fila se totaliza (o promedia) los valores de cada una de las columnas.
Nótese que el consumo de vapor estimado de esta manera es de 1.132 kg/día y
comparese con el efectivamente medido (el 31/8/2000 ) 2.849 kg/día.
Proyecto PIEEP
33
Tabla 11 - Energía para la Producción Queso Prod. Rend. Leche dT Q q Vapor
kg/año % kg/año °C MJ/año kJ/kg kg/díaBlando 120.000 13% 923.077 36 130.783 1.090 203Semi duro 111.600 11% 1.014.545 36 143.742 1.288 224Duro 156.000 8% 2.080.000 44 360.186 2.309 560Ricotta 64.000 20% 320.000 74 93.195 1.456 145Total 451.600 10% 4.337.622 42,6 727.906 1.612 1.132
Según las temperaturas de las superficies expuestas de los equipos de producción
se han estimado las siguientes pérdidas de calor durante la operación de los
mismos:
Tabla 12 - Pérdidas de calor en equipos en operación Equipo Pérdidas Unidades
Tina 1.500 litros 2,83 kW Tina 3.000 litros 3,91 kW Pasteurizador 4,42 kW
Tabla 13 - Estimación de la energía perdida en los equipos Nro Pot[kW] horas/día días/año MJ/año
Pasteurizador 1 4,42 2,5 313 12.452 Tinas 1.500 l 2 2,83 2 313 12.731 Tinas 3.000 l 2 3,91 2 313 17.636
Proyecto PIEEP
34
Tabla 14 - La energía según su destino GJ/año GJ/año GJ/año
Combustible 3.807 Vapor 2.423 Calor de proceso 728 Agua caliente y Otras 1.362 Calor en condensado 291 Pérdidas en equipos 43 Calor
perdido 1.384 Caldera 517
Tuberías 518 Caldera apagada 350
5.5 Análisis de las Pérdidas.
5.5.1 Consideraciones Generales.
Nos referimos aquí a las pérdidas que se producen independientemente del
funcionamiento de los equipos, es decir a las perdidas de generación y distribución
del vapor. Otras pérdidas ocurren en los equipos de proceso debido al propio diseño
de los mismos, mantenimiento insuficiente, o mala operación y son consideradas en
el punto usos del vapor En la tabla siguiente se presenta la distribución de las
pérdidas térmicas (en el sentido que acabamos de precisar).
Tabla 15 - Pérdidas Tuberías 33,1 kW 27% Envuelta caldera 16,2 kW 13% Escape 39,3 kW 32% Otras 33,9 kW 28% Total pérdidas 122,5 kW 100%
Las pérdidas de calor en los gases de chimenea y la envolvente de la caldera son
según se han explicado en el punto “Producción de Vapor”.
Proyecto PIEEP
35
Las pérdidas por las tuberías sin aislar han sido estimadas como sigue:
Tabla 16 - Pérdidas por Tuberías sin Aislar Longitud Diam. ext Tamb Pérdidas [m] [m] [°C] [kcal/h] [kcal/h m]
Sala caldera 6 0,089 11 4.566 761 Exterior 7 0,089 7 5.436 777 Ingreso a planta 9,4 0,089 20 6.819 725 Cruce 11,5 0,089 30 7.876 685 Ollas 5 0,048 30 1.847 369 Pasteurizador 5 0,048 23 1.924 385 TOTAL 28.467
Para la construcción de esta tabla se estimaron las pérdidas por convección natural
y radiación según las expresiones indicadas en el Anexo 3.
Dentro del rubro otros tipo de pérdidas deben considerarse:
5.5.2 Purgas
Se efectúan a criterio del operador y no pueden cuantificarse aquí.
5.5.3 Pérdidas debido al barrido de aire al encender la caldera
Pueden estimarse en 280 MJ/día para 20 encendidos de la caldera. Cada encendido
dura 1 minuto, la potencia del quemador ya ha sido estimada en 2,2 MW con lo que
dado el exceso de aire del orden del 90% el caudal de aire del ventilador se calcula
y resulta 5,6 t/h. La temperatura de este aire es elevada en unos 150°C según los
datos registrados.
De todo esto resulta que cada barrida (Cpaire = 0,24 kcal/kg °C) se lleva unas
3.345 kcal con lo que las 20 barridas observadas equivalen a los 280 MJ/día ya
mencionados. Esto significa una potencia media del orden de los 7 kW. Alrededor
del 20 % de las pérdidas “otras”. Una barrida menos por día equivale a unos
41 $/año.
Proyecto PIEEP
36
5.5.4 Pérdidas debidas a la circulación de aire en la caldera cuando está
apagada.
Para una circulación de unos 0,2 m3/s (una velocidad de 0,4 m/s en una sección de
0,5 m2) y un aumento de temperatura de unos 100°C (vease el gráfico de
temperaturas) estas pérdidas representan unos 22 kW en promedio El cálculo es
como sigue:
Tabla 17 - Pérdidas por Convección de Aire Caudal volumétrico de aire 0,2 m3/s Densidad aire 1,2875 kg/m3 Caudal másico de aire 0,2575 kg/s DT 100 °C Cpaire 1,007975 kJ/kg K Potencia disipada 25,95 kW Porcentaje apagada 87 % Potencia media 22,58 kW
5.6 Pasteurizador.
5.6.1 Consideraciones generales.
La primera operación a que es sometida la leche una vez que ingresa al
establecimiento, es el tratamiento de pasteurización. La pasteurización consiste en
combinar la acción de temperatura y tiempo para lograr cierto nivel de neutralidad
microbiológica en el producto.
Esta operación puede ser realizada en forma discontinua, trabajando en lotes o
“batch”, para lo cual se emplean tinas o recipientes encamisados donde se realizan
las operaciones de calentamiento, mantenimiento o sostenimiento del producto a la
temperatura de pasteurización y enfriamiento hasta la temperatura deseada.
Otra forma de operar es a través de equipos continuos, como es el caso de Don
Atilio, donde encontramos un pasteurizador de placas marca Alfa Laval, modelo P13.
En forma similar a lo descrito para el caso de tinas, en estos equipos continuos se
Proyecto PIEEP
37
provee el calentamiento de la leche mediante el empleo de intercambiadores de
calor de placas, y el mantenimiento de temperatura se logra haciendo circular el
producto por un tubo conocido como tubo de retención o sostenimiento, diseñado
para lograr el tiempo de circulación requerido por el proceso. Finalmente la leche se
enfría en el mismo equipos, cediendo calor a la corriente de leche cruda que ingresa
al mismo.
El equipo pasteurizador de Don Atilio, está integrado por 5 (cinco) secciones, las
cuales operan de acuerdo con el siguiente esquema:
Figura N° 2 - Esquema del Pasteurizador.
La leche cruda ingresa a la unidad en la sección I donde es calentada hasta unos
42 – 43°C en un proceso regenerativo ya que toma calor de la corriente de leche ya
pasteurizada. En este punto la leche cruda abandona el equipo y se dirige a una
Lechecruda Leche Cruda
desnatada
Leche cruda a desnatadora
Leche a tubo de retención
I
Leche pasteurizada
Aguafría
Tubo de retención
III IVV II Aguacaliente
Agua caliente
Leche pasteurizada fría
Proyecto PIEEP
38
máquina desnatadora que requiere esta temperatura para su correcta operación.
Una vez desnatada la leche vuelve a ingresar a la unidad en la sección II donde
completa el calentamiento regenerativo a expensas de la misma corriente de leche
pasteurizada.
Este calentamiento no permite llegar hasta los 72°C requeridos para la
pasteurización por lo que se cuenta con otra sección para completar el
calentamiento a partir de una corriente de agua caliente.
Posteriormente la leche ingresa al tubo de sostenimiento donde se completa el ciclo
con el tiempo requerido de mantenimiento de temperatura. Una vez pasteurizada la
leche será enfriada circulando consecutivamente por las secciones II y I en
contracorriente con la leche cruda y cediendo calor a ésta.
La unidad de Don Atilio trabaja además con dos secciones de ajuste de temperatura.
La sección IV está diseñada para completar el enfriamiento de la leche pasteurizada
de ser esto necesario con una corriente de agua fría; pero no esta operando en este
momento. Finalmente la sección V realiza un ajuste final calentando la leche fría
hasta la temperatura de proceso mediante una corriente de agua caliente.
En cada una de las cinco secciones, se produce intercambio de calor de acuerdo
con el siguiente perfil:
Para analizar la operación del equipo, se procedió a abrir el bastidor y relevar
mediante inspección visual, el arreglo de placas que integran cada sección. Esto
permitió reproducir el patrón de circulación de cada fluido y evaluar su operación. El
patrón de circulación con que opera cada sección se entrega como anexo de este
documento.
Agua
Leche Leche
Leche
Leche
Leche
Agua
Leche
Leche
Agua
Proyecto PIEEP
39
5.6.2 Observaciones.
• Se encontró que la sección II (calentamiento de leche cruda con leche
pasteurizada), presenta un arreglo deficiente de placas por lo cual sólo un
tercio de las mismas se emplean efectivamente para transferencia de calor y el
resto está cortocircuitado o bypaseado por lo que los fluidos no “mojan” las
placas en su circulación.
• El control de la pasteurización se realiza, como es habitual, con un sistema
automático que mide la temperatura de pasteurización y de acuerdo a lo
registrado manipula el sistema de calentamiento final de la sección III. La
medición de temperatura se realiza antes que la leche ingrese al tubo de
sostenimiento lo cual es incorrecto.
• La sección IV de ajuste de temperatura no está operando.
• La sección V (ajuste de temperatura con agua caliente), presenta un patrón de
circulación irregular. No existe control automático de la operación de esta
sección lo que se traduce en un comportamiento errático de la temperatura final
de la leche.
5.6.3 Recomendaciones.
• Desmantelar parcialmente o en su totalidad la sección IV, ya que la misma no
opera y representa una resistencia al flujo innecesaria que se traduce en
energía de bombeo desperdiciada.
• Para emplear adecuadamente la sección II se deberían cambiar un par de
placas que afortunadamente están disponibles en la sección IV que
actualmente no opera. Si bien esto se traducirá en un menor consumo de agua
caliente en la sección siguiente con el consecuente ahorro de vapor, esto se
compensa ya que la leche pasteurizada abandonará esta sección más fría y se
deberá incrementar el consumo de agua caliente en la sección V.
Proyecto PIEEP
40
• Pero la existencia de placas extras permite suponer que esta misma unidad
soportaría un incremento de capacidad lo cual coincide con los planes de
expansión de la empresa. Esta situación fue planteada a representantes
locales de las firmas Alfa Laval y Tetra Pack, fabricantes del equipo, quienes
accedieron a revisar la unidad y emitir un diagnóstico respecto de su real
potencial de expansión. Según nos informaron el modelo P13 está
descontinuado por lo que de requerirse placas adicionales no sería aconsejable
invertir en este equipo.
• Como antecedente del tema, la firma Alfa Laval habría cotizado a Don Atilio en
agosto del presente año, una unidad nueva con la misma capacidad que la
actual, que bajo un sistema de canje de equipos significaba una inversión de
aproximadamente US$ 13.000. Sin embargo esta cotización no es correcta por
que la unidad ofrecida enfría la leche pasteurizada hasta una temperatura final
de 4°C lo cual no es necesario para este caso.
• Se recomienda cambiar de posición el sensor de temperatura de leche
pasteurizada y ubicarlo a la salida del tubo de sostenimiento para garantizar la
correcta combinación de las variables temperatura y tiempo, con esto se
comprueba que la leche se mantuvo el tiempo requerido a la temperatura
deseada.
• Será beneficioso implementar un control automático de la temperatura final de
la leche para garantizar la temperatura requerida en proceso.
Proyecto PIEEP
41
5.7 Energía Eléctrica.
5.7.1 Análisis de consumos de electricidad.
• Mediciones de Potencia.
Las mediciones se realizaron instalando el instrumento en el tablero de transferencia
del grupo electrógeno ubicado en la sala de máquinas, sobre los contactos de
entrada a planta. Además se efectuaron mediciones con equipos portátiles para
corroborar diferencias.
De lo registrado se efectúan algunas consideraciones:
⇒ La potencia activa máxima del sistema se registró a las 08:30 h. del 30 de
Agosto siendo el valor de 43,4 kW, que si lo comparamos con la potencia
máxima contratada fuera de pico de 48 kW nos encontramos dentro de valores
aceptables. En el Gráfico Nº 6 se muestra la evolución de la potencia
suministrada en comparación con la contratada.
POTENCIA SUMINISTRADA / CONTRATADA
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
50.00
55.00
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
MESES
POTE
NC
IA
Series1 Series2 Series3 Series4
Pot.Hs.Pico Sum
Pot.Hs.Fuera Pico Sum.
Pot.Hs Pico Contr.
Pot.Hs.Fuera Pico Contr.
Gráfico N° 6: Potencia suministrada /contratada
Proyecto PIEEP
42
⇒ La capacidad del grupo electrógeno es de 60 kW, lo que resulta adecuada en
las condiciones actuales de operación. Sin embrago, observando el valor
medido y los incrementos de la potencia contratada en las facturas de los
últimos meses, debería tenerse en cuenta los límites de este grupo de
proseguir con los incrementos en los consumos.
⇒ La potencia reactiva para compensar el factor de potencia a valores exigibles
por el prestador del servicio eléctrico, arrojó un máximo de 20,75 kVAr que
observando la potencia del banco de capacitores instalado recientemente es la
adecuada para compensar este valor.
Como se mencionó anteriormente, el factor de potencia del consumo total arroja
valores bajos, pero medido aguas arriba de los capacitores, el mismo es
adecuadamente corregido según se muestra en la tabla siguiente:
Tabla 18 - Factor de Potencia Dia Hora Línea Medida en el tablero
de Transferencia Medida en la entrada
del Tablero General
29-08 9:14hs L1 0,695 0,92 29-08 9:14hs L2 0,662 0,92 29-08 9:14hs L3 0,657 0,90 30-08 9:34hs L1 0,704 0,99 30-08 9:34hs L2 0,669 0,96 30-08 9:34hs L3 0,667 0,97
Esta situación se corrobora mediante un análisis histórico de la facturación del
consumo de electricidad de la empresa.
Hasta el mes de Junio el factor de potencia arrojaba valores que llevaban a tener
que abonar multas. En dicho mes, se colocó el banco de capacitores y la situación
se revirtió. Luego en la última factura observada, que corresponde al mes de Julio,
hay una nueva disminución del coseno fi, que obedeció, según es manifestado por el
Proyecto PIEEP
43
jefe de planta a un problema en el banco de capacitores. El inconveniente fue
solucionado según lo que pudo comprobarse con las mediciones realizadas.
De lo estudiado en el período nocturno pudo observarse una variación cíclica de la
potencia consumida de 6 kW cada 45 minutos aproximadamente. Esto es atribuible
al funcionamiento de los equipos de frío. Ver Gráfico Nº 7
Gráfico N° 7: Monotonía de Potencia Trifásica
5.7.2 Resistencia de Puesta a Tierra.
Se efectuaron las mediciones de resistencia de puesta a tierra de las jabalinas
ubicadas en los siguientes lugares:
• Sala de Máquinas Uso: toma de tierra de la instalación
Estado del terreno: Húmedo
Día: 29 de agosto de 2000 a las 11hs.
MONOTONA DE POTENCIA TRIFASICA
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 25.00 26.00 27.00 28.00 29.00 30.00 31.00 32.00
horas
Pote
ncia
Act
iva
(Kw
)
Proyecto PIEEP
44
Equipo utilizado: Telurimetro marca HIOKI, modelo 3124
Método empleado: Según Norma IRAM 2281 ParteII, Método de caída de
tensión.
Valor medido: 44 ohm
La medición se realizó sobre el cable de bajada a la supuesta jabalina, según lo
manifestado por el electricista de planta, ya que se carece de planos actualizados
de la instalación eléctrica.
Esto fue efectuado así debido a que la caja de inspección quedo inaccesible al
ser tapada por el piso de la sala de maquinas.
Sugerencia: Se aconseja ver la posibilidad de recomponer la existente o realizar
una instalación nueva ya que el valor medido esta fuera de norma.
• Tablero de Entrada General Uso: toma de tierra de banco de capacitores
Estado del terreno: Húmedo
Día: 29 de agosto de 2000 a las 11,30hs.
Equipo utilizado: Telurimetro marca HIOKI, modelo 3124
Método empleado: Según Norma IRAM 2281 ParteII, Método de caída de
tensión.
Valor medido: 65 ohm
Sugerencia: Verificar o instalar una nueva debido a que los valores están fuera
de norma.
Proyecto PIEEP
45
5.7.3 Niveles de Iluminación.
Se efectuaron mediciones parciales en dependencias del establecimiento
observándose en líneas generales buen nivel de iluminación. Los valores promedio
fueron tomados a nivel de trabajo y se comparan en la tabla siguiente con los
establecidos como los adecuados para cada tarea según la Norma IRAM AADLJ
2006 del año 1994.
Tabla 19 - Niveles de Iluminación Lugar de Medición Medido
(LUX)
Norma Mínimo
Observaciones
Sala de Pasteurización 500 300 Elaboración 300 300 Cámara de Frío 110 50 Envasado 1.110 300 Depósito de Queso 260 100
Proyecto PIEEP
46
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
6.1 Situación General y Posibles Mejoras.
En las tablas y el gráfico siguientes se muestra el costo de generación actual del
vapor desglosado según su destino:
Tabla 20 - Costo del Vapor (en miles de $/ año) Total: 43,3 Combustible: 35,6 Vapor: 22,7 Calor de proceso: 7,9
Agua caliente y Otras: 11,5 Calor en condensado: 2,7 Pérdidas en equipos: 0,5 Calor
perdido: 12,9 Caldera: 5,1
Tuberías: 4,9 Caldera apagada: 3,0 Tratamiento
agua: 7,7
Tabla 21 - Costos Específicos de Producción de Vapor Concepto $/GJ $/ton
vapor Precio marg.vapor (comb) 10,82 29,41 Precio marg vapor (comb+agua) 13,99 38,03 Precio del agua 8,62 Costos Fijos 3,87 10,53 Precio vapor (comb) 14,69 39,94 Precio vapor (comb+agua) 17,86 48,56
Tabla 22 - Composición Actual del Precio del Vapor Concepto $/ton %
Combustible 25,42 52% Pérdidas caldera 3,99 8% Pérdidas fijas 10,53 22% Agua 8,62 18% Total 48,56 100%
Proyecto PIEEP
47
Los puntos principales a mejorar son los siguientes
6.1.1 Eficiencia de la caldera.
La caldera esta funcionando actualmente con un exceso de aire de más del 90%, su
eficiencia es del orden del 86%. Un ajuste de la combustión podría llevarla al 91%
con unos 2.000 $/año de ahorro.
6.1.2 Mejora de la operación de la caldera.
En las condiciones actuales de trabajo probablemente la caldera podría apagarse
cerca del mediodía. Esto produciría un ahorro de unos 1.500 $/año.
6.1.3 Aislación de la tuberías de vapor.
La aislación de las tuberías de vapor producirá ahorros del orden de los 5.400 $/año,
el costo se estima en unos 1.300 $ (a razón de unos 30 $/m).
6.1.4 Precalentador de agua.
Se observó que el caudal de agua en el precalentador es muy pequeño, del orden
de 100 litros/hora, con unos 12°C de elevación de la temperatura. En estas
condiciones, a unas 12 horas por día se obtiene un ahorro 7 de unos 200 $/año. Más
precisamente se tiene la tabla siguiente:
Caudal Tent Tsal DT Q Q Q (Litros/h) (°C) (°C) (°C) (kW) (GJ/año) ($/año)
93,1 14,6 26,6 12,1 1,2 17,7 192
Sin embargo, puesto que la temperatura de rocío de los gases de escape es del
orden de 43°C probablemente se produzcan condensaciones en el intercambiador
con el consecuente deterioro del equipo. Debería revisarse su estado para decidir su
Proyecto PIEEP
48
continuidad. Por otra parte el tanque de agua se encuentra a la intemperie con lo
cual, sobre todo en invierno lo recuperado aquí se pierda probablemente alli.
6.1.5 Recuperación del condesado
El ahorro por recuperación de condensado es potencialmente muy importante. El
costo del tratamiento de agua es de unos 7.700 $/año y el del calor 2.700 $/año.
6.1.6 Influencia conjunta de la mejora en la combustión y la aislación
A continuación se presenta una tabla que indica la influencia de la mejora en la
combustión y aislación para distintos niveles de producción.
7 Al precio marginal de producción del vapor que es el costo para producir un kg más de vapor y resulta de
0,0108 $/MJ.
Proyecto PIEEP
49
Tabla 23 - Influencia de las Mejoras en la Combustión y Aislaciones Vapor [t/año] Actual Con aislación Con mejora
en caldera Con ambas
mejoras 500 $ 28,299 $ 22,574 $ 27,176 $ 21,451 600 $ 32,127 $ 26,402 $ 30,780 $ 25,055 700 $ 35,956 $ 30,231 $ 34,384 $ 28,659 800 $ 39,785 $ 34,060 $ 37,989 $ 32,264 891 $ 43,281 $ 37,556 $ 41,280 $ 35,555 1000 $ 47,443 $ 41,718 $ 45,197 $ 39,472 1100 $ 51,271 $ 45,546 $ 48,801 $ 43,076 1200 $ 55,100 $ 49,375 $ 52,406 $ 46,681 1300 $ 58,929 $ 53,204 $ 56,010 $ 50,285 1400 $ 62,758 $ 57,033 $ 59,614 $ 53,889 1500 $ 66,587 $ 60,862 $ 63,218 $ 57,493 1600 $ 70,415 $ 64,690 $ 66,823 $ 61,098 1700 $ 74,244 $ 68,519 $ 70,427 $ 64,702 1800 $ 78,073 $ 72,348 $ 74,031 $ 68,306 1900 $ 81,902 $ 76,177 $ 77,635 $ 71,910 2000 $ 85,731 $ 80,006 $ 81,240 $ 75,515 2100 $ 89,559 $ 83,834 $ 84,844 $ 79,119
Costo del vapor(combustible +tratamiento del agua)
$43,281
$37,556
Act. 891 t/a
$41,280
$35,555
$30,000
$35,000
$40,000
$45,000
$50,000
800 850 900 950 1000
Toneladas de vapor / año
$/añ
o
ActualmenteCon aislacionCon mejora en calderaCon ambas mejoras
Proyecto PIEEP
50
6.2 Mejoras ya Realizadas.
6.2.1 Aprovechamiento del condensado como agua de limpieza.
El ahorro por aprovechamiento del condensado es importante. El condensado
mezclado con agua corriente se recupera a una temperatura de unos 50°C.
Tomando como base la temperatura de 11°C del agua de alimentación en la tabla
siguiente se calcula lo que costaría calentar el agua recuperada:
dT Ton/día Mcal/día MJ/día GJ/año $/GJ $/año 39 3.90 152 637 199 10,82 2154
El calor total perdido en el condensado ha sido estimado antes en 291 GJ/año, esta
recuperación significa un 68% de ese calor. En la actualidad no todo este volumen
es aprovechado debido a la falta de capacidad de la cisterna de almacenamiento.
Nótese que esto puede considerarse un ahorro en tanto y en cuanto esta agua deba
necesariamente calentarse. De todas maneras se está perdiendo el costo del
tratamiento del agua que como se vio es más importante que el del calor ( 3 veces
superior).
6.2.2 Factor de Potencia.
Hasta el mes de Junio el factor de potencia arrojaba valores que llevaban a tener
que abonar multas. En dicho mes, se colocó el banco de capacitores y la situación
se revirtió.
6.2.3 Puesta a tierra.
Se aconseja ver la posibilidad de recomponer la existente o realizar una instalación
nueva ya que el valor medido esta fuera de norma.
6.2.4 Compresor de aire.
Se observó un importante nivel de pérdidas de aire debido al mal estado de las
uniones o acoples rápidos.
Proyecto PIEEP
51
Por otro lado, disminuyendo la temperatura de admisión de aire de 35°C a 25°C, en
promedio, se logra una reducción en los costos de potencia del orden del 3,3 %.
En este sentido, se aconseja instalar el compresor en un cobertor externo, fuera de
la sala de calderas, dos motivos primero aspirar aire mas frío en la admisión y
segundo lograr que se produzca menor condensado en el tanque de
almacenamiento.
Se sugiere efectuar un estudio detallado de consumos de aire comprimido a los
efectos de dimensionar adecuadamente el tanque pulmón.
Proyecto PIEEP
52
ANEXOS
Proyecto PIEEP
53
7. ANEXO 1: SISTEMA DE MONITOREO DE CONSUMOS
El monitoreo energético debe entenderse como una parte del monitoreo general de
la producción. De hecho los consumos deben relacionarse con los volúmenes
producidos, es decir, deben calcularse constantemente consumos específicos los
cuales son en última instancia la medida de la eficiencia.
Este proceso involucra dos fases:
• la toma sistemática de datos, y
• La elaboración de los mismos.
Es bastante obvio que tiene poco valor el archivo sistemático de multitud de datos
que nadie examina, aunque siempre pueda alegarse que se recurre a estos datos
cuando se presenta algún problema. Por otra parte, sin la toma sistemática de datos
es muy difícil evaluar el efecto de modificaciones o supuestas mejoras y la detección
temprana de fallas.
Al final se presenta una propuesta de tabla para la toma de datos. Esta tabla tiene
una fila por día y las columnas se dividen en cinco grupos: Leche, Producción,
Clima, Electricidad y Gas. No se ha incluido “agua” por que en la actualidad no hay
un manera directa de determinar el consumo, sin embargo si se dispone de algún
dato (p.ej. tanques consumidos) debería incluirse una tal columna.
En la columna gas se han puesto las unidades de Nm3 (metros cúbicos normales)
suponiendo que se instale un medidor de gas para la caldera, aspecto altamente
recomendable pues permitiría seguir de cerca la influencia de los cambios de
operación sobre el consumo. Mientras un tal medidor no esté disponible pueden
anotarse en esta columna las cargas de propano líquido en los tanques según la
facturación en los días en que esta carga se realice ( la columna debería titularse
Carga [litros]).
Proyecto PIEEP
54
El gráfico siguiente ha sido usado para determinar el consumo de gas de la planta a
partir de datos de carga de propano.
Los puntos azules representan las
cargas puntuales y los rojos el
acumulado. La recta de tendencia
se trazó con la ayuda de una planilla
de cálculo. Tendencias a más corto
plazo pueden también trazarse.
Con los datos de la planilla deben
calcularse los consumos específicos
de gas y electricidad por litro de leche procesada y por kg de queso producido.
Estos índices deben graficarse para correlacionar sus variaciones con los cambios
de operación o proceso o posibles fallas.
Consumo de gas propano
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
160000
180000
200000
11/1/98 2/9/99 5/20/99 8/28/99 12/6/99 3/15/00
fecha
Litr
os
compradoacumuladotendencia
Proyecto PIEEP
55
DON ATILIO Planilla de control
Noviembre de 2000 LECHE PRODUCCION DE QUESOS CLIMA ELECT. GAS
Fecha Volumen Temp. Grasa Acidez Blando Semi duro
Duro Ricotta Crema Tmin Tmax Acum Acum
Día- nn [litros] [°C] [%] [°D] [kg] [kg] [kg] [kg] [kg] [°C] [°C] [kWh] [Nm3]
Proyecto PIEEP
57
8. ANEXO 2: CALOR ESPECÍFICO DE LOS GASES DE ESCAPE
La combustión completa del propano se realiza según la siguiente ecuación
estequiométrica:
C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O
Para un exceso de aire (ver gráfico 3 sobre el exceso de aire) del 90%, (5x0,9=) 4,5
moles de O2 se agregan por cada mol de combustible, y dado que el oxigeno
proviene del aire, los 9 moles de oxigeno son acompañados por 9,5x79/21=35,74
moles de N2.
Así cada mol de combustible genera (con este exceso de aire)
4,5+35,74+3+4 = 47,24 moles de escape (O2,N2,CO2 y H2O). El calor específico a
presión constante de éstos gases de escape puede calcularse suponiendo un
comportamiento ideal de la parte seca (es decir Cp= 7/2 R) y un valor particular para
el agua tal como:
Cp ideal = 29,06998536 J/mol K (7/2R)
Cp agua = 37,74328767 J/mol K
Así para esta composición de los gases de chimenea será:
Cp escape = 43,24 / 47,24 x Cp ideal + 4/47,24 x Cp agua = 29,80442 J/mol K
Proyecto PIEEP
58
9. ANEXO 3: PÉRDIDAS DE CALOR POR CONVECCIÓN Y RADIACIÓN
Las pérdidas por convección natural y radiación se estimaron según las siguientes
fórmulas 8 :
QConveccion Natural =1,3 x Cc x (Tsup - Tamb)1,25
QRadiación = σ x ε x (Tsup4 - Tamb
4)
Dónde:
Constante de Stefan-Boltzman σ = 0,0000000487 kcal/(h m2 K4)
Cc= 1,66 kcal/(h.m2K1,25)
Tsup: temperatura de la superficie expuesta al ambiente
Tamb: temperatura ambiente
8 Technical Data on Fuel, 6th edition, London 1962, pp 59-69
Proyecto PIEEP
59
10. ANEXO 4 : EL CLIMA EN TANDIL
En el gráfico siguiente se tiene la temperatura durante 1999 en Tandil
Con estos datos ,ordenando los registros de temperatura en forma creciente, puede
construirse la distribución de temperaturas en el sentido de que dada una
temperatura se obtenga el porcentaje del tiempo en que no se estuvo por arriba de
esa marca. Esto es precisamente lo que se muestra en el gráfico a continuación.
Los mismos resultados se presentan sumariamente a continuación
Tempertura en Tandil durante 1999
Temperatura [°C] 35 30 25 20 15 10 5 0 -5 -10 % Por arriba 0,0% 0,9% 6,4% 18,4% 39,5% 64,6% 87,3% 98,5% 99,9% 100,0%%Por debajo 100,0% 99,1% 93,6% 81,6% 60,5% 35,4% 12,7% 1,5% 0,1% 0,0%
TEMPERATURA EN TANDIL DURANTE 1999
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
1/1 2/1 3/4 4/4 5/5 6/5 7/6 8/6 9/6 10/7 11/7 12/8
Proyecto PIEEP
60
Nótese que aproximadamente el 35% del tiempo la temperatura no supera los 10°C.
TANDIL,1999
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
-10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40
Temperatura [C]
% d
el ti
empo
por
deb
ajo
de la
tem
pera
tura
Proyecto PIEEP
61
11. ANEXO 5 : PASTEURIZADOR.
11.1 SECCION I
En esta sección ingresa la leche cruda al equipo a una temperatura de 6°C y se calienta hasta una temperatura de 42°C, que es la
requerida para alimentar la desnatadora. Para calentarla se emplea la propia leche pasteurizada. Esta sección está integrada por 25
placas, circulando leche cruda y leche pasteurizada en contracorriente. Ambos fluidos presentan un patrón de circulación similar
integrado por 3 pasos de 4 pasajes cada uno.
Leche
Leche
Leche
Leche
Leche
Leche
Proyecto PIEEP
62
11.2 SECCION II
Cuando la leche cruda alcanza los 42°C, abandona el equipo de pasteurización y se envía a la desnatadora. Una vez cumplida esta
operación, la leche desnatada ingresa al pasteurizador en la sección II donde se calienta nuevamente a expensas de la propia leche
pasteurizada. La leche cruda desnatada reingresa a la unidad de pasteurización a 42°C y la leche pasteurizada ingresa a esta sección a
72°C. Esta sección está integrada por 19 placas y no está bien configurada por lo que sólo se observa intercambio de calor en un tercio
de la misma. Hay 12 placas que están cortocircuitadas, lo que significa que de tres pasos posibles sólo en uno se realiza intercambio de
calor. En el esquema se indican los reemplazos requeridos.
Leche
Leche cruda desnatada
Leche
Leche
Leche cruda Leche cruda
Proyecto PIEEP
63
11.3 SECCIÓN III.
En esta sección se completa el calentamiento de la leche cruda hasta los 72°C requerido como temperatura de pasteurización. Se
emplea agua caliente como fluido de calentamiento, la cual circula en un circuito cerrado alimentado con vapor para recuperar
temperatura. Está integrada por 20 placas, y mientras el agua caliente circula a través de un solo paso de 10 pasajes, la leche circula
por 3 pasos de 3 pasajes cada uno.
Leche cruda desnatada
Agua
Leche cruda
Agua
Agua fría
Proyecto PIEEP
64
11.4 SECCIÓN IV.
Se emplea para ajustar la temperatura de la leche en caso que se requiera completar su enfriamiento. Se emplea agua como fluido
refrigerante aunque no está en operación. Está integrada por 17 placas y los fluido circulan en contracorriente con un patrón similar de 1
paso de 8 pasajes.
Agua
Leche pasteuriza Leche
Leche cruda
Agua
Agua
Proyecto PIEEP
65
11.5 SECCIÓN V
También se emplea como sección de ajuste de temperatura en caso que se requiera calentar la leche antes de enviarla al proceso. Está
en operación y trabaja con agua caliente en un circuito similar al de la sección III. Está integrada por 25 placas, circulando la leche y el
agua en corrientes paralelas. La leche presenta un patrón de circulación irregular con 3 pasos de 4, 3 y 5 pasajes respectivamente,
mientras que el agua caliente circula a través de 2 pasos de 7 y 5 pasajes respectivamente.
Leche
Agua
Leche
Leche
Agua
Agua
Proyecto PIEEP
66
Temperaturas en el pasteurizador
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00
Hora
Tem
pera
tura
[C]
ENTRADA DE LECHE (T1) salida a descremadora (T2)entrada a retención (T3) salida del pasteurizado (T4)ingreso de agua caliente ajuste de temperatura en retención (T5) ingreso agua caliente ajuste temperatura salida de leche (T6)
Proyecto PIEEP
67
11.6 Temperaturas del Pasteurizador.
A continuación presentamos una foto y una imagen termográfica del pasteurizadora
Proyecto PIEEP
68
En las imágenes termográficas los colores son un índice de la temperatura, y que va
desde el violeta, (más frio) pasando por el rojo y el amarillo hasta el blanco. Nótense
las zonas más frías en las secciones II y III. En el gráfico “Temperaturas en el
Pasteurizador” se presentan los resultados de las mediciones efectuadas. En el
esquema siguiente se indica la ubicación de los sensores. Siempre estos han sido
puestos sobre la superficie del equipo adosados con masilla plástica.
La temperatura de salida, como se ve, es muy variable por lo que se recomienda
implantar un sistema de control automático que ayudará a obtener la temperatura
adecuada en las tinas con el mínimo gasto de combustible.