determinaciÓn de los niveles de diluciÓn...

DETERMINACIÓNDELOSNIVELESDEDILUCIÓNAPROPIADOSPARAELPROCESODECLARIFICACIÓNSEGÚN

LASCONDICIONESESPECÍFICASDELAPLANTAEXTRACTORADEACEITESMORICHAL

LUZAMPAROVALENCIAGUAYAZAN

CODIGO20012150076

Director

Qco.JOSUEANSELMOGARCIA

UNIVERSIDADDISTRITALFRANCISCOJOSEDECALDAS

PCLQ

MAYODE2017

DEDICATORIA

Quierodedicarestetrabajo,enprimerlugaralúnicoDiosGrandeFuerteytodoPoderoso,quienmeha

dadolaoportunidaddecumplirconestameta,quienhaabiertotodaslaspuertanecesariasypusosu

graciaysufavorenmiparalograllegarhastaestedía,yeselquesinlugaradudahacreídoenmipesea

todopronóstico,ensegundolugaramiMamá,mujervaliente,esforzadaydedicada,quehaestadoami

ladosinexcusaapoyándomeyentregandotododeellaparaverestemetacumplida,amihermanomayor,

quemeapoyoalpuntodellevarmealproyectoparamatricularmeenúltimosemestre.

GraciasalProfesorJosuéAnselmoGarcía,quiendesdeprimersemestrequeesofuehacemucho,haestado

prestoaapoyarmeyacolaborarmehastaeldíadehoyqueentregomiinformefinal,aOlgaPáezsecretaria

delproyectodeLic.EnQuímica,quehasidounapoyomuyimportanteyquienhaabogadopormídesdelos

primerossemestres,hasidounapersonaclavedentrodelproyectoyenelcumplimientodeestelogro.

MuchasGraciasatodosycadaunodeustedes,porelapoyo,lapaciencia,yelhabercreídoqueeste

momentohabríadellegar.

QueelDiosdetodasabiduríaeinfinitopodernosbendigahastaelúltimodenuestrosdías.

INFORMEFINAL

REFERENTESTEÓRICOS

1. ACEITECRUDODEPALMA

Generalidadesdelaceitecrudodepalma

El aceite crudo de palma proviene de la palma africana Elaeis guineensis Jacq, planta oleaginosa,

monocotidelóneay tropicalpertenecientea la familiade lasPalmaceae.Originariadepaísesafricanos,ha

sidoexportadaavariaspartesdelmundoeintroducidaalpaísen1932,endondesehacruzadoconespecies

localesparacrearhíbridosqueincrementanelniveldeproducción.

Esta plantaespropiadeclimascálidos,puessolocreceen tierraspordebajode los500metrossobreel

niveldelmar.Sufrutoseencuentraadheridoalraquisotusa,formandoracimoscompactoscuyopesooscila

entre10y40Kg.Cadafrutotieneunasolasemilla(almendraopalmisteoendospermo)protegidaporun

endocarpio leñoso o cuesco, a su vez rodeado por un mesocarpio carnoso o pulpa que a su vez esta

protegidaporelexocarpio(Figura1).Estefrutoproveedostiposdeaceite:elquesesustraedelapulpa,el

aceitedepalmapropiamentedicho,yelqueseobtienedelaalmendra,elaceitedepalmiste.

Nuestro país cuenta con 58 núcleos palmeros distribuidos en las cuatro zonas palmeras: la zona norte la

componenlaCostayelCesarcon15enlazonacentralseencuentranelSurdelCesar,BucaramangayNorte

de Santander con 13; la zona oriental está compuesta por elMeta y Casanare con 25; y el suroccidente

abarcaTumacoyCaquetácon5.

Hoyendía,elpaístienecercade500.000hectáreassembradasenpalmadeaceite,loquesignificaque,ala

vuelta de pocos años, se contará conmás de 2millones de toneladas de aceite de palma, duplicando la

producciónactual.

Figura1.Frutodelapalmadeaceiteysuspartesprincipales

http://cultivodepalmaafricana.blogspot.com/2011/11/descripcion-botanica.html

Foto1FrutoProcesadoPlantadeAceitesMorichals.a.s

2. PROCESOPRODUCTIVO

Figura2:http://www.cenipalma.org/buenas-practicas-de-manejo

2.1ETAPASDELPROCESODEEXTRACCIÓNDEACEITEDEPALMA

Figura3:construidaconbaseenelprocesorecomendadoporCenipalma

Paraalcanzarlosobjetivosglobalesesaconsejabledividirelprocesoenetapasydefinirelobjetivodecada

unadeellas.Asímismo,esimportantedefinirlasdiversaspruebas,observacionesyregistrosdecadaetapa.

2.1.1 Esterilización

Losobjetivosdelaesterilizaciónsonlossiguientes:

-Evitarposiblesaumentosdelosácidosgrasoslibres.

-Facilitarlaseparaciónmecánicaparaaflojarlafrutaqueaúnseencuentrepegadaalracimo.

-Prepararelmesocarpioparalaprensasubsiguiented)Acondicionarlasnuecespararomperlas.

Elmétodode esterilización consiste simplemente en cocinar los racimos y la fruta suelta al vapor, a una

presiónde276kPa.Generalmenteestosehaceduranteunahora,peroeltiempopuedevariarligeramente,

segúnlascondicionesdelafrutayladisponibilidaddevapor.

Elaireesunmalconductordecalor.Porlotanto,esnecesarioretirardelesterilizadorlamayorcantidadde

aire posible. Para hacerlo, la mayoría de las plantas llevan a cabo la esterilización utilizando ciclos pico

doblesotriples.Losprimerosdospicossonbásicamentepararetirarelaireatrapadoenelcontenedor.

Laeficienciadelaesterilizaciónsemideconlassiguientesobservacionesypruebas:

-Laspérdidasdeaceiteenelcondensadodelesterilizador

-Laspérdidasdeaceiteenlosraquisdelosracimos

-Losracimosdurosysinseparar

Pérdidadelaceiteenelcondensadodelesterilizador.Lapérdidadeaceiteenelcondensadoesunapérdida

conocida, mas no registrada. El muestreo de partes representativas del condensado es bastante difícil

debidoalaampliavariedaddelaceiteyalvolumendeladescargadelmismo.Sinembargo,lasmuestrasque

setomandurantelaúltimaevacuación

deaguadanunaideadelapérdidadeaceiteenlacondensación.

Algunas fábricas han instalado colectores de aceite separados para el condensado del esterilizador. El

volumendeaceitequeserecojaenestoscolectorespuedeconstituirunaguíaútilencuantoapérdidas.El

Procesamientoderacimosdepalmadeaceite

RecepcióndefrutodePalmadeaceite

Esterilizaciónderacimode

fruta

Desfrutado,digestiónyprensadode

fruta

Clarificacióndeaceitede

palma

Recuperaciónde

almendradepalmadeaceite

Generacióndevaporyenergíaenplantasdebeneficio

aceitequeserecuperedeloscolectoresnodebeañadirsealproceso,porsumalacalidad,especialmenteen

loqueserefiereaunaltocontenidode

hierroydeácidosgrasoslibres.

Pérdidadeaceiteenlosraquis.Lacantidaddeaceitequesepegaalraquisdelracimoindicalacantidadde

aceitequesaledelafrutadurantelosiguiente:

—Elprocesodeesterilización,especialmentedurantelasúltimasetapasdelperíododeespera

—Lademoraentrelaesterilizaciónylaseparación

—Elprocesodeseparación

Racimosdurosysinseparar.Amedidaquelosracimoslimpiosvansaliendodeltamborseparador,algunos

de ellos presentan restos de fruta aún adherida a ellos. A éstos se les conoce como racimos duros sin

separar. Los racimos duros son aquellos que tienen frutas fuertemente adheridas. Normalmente, estos

racimos tienenmás de lamitadde la fruta original. Los racimos sin separar son los que aún tienenunas

pocasfrutasquepuedenretirarsemanualmente.

Tantoalosracimosduroscomoalosracimossinsepararselesdeberetirarlafrutayvolverlaaesterilizar.

Encasodequeelporcentajedeéstosseademasiadoaltoyelinspectorderaquisnopuedamanejarlos,los

racimossefuganhaciaelincinerador.

Esta es una pérdida conocida aunque no registrada de la planta, ya que el porcentaje de pérdida

generalmenteesbajoyesdifícildeterminarenformaexactalamagnituddelaspérdidas.Porlogeneralse

tiene el cuidado de asegurar una esterilización y separación adecuadas, con el objeto de mantener las

pérdidasaunnivelmínimo.

2.1.2 Calidaddelosracimosdefrutafrescarecibidosenlaplanta

Dentrodelmismotemadelaesterilización,laverificacióndelamadurezqueselleveacaboenlarampade

descarga constituye una guía útil, en cuanto a losmétodos de esterilización que se deben emplear en la

planta.El70u80%delosracimosquelleganaelladebenestarenelniveladecuadodemadurezodentro

deestacategoría.Siexistenvariacionesmuymarcadasenlacalidaddelafruta,porejemplosiel40%estálo

suficientementemaduro

yotro40%estádemasiadomaduroopodrido,laadministracióntendráproblemasenlograr

unmínimodepérdidasdurantelaesterilización,seaenelcondensadooenlosracimosduros.

Losracimosdurossonconsecuenciadecortarmuchosracimosverdesenelcampo.Asímismo,alvolvera

esterilizarlosracimosdurossepresentanmáspérdidas,debidoaquelasfrutasyasehabíanrotodurantela

primera esterilización. Por lo tanto, es importantemantener en unmínimoel volumende racimos duros

reesterilizados.

2.1.3 Desfrutadoodesgrane

Elobjetode la separaciónesapartar la frutaesterilizada (junto con sushojas)de los raquisesterilizados.

Usualmentelosraquisseincineranyproducenunacenizaquepuedeemplearsecomofertilizantedepotasa.

Silaalimentacióndelseparadoresirregularpuedeocasionarunaumento,tantodelaceitequeabsorbenlos

raquiscomodelacantidaddefrutaquesaleconellos.Estapérdidaadicionalsepresentaduranteelperíodo

desobrecarga,cuandolosracimospuedentomarmástiempoenllegaralseparador.Lanecesidaddequeel

procesode separación seaadecuado sehacemáspatenteen lasplantasmodernasdondeel volumende

entradade frutaes tanaltoque sería impráctico revisar cadaunode los raquisque salende lamáquina

antes de desecharlos. La regularidad de la alimentación del separador se facilita en la planta moderna

empleando un alimentador de racimos. La velocidad del alimentador se ajusta de tal manera que las

calderasdefrutasemantengansiemprellenasyquehayaunreciclamientodesobrantesdefrutaseparada.

Estavelocidadpuederegularseautomáticamenteacoplandouninstrumentoeléctricosensordelniveldela

calderadelafrutaalalimentadordelamisma.

La mayor parte de las plantas ha instalado sifones para fruta suelta antes de que los racimos pasen al

tambordeseparación.Así,lafrutasueltapasaalsifónantesdellegaraltambor,paraevitarquesegolpee

contralostallos,locualocasionaríamayorespérdidasdeaceite.Lamayoríadelostamboresdeseparación

cuentacon loquese llamahilerasdedientesoespigonesqueestáncolocadosdetal formaqueaseguran

unamayoreficienciadelprocesodeseparación.

2.1.4 Digestión

Losdigestoresdelafrutadelapalmasonvasijasdentrodelascualesserevuelveysecalientalafruta,yse

dejaen lascondicionesnecesariasparapasara laprensa.Es importantemantener losdigestoressiempre

llenos, conel objetodeasegurarsedeque la frutaestédentrode la vasija elmayor tiempoposiblepara

obtenermejoresresultadosal

revolverla.

Losdigestores tienenuneje rotativo vertical, conbrazosdedirección, cuyoobjetoes revolver y frotar la

fruta, aflojando elmesocarpio de la nuez y abriendo simultáneamente tantas células de aceite como sea

posible.

Losfactoresqueocasionanlamaladigestiónson:

-Suministrarcalorinsuficienteenformadevaporparaaumentarlatemperaturadelafruta

digeridaa100°C.

-Colocarbrazosdedirecciónquenoseanlosuficientementelargosparaformarunacapadematerialseco

enlapareddeldigestor.

-Alinearlosbrazosdedirecciónenformatalquenodenalafrutaunmovimientoascendenteydescendente

cuandopasaelbrazo.

-Practicar undrenaje inadecuadodel aceite de los digestores, como sucede cuando seutilizandigestores

inferioresperforados.

-Nocontrolarelniveldeldigestor.

2.1.5 Extracciónporprensado

Despuésdesometer lafrutaa laesterilizaciónydigestiónadecuadas, laextraccióndelaceiteenlaprensa

(prensadetornillo)alcanzaráóptimosresultados.

Deestaoperaciónseobtienendosproductosquederivandoslíneasdelprocesoenlaplanta:elprimeroes

unamezcla liquida conocida como licordeprensa (LP)que contieneaceitee impurezas tales como lodos

livianos ( pectinas y gomas) y lodospesados ( tierra, arena yotras impurezasorgánicas e inorgánicas); el

segundo, es unamasa sólida denominada “torta de prensado” compuesta por las fibras delmesocarpio,

nuecesdelfrutoyalmendrasrotas,lacualesconducidahacialaseccióndepalmisteriadondeserealizala

recuperacióndelaalmendradelfruto.

2.1.6 Tamizado

El licordeprensa (LP) queprovienede la etapadeextracción, durante su trayectoriahacia la secciónde

tamizado,esdiluidoconaguaa90ºCbajolarelaciónaceite/aguaespecificadas.Ladiluicionserealizaconla

finalidaddedisminuir laconcentracióndesólidossuspendidos, incrementar lasvelocidadesdeseparación

enlaetapadeclarificaciónyfavorecereltransportedelasuspensiónhastalostamicesvibratoriosfinales.El

criteriodedilucióndependedecadaplantaextractora.

Laspartículasquesondeuntamañomenoraldeltamizyellicordeprensadiluido(LPD)pasanrápidamente

atravésdelamallaysonrecolectadosenlaparteinferiorporeltanquedeaceitecrudootanquepulmón

paraserbombeadohacialaseccióndeclarificación.Laspartículasdemayortamañopasanhacialaperiferia

ysonrecirculadashaciaelprocesosdedigestión.

2.1.7 Clarificación

Por logeneralelaceitecrudoprovenientede laprensasediluyeenellaodespuésde laextracción,enel

tanquedeaceitecrudo.Hastaciertopunto,yaenlaprensahayunadiluciónqueresultaenelaumentodela

entradaaésta,yelaceitecrudosalebienhomogenizado,paraprocederalasubsiguienteseparaciónenel

tanquecontinuodesedimentación.

-DilucióndelAceiteCrudo

Lacomposicióndelaceitecrudodelaprensadetornilloesmásomenoslasiguiente:

Aceite66%

Agua24%

NOS10%

Enestacomposición,elaceitecrudoesmuyviscosoyporlotantoesesencialañadirlasuficientecantidad

deaguaen ladilución,conelobjetodeobtener laadecuadasedimentacióndelaceitedelcieno.Comose

describearriba,ladiluciónsedaduranteelprocesodecompresión.

Alhacerunexperimento,añadiendoaguaalaceitecrudo,sedemostróquehastallegaraunadilucióndel50

% se presentaba un aumento de la viscosidad; sin embargo, al sobrepasar este punto, la viscosidad

disminuíahastallegaraun100%dedilución.Alseguiraumentandoelpuntodedilución,laviscosidadseguía

disminuyendo,aunquenoenformatannotoria.

Basadosenlosresultadosdeesteexperimento,sedecidiófijarunpuntodediluciónqueestuvieraentreel

50yel 100%. Seencontróqueunadiluciónentreel 60 yel 70%eraadecuadaparanuestros tanquesde

sedimentación.Noesrecomendableunadilucióndemásdel100%,porcuantoel tamañode laplantade

aclaradodebesermayoryelvolumendelaspérdidasdeaceitepuedeaumentar.

Normalmente, la dilución en la prensa se verifica cuidadosamente cada hora, para asegurarse de que el

aceitecrudoquepasaaltanquecontinuodesedimentaciónseaentodomomentouniforme.Elcontroldela

dilución en el proceso de clarificación es esencial para el buen funcionamiento del tanque continuo de

sedimentación. Para facilidad demedida, la dilución dada semide por la cantidad de aceite en el aceite

crudodiluido(asumiendoqueelaceite*crudocontienealrededordeun65%deaceitelimpio).

Paraobtenerunadilucióndel70%delaceitecrudo,elcontenidodeaceiteenéstedebeserdel39.6%.

%dediluciónporvolumende

aceitecrudo

%aproximadodeaceite

porvolumenenaceite

crudodiluido

0 67.3

50 44.9

60 43.5

70 39.6

80 37.4

90 35.4

100 33.6

Latablaanteriorsecalculaasumiendoqueelaceitecrudodiluidotiene65%porpesodeaceite.

Lapruebasencilladecentrifugación,quedaelcontenidodeaceiteporvolumendeaceitecrudoesdegran

valor para asegurar la obtención de un aceite crudo diluido homogéneo y uniforme, que pasa al tanque

continuodesedimentación.Lapruebadecentrifugacióntambiénsepuedeaplicaralexamendelsedimento

yelaceitesuperiordeltanquecontinuodesedimentación.

-Preclarificación

Foto2preclarificadorPlataAceitesMorichals.a.s

Estaetapacuentaconuntanquerectangularhorizontalconunacapacidadaproximadade11,7m3quetiene

trespirámidesdedrenajeenelfonoparalarecoleccióndelossolidossedimentados.Elliquidocrudoentra

lentamenteatravésdelcolectordealimentaciónydentrodelequipoelaceitevaseparándosedelaguayde

lossolidosensuspensión.Bajooperacióncontinua,serecogeporrebose lacapadeaceiteformadaenun

dispositivoenformadecopa,elcual lo llevahaciauntanquecolectorparaserbombeadohaciaeltanque

sedimentador.Porlaspirámidesdedrenajeseobtienenunasaguaslodosasaceitosasconconcentraciones

quevaríanentre19y20%deaceitecrudo.Éstasaguascaenporgravedadauntanquerectangularllamado

tanquede recuperadosendonde semezclan con los efluentes ligerosde las centrifugas ydesdeallí, por

mediodelbombeo,seconducenalclarificadorprimario.

-ClarificaciónPrimaria

Esta etapa se desarrolla en un tanque cilíndrico vertical de aproximadamente 85m3 que opera de forma

continua y bajo el principio de separación gravimétrica. Al igual que en el preclarificador, se forman dos

capasendondeserecuperael70%delacantidaddeaceitepresenteenlacarga.Elequipocuentaconun

ciclóndealimentaciónparaeliminarlaturbulenciaydisponerelflujopordebajodelacapadeaceitepara

proporcionar una separación en un tiempo relativamente rápido. Posee un sistema de agitación con

rastrillosrotatoriosquefacilitanladescargadesolidosyliberanelaceiteatrapadodentrodelafaselodosa;

además,tieneunaislamientotérmicoenlaperiferiaquepermitemantenerlatemperaturadellicoren90ºC

(temperaturaalcanzadadesdelaetapadedigestión)yasisefavoreceladeferenciadedensidadesentrelas

fasesylabajaviscosidaddelamezcla.

Lacapadeaceite formadaesrecogidaporreboseenundispositivoenformadecopapara llevarhaciael

tanque sedimentador y las aguas lodosas (4-6% de aceite) son evacuadas, bajo el principio de vasos

comunicantes,haciauntanquepulmónodelodosquealimentaauntrendedoscentrifugasenserie.

-Sedimentosinarena

El sedimentodel tanquecontinuopasaaun tanquedesedimentoy luegoalhidrociclóndeextracciónde

arenayaltamizvibradordesedimento(otamizrotativodesedimento).

El propósito del desarenador es reducir el contenido de arena del sedimento a un nivel mínimo, para

minimizareldesgastede lacentrifugayelbloqueode lasboquillas.En lapráctica,seconsideraaceptable

queelcontenidodearenasereduzcaa0.04o0.06%.

-SeccióndePurificación

Elaceitequeseseparaeneltanquecontinuodesedimentaciónpasaaunprecalentadordeaceitedepalma,

paraasegurarquelatemperaturadelaceitesealosuficientementealtaparalacentrífugayeldeshidratador

devacío.

Porlogeneralsetomanmuestrasdurantelasdiversasetapasdelaseccióndepurificaciónparaverificarel

contenidodehumedad.Lahumedadfinaldelaceiteproducidodebemantenerseentre0.10y0.25%.

Sehaencontradoquecuando lahumedaddelaceiteproducidoesdemasiadobaja,puederepresentarun

mayorriesgodeoxidaciónenlostanquesdealmacenamiento.Si lahumedaddelaceitesobrepasaelnivel

de 0.25%, podría ocasionar la sedimentación de agua en los tanques de almacenamiento, lo cual crearía

problemas con la formación de ácidos grasos libres, debido a la hidrólisis. El alto contenido de humedad

también hace que los ácidos grasos aumenten más rápidamente durante los viajes, especialmente a

ultramar,loscualesnormalmentetardandosmeseshastallegaralcompradorfinal.

Elcontenidode impurezasdelaceite,depalmadurante laproduccióndebemantenersedentrodel0.02y

0.04%.

-ClarificacióndelAceitedePalmaempleandoDecantadores

Últimamentesehanvenidoutilizandodecantadoresenelprocesodeclarificacióndelaceitedepalma,para

separar losmateriales sólidosgruesosdirectamentedel aceite crudo sindiluir. El aceite y los sólidosmás

livianos sepasana los tanquescorrientesde sedimentaciónya la centrífuga.Estosdecantadorespueden

reducir el volumen de efluente del proceso de clarificación del aceite, al igual que se ha observado una

reduccióndelaspérdidas.

2.1.8 TanquesdeProducciónyAlmacenamiento

Después de que el aceite pasa por el deshidratador y el enfriador, va a un tanque de producción. Este

tanque recibe únicamente la producción de cada día. El aceite se mide a la mañana siguiente, para

determinarelpesodelaceitequeseproduce.Setomanmuestrasdelaceiteparaverificarlosácidosgrasos

libres,lahumedad,lasimpurezas,elvalordelperóxido,lacapacidaddeblanqueo,etc.Despuésdetomarlas

muestras,elaceitepasaauntanquedealmacenamiento,dondesealmacenaantesdeserdespachadoal

comprador.

2.1.9 PlantadeExtraccióndelPalmiste

Latortaquesaledelaprensapasaaunseparadornuez/fibra,endondelafibraseseparadelanuez.

Enlaactualidadlosseparadoresdenuezyfibraqueseutilizanmáscomúnmenteenlasplantasdeaceitede

palma son los de tipo columna vertical, a través de los cuales pasa un flujo de aire ascendente a una

velocidadtalquetodalafibrasube.Lasnuecescaenalfondodelacolumnaseparadora,directamenteauna

bandadetornilloquelaspasaaltamborpulidor.

Lasnueces,especialmentelasqueserompenenlaprensa,tiendenaperderseenlafibra.Por lotanto,es

importantetomarmuestrasparaasegurarsedequeseanpocaslasnuecesquesepasenalafibra.

Existenajustesparaevitarlaspérdidasexcesivasdenuecesenlafibra,yéstossepuedenemplearaveces

paramantenerlaspérdidasenunnivelmínimo.Lasnuecesquepasanaltamizpulidorrotativosedeshacen

de la fibraqueaúnseadhiereaellasantesdepasaral siloo tolva,endondesealmacenanhastaquese

abren.

Figura4.TomadadeA.Valayuthan,ProcesamientoycontroldelaceitedePama,pag32

Diagramadelprocesogeneraldeextraccióndeaceitedepalma.

Foto3.ProcesodelaPlantaExtractoradeAceitesMorichalS.A.S

3. FUNDAMENTOTEÓRICODELPROCESODECLARIFICACIÓN

Factoresqueincidenenlaeficienciadeseparacióndelaceiteenclarificación

En la clarificación estática, la eficiencia de recuperación de aceite depende básicamente del tiempo de

residencia(capacidaddelclarificadoryflujoalimentado),latemperatura,elniveldedilución,lacomposición

volumétrica del licor de prensa sin diluir (LPSD) y la relación geométrica de los equipos de separación. A

continuación, se presenta una descripción del efecto de cada uno de estos factores en la eficiencia de

separacióndeaceite.

3.1 Niveldedilución

Ellicordeprensadiluido(LPD)esunfluidono-newtonianotipopseudoplástico,elcualcuandoessometidoa

esfuerzos cortantes tiende a disminuir su viscosidad, factor crucial para incrementar la velocidad de

separacióndelagotadeaceitesegúnloindicalaecuacióndeStokes.Paraexplicarestaley,acontinuación

sepresentalafórmulaquedescribelamecánicayconductadelfluidodefiniendo,desdeelpuntodevistade

mecánicade fluidos,queel licordeprensasdiluidoesun fluidoaceitosodispersoenunmediode fluidos

(lodos).

FórmulaLeydeStokes1:

! =# ∗ %& − %( ∗ *+

18 ∗ .

Donde:

v=Velocidaddeascensodelagotadeaceite

g=Fuerzadegravedad

ρl=Densidaddellodo

ρa=Densidaddelaceite

d=Diámetrodelapartículadeaceite

n=Viscosidaddelfluido

Diámetrodepartícula(d):lavelocidaddeascensodependedirectamentedelcuadradodeldiámetrodelas

gotasdeaceite.Teniendoencuentaquegotascondiámetrosinferioresa15μmnosonseparablesdellicor.

Losfactoresqueafectaneltamañode lasgotasson:sobredigestión,efectode lostamicesvibratoriosyel

calentamientoconvapordirecto.

Viscosidad(n):eslamedidadelaresistenciaafluiryesocasionadaporlafricciónentrelascapasdelfluido.

Segúnlaecuaciónanterior,lavelocidaddesedimentaciónesinversaalaviscosidad.Losparámetrosquese

puedenmanejarparadisminuirlaconelfindeoptimizar lavelocidaddeseparaciónsonlatemperatura, la

diluciónyelesfuerzocortante.(Díaz,CastilloyYáñez,2005)

De acuerdo con lo anterior se dice que la viscosidad del licor de prensas diluido cambia con el nivel de

diluciónaceite/agua,siendounodelosfactoresmásrelevantesenlossistemasderecuperacióndeaceite.

Elcomportamientodinámicodelaseparacióndeaceiteparaunnivelapropiadodediluciónytemperatura

sepresentaenlaFigura4

1DuarteT.,A.1998UniversidadNacionaldeColombia.Departamentodeingenieríaquímica.TransferenciadeMomentum

Operacionesdetransferenciademomentum&manejodesólidosaplicaciones.Bogotá,página57.

Figura5.Eficienciadeseparacióndeaceite,pruebasenlaboratorio.

TomadadeMogollon,N,I.(2011).Preclarificaciondeaceitecrudodepalma:diseñoyoperación.Bogotá:

CentrodeInvestigaciónenPalmadeAceite-Cenipalmapág.14

3.2Tiempoderesidencia

Demaneraconvencional,elcriteriodediseñodeequiposdeclarificaciónenplantasdebeneficiodefrutode

palma,consideracomovalormínimocuatrohorasdetiempoderesidencia(Uribe,1994).Paradeterminarel

tiempoderesidenciaenclarificación,senecesitaconocerelflujovolumétricodellicordeprensadiluidoyla

capacidaddelosequipos.Eltiempoderesidenciaseestimaconlasiguienterelación:

/01234*15160*1.70( ℎ45( = 7(3(70*(**17&(50907(*45(2;)

9&=>4*1&0745*1351.6(*0&=0*4(2;

ℎ45()

Estarelaciónentrelacapacidadyeltiempoderesidenciaaunmismoflujodelicordeprensamuestraquea

mayores capacidadesde clarificación, seobtendránmayores tiemposde residenciapara la separaciónde

aceite. El valor convencionalde tiempode residencia sebasaennivelesdediluciónde1,0 (%vol aceite/

%volagua),quesegúnlaFigura5presentamayorestiemposdeseparaciónyporendederecuperaciónde

aceite,basadoenbajasvelocidadesdeseparación.

Figura6.Eficienciadeseparacióndeaceitedeladilución1,0aceite/aguaVsdilución1,4aceite/agua



En la Figura 6. se presenta el efectodel tiempode retención sobre la eficiencia de separaciónde aceite,

medidosobrepreclarificadoresaescalaindustrial.Apesardeesto,laFigura6muestraquelatendenciade

laeficienciaderecuperacióndeaceitesevioligeramenteperturbadaentreelTRde24minutosyelTRde40

minutos,conunadiferenciadeeficienciaderecuperaciónde3%.Estecomportamientosedebeaqueenel

puntocorrespondientea24minutos sepresentóuna relaciónaceite/aguade1,7:1, sinembargopara los

tiemposderetenciónde17,40y60minutos ladiluciónestuvocercanaa lavalidadaanteriormentecomo

1,4:1(%volaceite:volagua)(García,NietoyRincón,2009).

Figura7.Comportamientodelaseficienciasderecuperacióndeaceiteparacuatrotiemposderesidencia

diferentesenlospreclarificadores.



3.3Temperatura

En todo el proceso de clarificación, la temperatura es de primordial importancia debido a su relación

intrínsecaconlaviscosidaddelaceitequeinfluyeensurecuperacióncomolomuestralaleydeStokes2.A

medidaqueaumenta la temperatura, la viscosidaddisminuyeypor consiguiente la fricciónde la gotade

aceite, permitiendo mayor velocidad de ascenso de la gota de aceite para su óptima clarificación (ver

relaciónenlafórmuladescritaenelítemb.Dilución).

Sinembargo,sedebetenerlaprecaucióndenosobrecalentarelaceite,puesestoocasionaundeteriorode

la calidad con respecto a la fijación del color y oxidación (la cual se mide como factor DOBI), dejando

consecuenciasnegativasdurante su refinación. Lomás importanteen la etapaprevia a ladecantaciónes

mantener la temperatura de la mezcla entre 90-95°C. Si la mezcla a separar se mantiene con baja

temperatura, la densidad de aceite se asemejará a la densidad de las aguas lodosas, lo que dificulta su

separaciónestáticayaumentaenformaconsiderablelaspérdidasdeaceite.

4. ZONASDESEDIMENTACIÓN

Alsuponerquelavelocidaddesedimentaciónesproporcionalalaconcentracióndelossolidosyqueestos

secomportancomopartículasdiscretas,elmecanismodeseparaciónpuededescribirsealobservar loque

ocurreenunapruebadelaboratoriodesedimentaciónintermitentefigura7.

Al principio de la prueba de sedimentación, la concentración de los solidos es uniforme y las partículas

lodosasseencuentranenreposoconrespectoalfluidoenelqueestáninmersas.Encortotiempo,todoel

materialsuspendidocaeatravésdelfluidoconcentrándoseaunavelocidadmáximayproporcionandouna

zonadeliquidoclaro;comolaconcentracióndelaspartículasessuficientementealtaylasedimentaciónde

las partículas individuales se ve impedida por otras, se generan las condiciones de una sedimentación

obstaculizadaendondelossolidos,aunniveldadoyconuntamañodepartículaaproximadamenteigual,

caen al mismo tiempo y forman una delgada línea de demarcación entre la mezcla y el liquido claro

sobrenadante.

Figura8.Curvadesedimentaciónintermitentevistoenunaprobeta



2TransferenciadeMomentumpágina57.Operacionesdetransferenciademomentum&manejode

sólidosaplicaciones.UniversidadNacionaldeColombia.

Amedidaqueelprocesocontinúa,seproduceapilamientosdepartículasdesdeelfondodelrecipienteque

formancapasconnivelessucesivosdediferentesconcentracionesdesolidos,siendolazonamasbajalade

mayor concentración. La acumulación gradual de los lodos ejerce presión sobre el material del fondo,

comprimelacapamasprofundayelliquidoatrapadoseexpelehacialaszonasaltas.

5. METODOLOGÍA

Conelfindecumplirconelobjetivopropuesto,eldesarrollometodológicotuvoencuentalosiguiente:

-Determinar la dilución del licor de prensa mas adecuada, para las condiciones existentes en la planta

extractoradeaceitesMorichal,basadoenelestudiodelavelocidadyeficienciadesedimentacióndelLPD.

-Determinacióndelaeficienciaylavelocidaddesedimentacióndellicordeprensasadiferentesnivelesde

dilución

La prueba consistió en el montaje de ensayos de sedimentación de licor de prensa diluido a diferentes

composiciones volumétricas, en un baño termostatado a temperatura controlada de 90ºC. Se evaluaron

cuatrotratamientoscontreintaytresrepeticiones.

Esta metodología fue diseñada y evaluada en trabajos anteriores para el estudio del efecto de campos

magnéticossobrelaseparacióndelaceiteenlaclarificación(Cenipalma,2004).

Paradeterminarlaeficienciayvelocidaddeseparaciónsemidiólatasadeseparacióndeaceitevolumétrica

duranteunahora.Laeficienciadeseparaciónfuedeterminadacomoelporcentajedeaceiteseparadoenla

prueba, respecto al total contenido en lamuestra, el cual fue determinado por el análisis con centrífuga

durante10min.a3500r.p.m.

Los tratamientos evaluados de dilución del licor de prensas están en el rango de 0,8 a 1,4 (%volaceite

/%volagua) con un paso del 0,2. La eficiencia de separación se calculó como el volumen de aceite

recuperadosobreeltotaldelaceitecontenidoenlamuestra,expresadodelasiguienteforma:

%e =vol. aceiterecuperado ml ∗ 100

vol. muestra ∗ 100vol. aceite

Lavelocidadde separación seconsiderócomoel volumendeaceite separadoporunidadde tiempo,que

paralametodologíaaplicadafueconsideradocomolamedicióndeestavariableparalosprimeros10minde

iniciadoelensayo,expresadodelasiguienteforma:

vel. separacion = vol. aceiterecuperado(ml)

tiempo(min)

Diagramametodológico

Foto4.EquipoColaboradorTrabajodePasantía

6. RESULTADOSYANÁLISIS

Determinacióndelaeficienciay lavelocidaddesedimentacióndel licordeprensasadiferentesnivelesde

dilución.

Teniendoencuentalametodologíadesarrolladaparalosensayosdesedimentacióndelosdiferentesniveles

de licor de prensa, se hizo el montaje en un baño termostatado que llevó a escala de laboratorio las

condicionesdeclarificaciónestáticadelprocesodebeneficiodelfrutodepalma(Figura10).

Foto5.Montajebañotermostatado.PruebasdesedimentaciónPlantadeAceitesMorichals.a.s

Losdatosobtenidosparaeficienciadeseparacióndeaceiteparacadaniveldedilución,presentan4grupos

evaluados(Figura11).Tablaconrelacióndedelasdiluciones.

Foto6.4Gruposevaluadosadiferentesdiluciones

Foto7.Volumetríadelos4gruposevaluados

Figura9.Eficienciadeseparaciónportratamientodenivelesdedilución

Elgrupo“d”presentólosvaloresdeeficienciamásaltosparatodoelexperimento(Figura11).Estegrupo

estáconformadoporladiluciones1,4(%volaceite/%volagua).Seobservaque,respectoalniveldedilución

utilizado tradicionalmente de 1,0 (%volaceite/%volagua), el tratamiento 1,4 presentó un 10 % más de

eficienciadeseparacióndeaceiteyelmenorconsumodeaguaenelrangodediluciónevaluado.

Teniendoencuentaqueelaumentodelaeficienciadeseparaciónredundaenunamayorrecuperaciónde

aceiteenelprocesodeclarificacióny,portanto,unamayoroptimizacióndelprocesodeextracciónyuna

reducción en las pérdidas de aceite en el proceso, permitiendo además controlar el consumo de agua y

reducirlageneracióndeefluenteslíquidosenlaplanta,parahacersumanejomásefectivo.

Unodelosbeneficiosdereducirelconsumodeaguaenelprocesodeclarificación,esdisminuirelimpacto

ambiental en lo referente a la utilización de recursos naturales y por consiguiente la disminución en la

generacióndeefluenteslíquidosqueeselprincipalcontaminanteenlosprocesosdeextracción,yredunda

enlamejoradelostiemposderesidenciaenlosequiposyseoptimizaelfuncionamientodeestos.

Según estudios realizados por Cenipalma, la relación del consumo de agua de dilución es de 232,5 L

agua/Ton RFF para una relación de dilución de UNO (%volaceite/%volagua), ahora ajustando el nivel de

diluciónaunadiluciónoptima,seestimaunareducciónenefluentesdel8%,queimpactaríadirectamente

enelmanejodelaslagunasdetratamientoyenloscaudalesdeaceiteperdidoenefluentes.

Seevidenciaqueunamejoraen laeficiencia,serelacionadirectamentecon lamejorade la velocidadde

separación,loquequieredecirqueserequierenclarificadoresmáspequeñososeoptimizaríaelusodelos

existentes, al tenermenores tiempos de residencia esto se traduce en una disminución en la acidez del

aceite,favoreciendolacalidadfinaldelaceiterecuperado.

Selograestablecerqueladiluciónmásapropiadaeslade1,4(%volaceite/%volagua),habiendoobtenido

mejoresnivelesdeeficienciaydevelocidaddeseparación,encomparaciónconelnivelconvencionalde1,0

(%volaceite/%volagua)usadoenlaplantadebeneficioAceitesMorichals.a.s;locualesconsistenteconlos

resultadosobtenidosporYañezetál.,2009.

Enrelaciónalaacidez,deacuerdoalascondicionesencontradasenplanta,latemperaturapromedioesde

70°C,elmantenerelaceiteencalentamientodurante6horasnomuestrauncambiorepresentativoen la

acidez,locualesconvenienteparalacalidaddelaceitefinal.

0

10

20

30

40

50

0.8 1.0 1.2 1.4

Eficien

ciadesepa

ració

n(%

)

Diluciónaceite/agua

a

bc

d

Foto8.CálculosdeÁcidosGrasosLibresPlantaAceitesMorichal

Figura10.Variaciónenlosnivelesdeacides

Eltiempoderesidenciateóricoenelpreclarificadoresde73min

/01234*15160*1.70( ℎ45( = 7(3(70*(**17&(50907(70ó.(2;)

9&=>4*1&0745*1351.6(*0&=0*4(2;

ℎ45()

R(3(70*(**17&(50907(70ó. = 0.62; + 0.222;

= 0.822;//4.RFFP

Flujolicordeprensadiluido=0.822;//4.∗17TonRFFP=13.927m3/h

= 0.822;//4. ∗ 13.92723/ℎ

= 11.422;/ℎ

13.927

11.42∗ 60 = 7320.

Elanálisisquesehizodeformaprácticaarrojocomoresultadountiempoderesidenciaiguala80minutos,lo

cualhacecoherenteconeldatoteóricoconelpráctico,validandoasíelprocesoenlaplanta.

7. Conclusiones

- Con este proyecto concluimos que el nivel de diluciónmás apropiadopara las condiciones de la

plantadeextraccióndeaceitesmorichalesde1.4aceite/agua,conrelaciónal1.0aceite/aguaque

seveníausando.

- Esnecesarioestablecerelcorrectofuncionamientodelvertederoexistente,paralograrladilución

recomendada.

- Serecomiendaestablecerunahomogenizaciónencuantoalascondicionesóptimasdeextracción,

iniciandoconlosjefesdeturno,yellostrasmitiendolainformaciónacadaunodelostrabajadores

involucrados,conelobjetivodemantenerlacontinuidaddelprocesoymejorarlascondicionesde

extracción.

8. Bibliografía

- Mogollon, N.I. –Angarita, Y.E- Níñez, G.A (2011). Boletín Técnico N° 29 Preclarificador de aceite

crudo de palma: Diseño y Operación. Bogotá: Centro de Investigación en Palma de Aceite –

Cenipalma.

- Velayuthan,A.ProcesamientoyControldelAceitedePalma–Cenipalma.

- Cala, A., Silva, L., García N., Jesús A., Yáñez A., Édgar E. (2011). Manual de Procedimientos de

Laboratorio en Plantas de Beneficio. Bogotá: Corporación de Investigación en Plantas de Aceite,

Cenipalma.

determinaciÓn de los niveles de diluciÓn...

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