Universidad de CaraboboFacultad de IngenieraEscuela de Ingeniera QumicaDiseo de procesos qumicos

AVANCE N 1PROPUESTA DE DISEO DE UNA PLANTA DE PRODUCCIN DE HARINA DE SOYA PARA CONSUMO ANIMAL EN VENEZUELA

ProfesorCarlos HernndezIntegrantesFigueroa, DouglasNuez, DavidPrez CamiloRojas, RosangelSeccin: 62

Valencia, 19 de enero de 2015

11111111111111111111ndice generalDefinicin del Producto..Precio...Tamao del mercado...Pronstico o proyeccin .Mercado Objetivo o metaLocalizacin de la planta.Mtodo de valoracin por puntosMtodo de Brown y GibsonDeterminacin de la capacidad de la planta ..Seleccin de la tecnologa..Diagrama de bloque del proceso Recepcin.Almacenamiento..Limpieza..TrituracinTostadoMolienda..Almacenamiento de producto terminado.Diagrama de flujo del proceso, con normativas ISA..Referencias bibliogrficas...

(CAMILO) Definicin del producto Precio Tamao del mercado Pronstico o proyeccin Mercado Objetivo o metaLOCALIZACIN DE LA PLANTAMTODO DE CUALITATIVO POR PUNTOEste mtodo consiste en definir los principales factores determinantes de una localizacin, para asignarles valores ponderados de peso relativo, de acuerdo con la importancia que se les atribuye. Al comprar dos o ms localizaciones opcionales, se procede a asignar una calificacin a cada factor en una localizacin de acuerdo a una escala predeterminada como por ejemplo de cero a diez, estos valores se observan en la tabla 1,

Tabla 1. Factores para definir el estado donde se localizar la planta de harina de soja.

Result ser el estado Aragua el que ms beneficios proporciona para la localizacin de la planta, ahora se procede a determinar el municipio que ms apto para ubicar planta de harina de soja, datos que pueden ser apreciados en la tabla 2.Tabla 2. Localizacin del municipio donde se localizara la planta de harina de soja.

Resultando para este el municipio Santiago Mario, es importante mencionar que la zona industrial de Turmero, no fue tomado como factor, pero tiene un papel relevante dentro de la localizacin, y se podra hacer una bsqueda ms exhaustiva para conseguir una localidad propicia en el municipio.

METODO DE BROWN Y GIBSONUna variacin del mtodo anterior es propuesta por BROWN y GIBSON, donde combinan factores posibles de cuantificar con factores subjetivos a los que asignan valores ponderados de peso relativo. El mtodo consta de cuatro etapas:

1) Asignar un valor relativo a cada Factor Objetivo FOi para cada localizacin optativa viable.2) Estimar un valor relativo de cada Factor Subjetivo FSi para cada localizacin optativa viable.3) Combinar los Factores Objetivos y Subjetivos, asignndoles una ponderacin relativa, para obtener una medida de preferencia de localizacin MPL.4) Seleccionar la ubicacin que tenga la mxima medida de preferencia de localizacin.

En conclusin por el primer mtodo por puntos arroja como resultado que la MLPC el estado Aragua como localizacin mientras que por Brown y Gibson la localidad con mayor ventaja para aprovechar es Cojedes.DETERMINACIN DE LA CAPACIDAD DE LA PLANTAEn un artculo llamado Venezuela entre los 5 pases que ms importan maz, trigo y soya del peridico El Nacional se encontr la siguiente informacin: Las compras externas de soya subieron 98,4%, para totalizar 82,5 millones de dlares. sto para el ao 2011. [1]Tambin consultando [2] se extrajo el precio de la semilla de soya por tonelada, por ao, por lo que para el ao 2011 fue de 498.77 dlares.

Se asume que sta importacin se emple en su totalidad para la produccin de alimentos de consumo animal, se determina las toneladas de semilla importadas para el ao 2011 en Venezuela, empleando la ecuacin 1:

(1)Donde:TonImpVzla: Toneladas de semilla de soya importadas a Venezuela (toneladas)

Una vez determinadas las toneladas mtricas de semilla de soya importada para la elaboracin de alimentos para animales, se determina, mediante la ecuacin 2, la cantidad de harina que se consume, sto tomando en cuenta el porcentaje de eficiencia del proceso de produccin de harina de soya, el cual es de 95%

(2)Donde:TonHSConsumidas: toneladas de Harina de Soya consumidas (Toneladas)%Eficiencia: Porcentaje de eficiencia (Adimencional)

Ahora bien, con el consumo de harina de soya producida y consumida en Venezuela para animales, se hace una base de clculo, asumiendo que el crecimiento poblacional de Venezuela es directamente proporcional al crecimiento de animales en el mismo pas, para ello, consultando la pgina del INE, [3] se determina el consumo de harina de soya per cpita para el ao 2011, haciendo uso de la ecuacin 3:

(3)Donde:ConHSPerCpita: Consumo de harina de soya per cpita (toneladas)PoblacindeVzla: Poblacin de Venezuela (Adimensional)

Haciendo uso de [3] y el consumo de harina de soya per cpita, se hace un perfil de crecimiento (no recuerdo como se llama esto), que se puede apreciar en la tabla 3.

AoPoblacinConsumo de harina de soya per cpita

201128944070157136,556

201229365451159424,222

201329786263161708,798

201430206307163989,206

201530620404166237,327

201631028637168453,613

201731431164170638,921

201831828110172793,929

201932219521174918,889

202032605423177013,94

202132985763179078,795

202233360238181111,81

202333728624183111,767

202434090650185077,196

202534446036187006,577

Tabla 3. Proyeccin del crecimiento de la poblacin venezolana, y la cantidad de harina de soya consumida por ao.

En la tabla1, se observa que la proyeccin para 2025, el consumo de harina de soya per cpita ser de 187006 toneladas aproximadamente, para determinar la capacidad de la planta se usa como convencin el 20% de la produccin total en Venezuela, por lo que la capacidad de la planta ser determinada mediante la ecuacin 4:

(4)Donde:Capacidad de la planta: (toneladas)

SELECCIN DE LA TECNOLOGA

DIAGRMA DE BLOQUE DEL PROCESO (CAMILO)

RECEPCIN (CAMILO)ALMACENAMIENTO (CAMILO)LIMPIEZALa limpieza de las semillas se realiza mediante un mtodo de soplado por viento el cual se basa en hacer pasar las semilla s de soya por un equipo y este a medida que va realizando una vibracin con ayuda de un ventilador realiza un soplado en donde las cascaras piedritas y otras cosas ms ligeras que la soya .son removidas de la plancha y enviadas a un ducto de desechos, las semillas as siguen su camino separando las impurezas de la materia prima. Partes que componen los equipos de limpiezaEl conocimiento de las partes que constituyen las mquinas de aire y zarandas es importante para obtener un buen rendimiento. El operador que conoce la funcin de cada pieza tendr ms seguridad para corregir los defectos y los puntos ms crticos que influyen en el perfecto funcionamiento del conjunto. El operador debe estar apto en cualquier momento para realizar las reparaciones de las mquinas cuando sea necesario, y para reponer las piezas daadas correctamente y con rapidez [4]. Los conocimientos, la buena voluntad y perspicacia del operador son muy importantes para permitir el perfecto funcionamiento de los equipos, sin que existan interrupciones durante su funcionamiento. En general, las mquinas de aire y zarandas estn constituidas bsicamente por: un alimentador un sistema de ventilacin un conjunto de zarandas.El alimentador: los alimentadores de las mquinas de limpieza tienen la finalidad de regular el flujo del producto que entra a la mquina y distribuirlo uniformemente sobre la zaranda. Existen varios modelos de alimentadores, que posibilitan una mayor precisin de la operacin; sin embargo, los ms complejos encarecen el costo de la mquina y pueden dificultar su operacin y mantenimiento. En el Brasil, con el propsito de minimizar los costos de los equipos y facilitar su operacin, las industrias utilizan modelos ms simples que facilitan su mantenimiento y su reparacin [4].Los alimentadores estn compuestos generalmente por un depsito o caja que recibe el material, un registro para regular el flujo de los granos y un eje con aletas en el fondo del depsito para forzar el desplazamiento del material, lo que hace que ste caiga sobre la malla o zaranda. Algunos alimentadores poseen abajo del registro regulable del alimentador, en el tope de la zaranda superior, una bandeja de distribucin con inclinacin en sentido contrario a la zaranda, la que distribuye el producto sucio; esto aumenta el rendimiento de la mquina [4].El ventilador: se utiliza para producir un flujo de aire en el interior de la mquina, que separa las impurezas livianas del producto. Generalmente, los ventiladores trabajan succionando el aire, como un exhaustos, con lo que se evita la contaminacin ambiental causada por el equipo. La extraccin del aire en el interior de la mquina forma una corriente que pasa por los granos, eliminando las impurezas del producto. Las impurezas ms pesadas son eliminadas por los cernidores o zarandas. En algunos tipos de mquinas, despus de pasar los granos por las zarandas se succiona el aire a travs del producto para efectuar una limpieza ms completa [4].Las mquinas de aire y zarandas pueden poseer de uno a cuatro ventiladores, lo que determinar en gran parte su eficiencia. Cuanto mayor sea el nmero de ventiladores, mejor ser la distribucin de aire que pasa por el producto, aumentando la eficiencia de la limpieza. Cuando se tienen cuatro ventiladores, normalmente se utilizan dos extractores en la parte superior, que se sitan despus del alimentador, y dos en la parte inferior, que se sitan despus de que el producto pasa por las zarandas [4].El conjunto de zarandas. Este tiene por finalidad eliminar las impurezas que quedaron retenidas en el producto despus de pasar por la corriente de aire. El conjunto debe estar formado por lo menos por dos zarandas. En la primera, el tamao de los orificios debe permitir el paso de los granos y retener todas las impurezas mayores que los granos. En la zaranda inferior, el tamao de los orificios debe permitir nicamente el paso de las impurezas que son menores que los granos [4].

TRITURACINEl trmino reduccin de tamao se aplica a todas las formas en las que un alimento se puede cortar, romper, desmenuzar, triturar o descomponer en piezas o partculas mas pequeas. [5]Para el caso de los alimentos slidos, la desintegracin mecnica se hace mediante corte, molienda, trituracin y pulverizacin. Para la reduccin de tamao de los slidos se pueden emplear cuatro tipos de fuerzas, stas y sus ventajas se pueden apreciar en la tabla 4.

Fuerza aplicadaUtilidadTipos de alimentos

CompresinSe utiliza para reducir slidos duros a tamaos ms o menos grandesCristalinos

ImpactoSe utiliza para reducir slidos a tamaos gruesos, medianos y finosFibrosos

Frotacin o cizallaSe emplea para producir partculas finasBlandos, fibrosos

CorteSe utiliza para obtener tamaos y formas definidos o eliminar partes del slidoFibrosos

Tabla 4. Tipo de fuerza aplicada a la reduccin de tamao y su correcto uso para cada tipo de alimento.Nota: Aunque la mayora de los equipos de reduccin de tamao utilizan ms de un tipo de fuerza, generalmente una de ellas suele ser predominante.Para la seleccin del equipo de reduccin de tamao a emplear, se consideran bsicamente dos tipos de alimentos: alimentos con contenido de humedad alto o medio, y alimentos con bajo contenido de humedad. Para los alimentos secos, o con muy bajo contenido de humedad se emplean las trituradoras y los molinos. [6]La trituracin es el primer mtodo de reduccin empleado para minimizar el tamao de la partcula de soya, y debido a que el tamao del grano de soya es de 5 a 11 mm de dimetro [5], como el tipo de trituradora seleccionada depende nicamente de ste factor, el tipo de trituradora seleccionada es la de rodillo. Las variables de diseo para la trituradora de rodillo son los siguientes: Longitud de los rodillos Dimetro de los rodillos Velocidad de rotacin

SECADO

El grano de soja es muy higroscpico y absorbe humedad y pierde humedad con mayor facilidad que otros granos. Es posible que en horas de la maana, un grano ya maduro y ano en la planta de soja en pie, tenga 18% de humedad, pero a las dos de la tarde, la misma haya bajado a 12%. Si cae una lluvia o en la maana siguiente con niebla, recuperar la humedad anterior. [7]La soja, igualmente, puede ser secada con aire caliente en silos secadores. Esta prctica es comn en Estados Unidos, empleando silos secadores de fondo perforado (ver Figura 62). Los productores suelen cosechar con humedades del 16-18% para reducir as las prdidas de cosecha por desgrane. Luego secan a temperaturas inferiores a 50C en dichos silos; reducen de esta forma la humedad de 16 a 12% en slo 45 minutos. [7]Del mismo modo se puede secar con aire natural, pero requiriendo mayores caudales de aire, de hasta 100 m3 por hora y m3 de grano, valores que exigen altas potencias de ventiladores. Se puede demorar en estos casos unas dos semanas. [7]Este tipo de secado puede producir una soja de excelente calidad, casi sin rotura de cscara ni partido. Se ha comprobado que la rotura de cscara est directamente relacionada con la humedad relativa del aire de secado y con la humedad inicial del grano. En las secadoras comerciales tipo torre la humedad relativa del aire de secado es muy baja, del orden del 1 al 3%, lo cual origina mucha rotura de cscara y partido. En cambio con secado natural o a baja temperatura es posible tener aire con 30 - 40% de humedad relativa, que no causa dicho deterioro. [7]Silo de Secado y enfriamiento: Consiste de dos silos, uno de los cuales es un silo-secador con aire caliente por contracorriente. El grano se carga en el primer silo y es secado hasta que una capa de 10 cm de grano en el fondo haya alcanzado un contenido de humedad de 16,5 - 18,5%. Este grano caliente y parcialmente seco es removido del fondo con una rosca barredora y es transferido al segundo silo donde tiene lugar el secado final y el enfriamiento. Posteriormente ingresa otra capa de 10 cm.La temperatura del aire en el primer silo es de 70 a 95C, dependiendo del tipo de grano y su humedad. El caudal es entre 10 - 30 m/min.t, que depende de la altura de grano en el silo. En el segundo silo se usa aire ambiente, con un caudal de 3-10 m/min.t, tambin dependiendo de la altura de grano. [7]La remocin del grano parcialmente seco del primero al segundo silo es intermitente. El ciclo de tiempo de la rosca depende del valor del caudal de aire, la humedad del grano y la temperatura del aire. [7]MOLIENDA

El objetivo es separar la capa de afrecho del endospermo y, seguidamente, transformar el endospermo en harina. Molinos de volteo: los molinos de bola, piedra, varilla, tubo y de compartimientos tienen una capa cnica o cilndrica que gira sobre un eje horizontal, y se cargan con un medio de molienda. El molino de bola opera con una razn de reduccin de 20 a 200:1. El molino de tubo opera a una reduccin hasta de 600:1.

Molinos no rotatorios de bolas o cuentas perforadas: entre estos incluyen los de tipo agitado y vibratorio. Con reducciones del 25 hasta 70%, dependiendo del tamao del material alimentado.

Molino de martillos: Estos molinos sirven para pulverizar y desintegrar, funcionan a altas velocidades. Con una malla N 200 para producir materiales de tamao finos.

Molino de anillo y rodillo: la molienda se efecta entre las superficies de los elementos de trituracin, es decir entre el anillo y los rodillos. Dependiendo del tipo y el N de malla a utilizar varan los tamaos de las partculas.

Molino de frotamiento por discos: son equivalente moderno de los antiguos molinos de piedra. Las piedras se sustituyen por discos de acero en los que se montan placas de molienda intercambiables ya sea metlicas o abrasivas, que giran a velocidades mucho mayores. Se usan para materiales orgnicos resistentes como pulpa de madera y granos de maz.

Molino de dispersiones y coloides: la situacin de la molienda cambia cuando, en vez de desmenuzar partculas individuales, es preciso romper grumos o conglomerados unidos por fuerzas ms o menos leves.

Molinos hidrulicos o de chorro: los molinos hidrulicos se clasifican segn la naturaleza de la accin de molienda que desempean. En una de sus clases, la energa del fluido se obtiene en corrientes finas de alta velocidad con cierto angulo en torno a una porcin, o en toda la periferia de una cmara trituradora y clasificadora. Los de chorro las partculas son conducidas se interceptan con chorros en ngulos mientras se desplazan alrededor de la cmara de molienda y clasificacin, se registra gran liberacin de energa y se obtiene un alto orden de turbulencia que hace que estas se desmenucen entre si y subdividan. El tamao del producto vara segn el material 2 a 3,5 um. [8]

Los molinos de martillos de alta velocidad se emplean con mucha frecuencia para la molienda de harina de soya.ALMACENAMIENTO PRODUCTO TERMINADOGeneralmente el almacenaje, de producto terminado, se expresa en das de independencia de entrega o produccin. En s, depende de la logstica de compra, la cantidad por entrega, la durabilidad de la materia prima, interrupciones planificadas u originadas por problemas de produccin, entre otros. [9]Existen tres opciones para almacenar el producto terminado, a granel, embolsado o mecnicamente a silos de almacenaje [9].El mtodo a granel queda descartado puesto que la harina puede absorber humedad nuevamente, y eso no es conveniente, por lo que se har una matriz de valoracin por puntos para las otras dos opciones que son, embolsados o silos. Independientemente de, se debe conocer alguna de las variables descritas, el equipo de diseo, decidi definir el almacenamiento diario, por lo que es necesario determinar la produccin diaria de la planta, para ello se siguen las siguientes consideraciones:1. Se trabajarn 10 meses al ao, Esto para cubrir las paradas de plantas programadas para el mantenimiento.2. Debido a la Ley Venezolana, el trabajador debe tener 2 das libres consecutivos, por lo que los das laborables sern 5.3. El primer clculo se har suponiendo un (1) nico turno de trabajo de 8 horas.Se conoce que la capacidad de la planta es de:

Siguiendo las consideraciones descritas anteriormente, se tiene que:

FactoresEmbolsado mecnicoSilos

Costo05

Proteccin de la humedad05

Tiempo de Almacenamiento05

Disponibilidad al comprador50

Relacin Capacidad de almacenaje/espacio05

Total520

Tabla 5. Matriz de valoracin por puntos para la determinacin del mtodo de almacenamiento final.Resulta evidente el hecho de que el producto ser almacenado en silos, y ste debe tener una capacidad de 206 toneladas (+10% de sobrediseo)

DIAGRAMA DE FLUJODEL PROCESO

Figura 2. Diagrama de flujo del proceso, con normativas ISA

REFERENCIAS CONSULTADAS

[1] Hernandez, Katiuska, Venezuela entre los 5 pases que ms importan maz, trigo y soya, El Nacional, 22 de enero de 2013 [Documento en lnea] Disponible en: http://www.el-nacional.com/economia/Venezuela-paises-importan-trigo-soya_0_122988405.html. Consultado el 11/01/2015[2] Index Mundi. World Bank [Pgina web] disponible en: http://www.indexmundi.com/es/precios-de-mercado/?mercancia=harina-de-soja&meses=12&moneda=vef%20para%20biblio. Consultada el 11/01/2015[3] INE. Instituto Nacional de Estadistica. [Pgina web]. Disponible en: http://www.ine.gov.ve/index.php?option=com_content&view=category&id=95&Itemid=9 Consultado el 11/01/2015[4] Organizacin de las naciones unidas para la alimentacin y la agricultura.Manual de manejo poscosecha de granos a nivel rura [Documento en lnea] Disponible en:http://www.fao.org/docrep/x5027s/x5027s04.htm [5] Tempeh. La mejor protena vegetal. Shia Green. Ocano Grupo Editorial, S.A., 2001. Pag. 138.ISBN 84-7556-080-6[6] Colina, M. Reduccin de tamao de alimentos (S/A) [Documento en linea] Disponible en: http://sgpwe.izt.uam.mx/files/users/uami/mlci/red_tam_solidos_intro.pdf Consultado el 16/01/15[7] Departamento de Agricultura. Secado de granos y secadora. [Documento en lnea] Consultado el 19-12-14. Disponible en:http://www.fao.org/docrep/x5028s/X5028S0E.HTM[8] PERRY, R. 1994. Manual del Ingeniero Qumico. Quinta edicin. Mc Graw Hill. Mexico. Tomo II. Seccin 8[9] Vinther, J. (2006). Introduccin a la produccin de alimentos balanceados [Documento en linea] Disponible en: http://www.los-seibos.com/teoria/intrprodbal.pdf consultado el 16/01/2015