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IMPLEMENTACIÓN DE MEJORAS TECNOLÓGICAS PARA EL MÓDULO DE PRODUCCIÓN DE PANELA
GRANULADA DE SANTA ROSA DE CHONTA, MONTERO, AYABACA, PERÚ
Dr. Ing. Daniel Marcelo AldanaIng. Raúl La Madrid Olivares
SECCION ENERGÍAwww.udep.edu.peAv Ramón Mugica 131. Piura. Perú073-284500
IMPLEMENTACIÓN DE MEJORAS
TECNOLÓGICAS PARA EL MÓDULO
DE PRODUCCIÓN DE PANELA GRANULADA
DE SANTA ROSA DE CHONTA, MONTERO, AYABACA, PERÚ
Primera edición digital
Julio, 2011
Lima - Perú
© Daniel Marcelo Aldana
Raúl La Madrid Olivares
PROYECTO LIBRO DIGITAL
PLD 0229
Editor: Víctor López Guzmán
http://www.guzlop-editoras.com/[email protected] [email protected] facebook.com/guzlop twitter.com/guzlopster428 4071 - 999 921 348Lima - Perú
PROYECTO LIBRO DIGITAL (PLD)
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de investigación de las alumnas y alumnos tomando como base el libro digital y las direcciones electró-nicas recomendadas.• Que este proyecto ayude a las universidades nacionales en las acreditaciones internacionales y mejorar la sustentación de sus presupuestos anuales en el Congreso.
En el aspecto legal:• Las autoras o autores ceden sus derechos para esta edición digital, sin perder su autoría, permitiendo que su obra sea puesta en internet como descarga gratuita.• Las autoras o autores pueden hacer nuevas ediciones basadas o no en esta versión digital.
Lima - Perú, enero del 2011
“El conocimiento es útil solo si se difunde y aplica” Víctor López Guzmán Editor
IMPLEMENTACIÓN DE MEJORAS TECNOLÓGICAS PARA EL MÓDULO
DE PRODUCCIÓN DE PANELA GRANULADA DE SANTA ROSA DE
CHONTA, MONTERO, AYABACA, PERÚ
Prof. Ing. Daniel Marcelo Aldana [email protected] Universidad de Piura - Perú, Sección Energía
Ing. Raúl La Madrid Olivares [email protected] Universidad de Piura - Perú, Sección Energía
Resumen. La agroindustria panelera en Perú está desarrollando a pasos importantes, principalmente en la zona de la
sierra de Piura. En tal sentido es importante conocer ampliamente el proceso de producción de panela granulada (azúcar
orgánico), desarrollar tecnología local que permita hacer frente a los retos que involucran dicha agroindustria, pasando
también por la formación de cuadros tanto técnicos, así como profesionales y científicos. Teniendo como marco la
convocatoria de proyectos del Fincyt1 la Universidad de Piura (UDEP) verificó la necesidad de realizar mejoras
importantes al proceso de producción de panela granulada y desarrolló un proyecto2 que tuvo como objetivo construir un
prototipo mejorado de producción de panela, que incluía un estudio profundo y riguroso del proceso de producción de
panela, identificación de principales problemáticas, diseño del prototipo, la construcción y la realización de pruebas de
operación.
Palabras-clave: Biomasa, Bagazo, Panela, Combustión.
1. INTRODUCCIÓN
La panela es un producto alimenticio, que se utiliza como bebida o como edulcorante obtenida mediante la
concentración de los sólidos solubles totales, disueltos en el jugo de la caña de azúcar (Roberto Loy, 2002). La producción de azúcar orgánico es una agroindustria típica rural, donde una gran cantidad de pequeños, medianos y algunos grandes cultivadores de caña de azúcar, transforman individual y directamente, este producto agrícola en un alimento. El proceso de elaboración de azúcar orgánico, comienza con la recepción de la caña, seguido por la extracción y acondicionamiento de jugos (molienda, filtración – decantación y almacenamiento de los jugos), obtención de mieles (limpieza y clarificación, evaporación, concentración y punteo) y por último la elaboración de la panela (cristalización – enfriamiento y tamizado) (García et al, 2007).
2. GENERALIDADES
El mayor exportador de azúcar orgánico a nivel nacional es la empresa Central Piurana de Cafetaleros – CEPICAFÉ,
empresa que ha participado como entidad colaboradora en el proyecto mencionado. En el año 2009 la cantidad de panela que se exportó aproximadamente fue 600 toneladas, con un ingreso aproximado de 720000 dólares, siendo los mayores países compradores Francia, Italia y Suiza. Los formatos en los que se vende este producto son los siguientes; a granel:
envases por 25 kg, bolsa de polietileno y saco exterior de polipropileno; envasado: envases bopp por 500 gramos y cajas de cartón. A nivel interno solamente el 5% de la producción de CEPICAFE es para la venta nacional. Es en este sentido se está trabajando actualmente para incrementar las ventas nacionales, previéndose ventas a Lima y Piura. Una manera de hacer esto sería: ofrecer formatos pequeños para que facilite la prueba del producto, asegurando precios accesibles que reduzcan el temor que siente el cliente a la compra de un producto nuevo. Además promover la prueba del producto a través de degustaciones en los supermercados, y una campaña de comunicación en los principales medios que aumenten el conocimiento del producto.
1 Programa de Ciencia y Tecnología -FINCyT- financia proyectos que contribuyen al mejoramiento de los niveles de competitividad del
país, fortaleciendo las capacidades de investigación e innovación tecnológica www.fincyt.gob.pe 2 Estudio e investigación teórica experimental del proceso de obtención de panela granulada a partir de la caña de azúcar. Contrato Nº
031-FINCyT-PIBAP-2007
3. BENEFICIOS DE LA PANELA GRANULADA
Lo que diferencia a la panela granulada orgánica sobre productos como el azúcar rubia – blanca y edulcorantes
artificiales es: - Es 100% natural. A diferencia de los otros dos productos no utiliza ningún insumo químico para su fabricación. - Es más nutritivo que los otros dos productos (Roberto Loy, 2002). - Es orgánica, el cultivo de la caña de azúcar no utiliza fertilizantes químicos en tal sentido se cuida el medio
ambiente. - Es un producto de comercio justo que además de generar beneficios para la empresa, mejora la calidad de vida de
los productores y las comunidades asociadas a CEPICAFÉ.
4. MÓDULO DE PRODUCCIÓN SANTA ROSA
El módulo de producción de Santa Rosa de Chonta ubicado en Montero - Ayabaca, ha sido el lugar seleccionado para
implementar las mejoras tecnológicas desarrolladas en las primeras fases del proyecto, por el grupo de investigadores de la Sección Energía de la Universidad de Piura. Esto incluye la construcción del prototipo de hornilla panelera. El módulo de producción de Santa a partir de su fecha de construcción comenzó a producir con una capacidad nominal de 50 kg/h. Siendo un módulo eficiente se consideró apropiado implementar mejoramientos para aumentar la producción, pero que no tuvieron un buen resultado, por el contrario, hicieron deficiente la hornilla y no autosuficiente. De otro lado problemas ligados al mal mantenimiento y operación, junto con los problemas de gestión del módulo terminaron por hacer que el módulo de producción no sea atractivo desde el punto de vista económico. Bajo estas condiciones es que se propuso construir un nuevo prototipo de hornilla panelera de mayor capacidad para reemplazar a la existente.
A continuación, se muestra algunas de las problemáticas encontradas en el módulo, durante la primera visita que se realizó. En la zona de molienda, se podían identificar tres problemas graves:
1. La contaminación del jugo de caña con aceites y lubricantes propios del molino, debido a un mal diseño de fabricación, que no permitía aislar el jugo de los contaminantes. En la Fig. 1 se pueden observar principales focos de contaminación con lubricantes en el molino.
Figura 1. Contaminación con lubricantes
2. Otro de las deficiencias observadas en el molino, era el desgaste de las mazas y la oxidación de las mismas, debido a un inadecuado mantenimiento.
3. El motor Diesel que accionaba el molino, había recibido un mal mantenimiento, además, presentaba el problema que se evacuaban directamente los gases producto de la combustión en el recinto donde se realizaba la molienda (ver Fig. 2).
Figura 2. Deficiencias sistemas del motor y tubo de escape
En la etapa de hornilla, la deficiencia fundamental es la cámara de combustión, siendo una cámara tradicional, es
decir, tiene el área de parrilla3 demasiado grande y demasiado exceso de aire, originando una combustión ineficiente y altos porcentajes de liberación de CO.
En la Fig. 3 se muestra un corte transversal de la hornilla. Como se puede apreciar las pailas están directamente sobre la parrilla y por lo tanto sobre la llama, lo que origina fallas mecánicas en estos elementos que funcionan como intercambiadores de calor.
Figura 3. Corte transversal hornilla panelera En la Fig. 4, debido a la dilatación sufrida por la parrilla efecto de las altas temperaturas, hubo deformaciones en
ésta, dado que no se había dejado el juego necesario para la dilación mencionada, lo que provocó un estrés térmico que culminó en la falla de la parrilla.
Figura 4. Deformaciones en la Parrilla
3 La parrilla es un elemento que sirve como lecho al bagazo permitiendo la entrada de aire y además permite la evacuación de las cenizas.
Parrilla
En lo referente a las pailas éstas estaban en mal estado mecánico, debido al mal diseño de la hornilla, lo que provocaba altas temperaturas en las últimas pailas con deformaciones en las aletas4 (ver Fig. 5), y a su vez afectaba el fondo de la paila como se muestra en la Fig. 6.
Figura 5. Deformaciones en las aletas
Figura 6. Estado de pailas
5. FASE DE DISEÑO DEL MÓDULO
En la fase de diseño se determinó los componentes del módulo de producción de panela. A continuación se explican cada uno de éstos:
5.1 Sala de molienda
Para evitar el problema de contacto de aceites con el guarapo, se adquirió un molino R8 de fabricación colombiana, el
cual además de tener un mejor diseño, permite una mayor capacidad de molienda (1500 kg caña por hora). Además, con la finalidad de evitar problemas futuros, se ha capacitado a los productores en los siguientes puntos:
1. Procedimiento de montaje del molino. 2. Puesta en marcha del molino. 3. Recomendaciones operación del molino. 4. Mantenimiento preventivo 5. Mantenimiento correctivo. Del mismo modo se ha capacitado a los productores en lo relacionado al montaje, operación y mantenimiento del
motor.
5.2 Hornilla
Una vez analizadas las mayores problemáticas de la hornilla anterior, se hizo un estudio en el cual se investigó acerca
de las tecnologías actuales para el proceso de producción de azúcar orgánico. Es así que se llego en primer lugar a la conclusión de que era más conveniente construir una hornilla tradicional, en lugar de una que funcionara con sistema a
4 Superficies extendidas utilizadas para beneficiar la transferencia de calor.
vapor. Esto debido a que se podría utilizar el conocimiento adquirido para aplicarlo en la mejora de otras hornillas de la zona. A continuación se muestran las principales características de los elementos que constituyen la hornilla del prototipo construido:
Cámara de Combustión
Definido el tipo de prototipo de hornilla a construir, se optó por la construcción de una cámara tipo Ward-Cimpa, ya
que este tipo de hornilla permite alcanzar mayores temperaturas en la combustión, permite utilizar bagazo con humedades de hasta el 45% y además libera menor cantidad de CO (García et al, 2007). En la Fig. 7 se muestra el modelo 3D de la cámara de combustión construida. Como se puede observar este tipo de cámara tiene dos entradas de aire: una primaria y otra secundaria, permitiendo un mejor desarrollo de la combustión. La cámara cuenta con una rampa de pre-secado de bagazo facilitando el uso de bagazo hasta con un 45 % de humedad. La altura de la cámara es otro factor importante, en este caso la altura es de aproximadamente 4 metros, evitando el contacto directo entre las pailas y la llama. Una creencia incorrecta que se tiene, es que si la llama tiene contacto directo con las pailas es beneficioso cuando en realidad es todo lo contrario.
Figura 7. Cámara de combustión tipo Ward-Cimpa
Ducto de humos
La Fig. 8888 muestra la vista del ducto de humos. Cada detalle de este elemento de la hornilla panelera ha sido
previsto para favorecer el fenómeno de transferencia de calor de los gases de combustión al jugo de caña. Este ducto ha sido recubierto, al igual que la cámara de combustión con ladrillo refractario en su parte interior. El uso de ladrillo refractario se justifica, a pesar de ser más costoso que el ladrillo común, porque proporciona un mejor aislamiento lo que se traduce en una reducción importante de las pérdidas de calor a través de las paredes de la hornilla. Adicionalmente se puso una doble pared ya que de esta manera se reduce aún más las pérdidas de calor por las paredes.
Figura 8. Cámara de combustión tipo Ward-Cimpa
Ductos
Aire secundario
Rampa
Pre-secado bagazo
Chimenea
La chimenea cumple la función de dar el tiro5 necesario para la correcta evacuación de los gases. Si la altura de la
chimenea es muy baja, provoca que la velocidad salida de los gases sea muy alta, lo que a su vez se traducirá en un proceso ineficiente de la transferencia de calor. Por otro lado si la altura de la chimenea es muy alta ocasiona un estancamiento o retorno de los gases de combustión, cosa que tampoco se desea. Como es de entenderse, el clima cambiante de cada zona de producción hace que las características de la combustión cambien y por ende el tiro total requerido debe ser reajustado haciendo uso de una válvula mariposa (ver Fig. 9).
Figura 9. Válvula mariposa
6. DIMENSIONAMIENTO Y SELECCIÓN DE PAILAS
En el dimensionamiento de las pailas hay que tomar factores técnicos importantes (utilizando conocimientos de
mecánica de fluidos y transferencia de calor) y también factores ligados a la manera cómo los productores manejan el proceso de producción de panela granulada. Al productor no se le puede cambiar drásticamente la “manera” como viene produciendo panela. En otras palabras la innovación tecnológica a implementar debe respetar la idiosincrasia en cuanto a la producción de panela de la zona, claramente respetando algunos lineamientos comunes. En el caso del prototipo a construir, se toma en consideración la cantidad de caña disponible de la zona, las perspectivas de crecimiento en cuanto a caña de azúcar a cultivar, la forma como vienen produciendo la panela los agricultores de la zona y también el área disponible para la construcción. Para el prototipo en la fase de diseño y construcción se consideró 5 pailas, con una capacidad de producción de la planta de aproximadamente 80 a 100 kg/h. Como condición imprescindible se tiene que las pailas deben realizar el proceso para el cual han sido diseñadas, respetando los tiempos de calentamiento y evaporación del agua contenida en el jugo. En la Fig. 10 se muestra el resultado, después de validar los diferentes modelos. A continuación se mencionan las características de las pailas utilizadas en la construcción del prototipo.
Paila semicilíndrica (paila 1):
- Se utilizan cuando el paso de los jugos se hace manualmente. - Tienen la ventaja que ofrecen mayor área de transferencia de calor que una paila tipo plana.6 Pailas semiesféricas (pailas 2 y3):
- De igual manera a las anteriores, se utilizan cuando el paso de los jugos se hace manualmente. - Se utilizan cuando la relación entre el área de transferencia de calor y el volumen de la paila es baja y el traslado
manual de los jugos no requiere grandes esfuerzos humanos. Pailas Planas aleteadas (pailas 4 y 5):
- Son más eficientes, que pailas planas. Presentan mayor relación del área de transferencia de calor con respecto al área plana. Permiten obtener hornillas relativamente más pequeñas.
- Este tipo de intercambiadores se fabrica agregando estas superficies extendidas (aletas) a pailas planas. Hay que tener en cuenta que se tiene que hacer un cálculo matemático para determinar las dimensiones y el número de aletas para obtener rendimientos óptimos.
5 Diferencia de presión necesaria para el movimiento de gases a través del ducto. 6 Esta paila es un tronco de pirámide, el cual se encuentra abierto en su base mayor, y su base menor se encuentra expuesta a
los humos para transferencia de calor.
Figura 10. Nombre, posición y uso de las pailas del módulo construido
7. IMPACTOS DEL PROYECTO
Los impactos del proyecto se mencionan a continuación:
7.1 Impactos Económicos y sociales
El fortalecimiento y consolidación de las actividades productivas en la zona, a partir de las propias capacidades de las
familias, se ha contribuido a crear las condiciones necesarias para el desarrollo autónomo de los individuos y de la APPAGROP de Santa Rosa de Chonta, para mejorar su calidad de vida.
7.2 Impactos en Tecnología
Al ser una investigación relativamente nueva en Perú, a nivel científico la UDEP y el equipo de trabajo han realizando
actividades para identificar mejoras importantes al proceso de producción agroindustrial de azúcar orgánico y actualmente, están a la vanguardia en el desarrollo de tecnologías de producción de azúcar orgánica.
7.3 Impactos Ambientales
El factor clave en la disminución de emisiones nocivas al medio ambiente se ha centrado en la cámara de combustión.
Actualmente, en otros módulos de producción de la zona, el quemado del bagazo en las cámaras de combustión es realizado de manera no eficiente y por ende con impacto sobre el ambiente, por las emisiones de CO emitidas. En tal sentido en este prototipo se ha tratado directamente el quemado con combustión completa del bagazo en la cámara reduciendo las emisiones debido al diseño optimizado de cámara de combustión.
8. INDICADORES DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN
8.1 Cálculo del rendimiento del cultivo
Este indicador se define como el cociente entre la panela producida y la caña procesada.
1panela
caña procesada
mI
m
(1)
Paila 1: Semicilíndrica Evaporadora 2
Paila 3: Semiesférica Punteadora
Paila 5: Aleteada Clarificadora
Paila 5: Aleteada Evaporadora 1
Paila 2: Semiesférica Evaporadora 3
Según Velásquez et al. (2004). este parámetro usualmente tiene un valor de 0.1 (10%). El valor obtenido durante las
pruebas de operación del prototipo para el I1 es de aproximadamente 9%, lo que es bastante aceptable ya que está muy próximo al valor usual del 10%.
8.2 Cálculo del rendimiento del bagazo
En los trapiches se busca el autoabastecimiento energético mediante el uso del bagazo como combustible, por lo tanto
se define un índice que da cuenta del bagazo sobrante o faltante en los trapiches. Como la humedad con que se produce y se consume el bagazo varía con el nivel de extracción de jugo y el proceso de secado, la cantidad de bagazo húmedo no ofrece una comparación directa de los trapiches. Por esto se define el índice con base en el bagazo seco consumido y producido:
, ,2
,
100%bs producido bs consumido
bs producido
m mI
m
(2) Donde la masa de bagazo seco producido (Mbs,producido) se calcula utilizando la Ec. (3).
,,
100100
bh producido bg
bs producido
m wm
(3) Y la masa de bagazo seco consumido (Mbs,consumido) se calcula utilizando la Ec. (4).
,,
100100
bh consumido bc
bs consumido
m wm
(4) Donde wbg y wbc son respectivamente, la humedad del bagazo generado y del bagazo consumido. Valores positivos
indican una autosuficiencia energética de la hornilla, por el contrario valores negativos indican que es necesario el uso de combustibles adicionales. En el módulo construido se ha obtenido un I2 = 9.8 % lo que demuestra la autosuficiencia del prototipo.
8.3 Cálculo del índice de pérdidas de los gases de combustión
El índice de pérdidas por la chimenea se calcula mediante el cociente entre la energía que se pierde por chimenea, y la
energía generada en la cámara de combustión.
3chimenea
generado
QI
Q
(5) Para el prototipo construido se ha calculado un índice de 24.4%, que muestra bajas pérdidas de los gases de
combustión. 8.4 Cálculo del índice global de rendimiento de un trapiche
Se calcula como el cociente entre el bagazo seco consumido y la panela producida.
4bagazoconsumido
panela
mI
m
(6)
El valor del índice 4 depende del éxito en la extracción de jugos, en el secado del bagazo, en el proceso de combustión, y en el aprovechamiento de la energía en el proceso productivo. Entre más bajo sea este índice, mejor será el rendimiento global (energético y productivo) de la hornilla.
El módulo analizado tiene un I4=1.18571, el cual es bajo, lo que representa un buen rendimiento global (energético y productivo) de la hornilla.
8.5 Redimiendo de panela - tiempo
Se determina mediante el cociente entre la masa de panela producida (en kilogramos) respecto al tiempo de proceso en
la evaporación del agua (en horas). Este rendimiento indica la capacidad de producción de la hornilla.
panela
panela tiempo
m
tiempo
(7)
El valor obtenido es de 80 kg/h, siendo este la capacidad de producción de la hornilla.
8.6 Cálculo del porcentaje de extracción en peso
Es el término utilizado para expresar la cantidad de jugo recuperado. Se expresa en kg de jugo por cada 100 kg de
caña.
100j
c
PEp
P
(8)
Siendo, Pj el jugo recuperado y Pc el peso de la caña, las unidades de ambos parámetros son kilogramos. Un porcentaje de extracción en peso del 60% se puede considerar como uno bueno para un molino de tres masas. En el
cuarto de molienda de la hornilla construida, se obtuvo un porcentaje de extracción en peso del 69%.
9. CONCLUSIONES
- Gracias a la innovación implementada en el prototipo ha sido posible obtener mayores índices de operación,
respecto al que presentan las otras hornillas. - Debido a los menores tiempos de residencia y a una mayor eficiencia en la combustión del bagazo ha sido posible
aumentar la cantidad y mejorar la calidad de panela producida. - En el tema de investigación: se han optimizado los tiempos de análisis, diseño y simulación con el uso de
herramientas como las técnicas de simulación de dinámica de fluidos computacional (CFD). - Hay un impacto ambiental positivo debido a que se han disminuido las concentraciones de CO, NO y SO2 gracias
a una combustión “más completa” del bagazo. - Se ha mejorado la eficiencia térmica del módulo de producción de panela.
REFERENCIAS
Proyecto panela. www.ing.udep.edu.pe/proyectopanela Fincyt. www.fincyt.gob.pe Gerardo Gordillo, Hugo R. García B. 1992. Manual para el diseño y operación de hornillas paneleras. Héctor Iván Velásquez Arredondo, Farid Chejne Janna, y Andrés Felipe Agudelo Santamaría. 2004. Diagnóstico
energético de los procesos productivos de la panela en Colombia. Hugot. Handbook of Cane Sugar Engineering. 1986. Hugo R. García B, Luis C. Albarracín, Adriana Toscano Latorre, Natalia J. Santana, I.A. Orlando Insuasty. 2007. Guía
tecnológica para el manejo integral del sistema productivo de caña panelera. Roberto Loyo Joachin. 2002. Métodos y estrategias para el perfeccionamiento de la agroindustria panelera.
IMPLEMENTATION OF IMPROVED TECHNOLOGY FOR THE
PRODUCTION MODULE OF ORGANIC SUGAR "SANTA ROSA DE
CHONTA", MONTERO, AYABACA, PERU
ABSTRACT. Panela agro-industry in Perú is developing important steps, mainly in the area of the "Sierra de
Piura". In this sense it is important to fully understand the production process of organic sugar also call
"panela", develop local technology that can cope with the challenges that involve the agricultural industry, as
well as the training of technicians and also professionals and scientifics. Taking as a framework the call for
FINCYT projects, the University of Piura (UDEP) demonstrated the need for major improvements to the
production process of "panela" and developed a project that aimed to build an advanced prototype production
of organic sugar, which included a deep and rigorous study of the production process of organic sugar,
identifying major problems, prototype design, construction and operation testing. Keywords: Biomass, Bagasse, Panela, Combustion.
QUÉ ES LA PANELA?La panela o también llamada azúcar orgánico, es un
alimento endulzante y energético, producto de laconcentración de los sólidos solubles presentes en el jugode la caña de azúcar.
Azúcar orgánico
PROCESO DE PRODUCCIÓN
MONTERO, AYABACA, PIURA (PERÚ)
MÓDULO DE PRODUCCIÓN SANTA ROSA
A partir de su fecha deconstrucción comenzó aproducir con una capacidadnominal de 50 kg/h. Siendo unmódulo eficiente se consideróapropiado implementarmejoramientos para aumentarla producción, pero que notuvieron un buen resultado, porel contrario, hicieron deficientela hornilla y no autosuficiente.
Módulo Santa Rosa de Chonta (2007)
PROBLEMAS ENCONTRADOS
1. La contaminación del jugo de caña con aceites ylubricantes propios del molino.2. Desgaste de las mazas y la oxidación de las mismas3. Problemas referidos al mantenimiento y operación delmotor Diesel.
Contaminación en el molino
Problemas motor
SALA DE PROCESOEn la etapa de hornilla, la deficiencia fundamental es la
cámara de combustión, siendo una cámara tradicional, esdecir, tiene el área de parrilla demasiado grande ydemasiado exceso de aire, originando una combustiónineficiente y altos porcentajes de liberación de CO.
Corte transversal hornilla panelera
Debido a la dilatación sufrida por la parrilla efecto delas altas temperaturas, hubo deformaciones en ésta.
Deformaciones en la parrilla
En lo referente a las pailaséstas estaban en mal estadomecánico, debido al mal diseñode la hornilla, lo que provocabaaltas temperaturas en lasúltimas pailas condeformaciones en las aletas.
Deformaciones en las aletas
Estado de pailas
Tipos de pailas
FASE DE DISEÑOCámara de combustión.
Cámara de combustión tipo Ward-Cimpa
Ductos Aire secundario
RampaPre-secado bagazo
Mejoras en el diseño de lacámara.
Permite uso de bagazo demayor humedad debido a laconstrucción de una rampa depre-secado.
Libera menos cantidad deCO.
Cuenta con 2 ductos deingreso de aire.
Altura de 4 metros, evitandocontacto entre llama- paila.
Ducto de humos
Cámara de combustión tipo Ward-Cimpa
Geometría del ductoprevista para favorecer latransferencia de calor.
Uso de doble pared paradisminuir las pérdidasdebidas a la transferencia decalor.
ChimeneaCumple la función de dar el tiro
necesario para la correctaevacuación de los gases.
Si la altura de la chimenea es:- Muy baja, provoca que la
velocidad salida de los gases seamuy alta
- Muy alta ocasiona unestancamiento o retorno de losgases de combustión
Debido al clima cambiante se lazona se ha incluido una válvulamariposa para reajustar el tiro.
Válvula Mariposa
Dimensionamiento y selección de pailas
Nombre, posición y uso de las pailas del módulo construido
Paila 1: SemicilíndricaEvaporadora 2
Paila 3:SemiesféricaPunteadora
Paila 5: AleteadaClarificadora
Paila 5: AleteadaEvaporadora 1
Paila 2: SemiesféricaEvaporadora 3
Se han tomado factorestécnicos de transferencia decalor y dinámica de fluidos.
Además se ha tomadoen cuenta la idiosincrasia delos productores de la zona.
Por último, se ha tomadoen cuenta la cantidad decaña de la zona, perspectivade crecimiento de cultivo,forma de producción de losagricultores, y áreadisponible para laconstrucción del módulo.
IMPACTOS DEL PROYECTOImpactos Económicos y sociales
El fortalecimiento y consolidación de las actividadesproductivas en la zona
Impactos en TecnologíaSe han realizando actividades para identificar mejoras
importantes al proceso de producción agroindustrial de azúcar orgánico.
Impactos AmbientalesDisminución de emisiones nocivas al medio ambiente.Disminución en el consumo de leña como combustible.
INDICADORES DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN
1. Cálculo del rendimiento del cultivo
1panela
caña procesada
mI
m
El valor obtenido durante las pruebas de operación delprototipo para el I1 es de aproximadamente 9%, lo que esbastante aceptable ya que está muy próximo al valor usualdel 10%.
2. Cálculo del rendimiento del bagazo
Valores positivos indican una autosuficiencia energéticade la hornilla, por el contrario valores negativos indican quees necesario el uso de combustibles adicionales En elmódulo construido se ha obtenido un I2 = 9.8 % lo quedemuestra la autosuficiencia del prototipo.
, ,2
,
100%bs producido bs consumido
bs producido
m mI
m
3. Cálculo del índice de pérdidas de los gases de combustión
El módulo analizado tiene un I4=1.18571, el cual esbajo, lo que representa un buen rendimiento global(energético y productivo) de la hornilla.
3chimenea
generado
QIQ
Para el prototipo construido se ha calculado un índice de24.4%, que muestra bajas pérdidas de los gases decombustión.
4. Cálculo del índice de pérdidas de los gases de combustión
4bagazoconsumido
panela
mI
m
5. Redimiendo de panela - tiempo
El valor obtenido es de 80 kg/h, siendo este lacapacidad de producción de la hornilla.
panelapanela tiempo
mtiempo
6. Cálculo del porcentaje de extracción en peso
Un porcentaje de extracción en peso del 60% se puedeconsiderar como uno bueno para un molino de tres masas.En el cuarto de molienda de la hornilla construida, seobtuvo un porcentaje de extracción en peso del 69%.
100j
c
PEp
P
CONCLUSIONES• Proyecto de investigación denominado “Estudio e
investigación teórica-experimental del proceso deobtención de panela granulada a partir de la caña deazúcar”. 2008-2009. Financiado por FINCYT.
• Ha sido posible obtener mayores índices de operación.• Ha sido posible aumentar la cantidad y mejorar la
calidad de panela producida.• Hay un impacto ambiental positivo debido a que se han
disminuido las concentraciones de CO, NO y SO2.• Se ha mejorado la eficiencia térmica del módulo de
producción de panela.
GRACIASDr. Ing. Daniel Marcelo 073-284500-3325 [email protected]. Raúl La Madrid 073-284500-3367 [email protected]
www.ing.udep.edu.pe/proyectopanela