Optimización de la medición del

potencial industrial de aceite

AGROINCE LTDA Y CIA SCA

PROGRAMA DE PROCESAMIENTO CENIPALMA

Optimización de la medición del potencial industrial de aceite

Ing. Esp. Cesar Augusto Díaz Rangel

MSc Nidia Elizabeth Ramírez Contreras

PhD. Jesús Alberto García Núñez

Ing. Esp. Helí Mauricio Meneses

Ing. Eliberto Moreno Corredor

Pasante Ing. José Mauricio García

INTRODUCCIÓN

AGROINCE LTDA Y CIA SCA

Localización

Zona central Aguachica Cesar

km 146 vía al mar

Capacidad de prensado

30 t RFF/h

Año de inicio de operaciones

1986

Proceso de ampliación finalizadoen 2016

Fuente: Mapa catastro nacional palmero, Geopalma

Aproximadamente 3 horasdesde Bucaramanga vía carretera

Hacia Aguachica

Agroindustrias del Sur del Cesar Ltda & Cía S.CA. Agroince

Ruta del Sol

OPORTUNIDAD

¿Es posible medir la cantidad de aceite contenido en el frutode palma de determinado proveedor…

…de forma directa y en línea?

…con mayor representatividad estadística?

…mediante una metodología que permita identificaroportunidades para mejorar prácticas agronómicas?

OBJETIVOS

• Determinar el potencial industrial de aceite de acuerdo con elproveedor de fruto a través de una metodología que permitagenerar nuevos escenarios de mejora articulando el cultivo yla planta de beneficio.

• Obtener en línea parámetros específicos en tiempo real, conmayor velocidad en tiempo de respuesta y repetibilidad.

ANTECEDENTES

Análisis alterno de racimos basados en la humedad

Medición de potencial a través de la masa que pasa por el digestor (MPD) (material no híbrido)

Medición de potencial a través del vertedero

Venturi, electromagnético, vórtex, ultrasónico, efecto Doppler, etc

Sistemas tipo canal abierto

Canaleta Parshall

Vertedero rectangular

Evaluación de tecnologías para medición de caudal del licor de prensa

Rediseño Automatización

Representatividad estadística

METODOLOGÍA1. Diseño hidráulico y montaje de sistema canal abierto tipo vertedero

rectangular.

2. Automatización de la medición de caudal en el canal abierto,

temperatura y otros parámetros.

3. Estudio de tiempos y movimientos.

4. Calibración del sistema canal abierto.

5. Condiciones del muestreo para la composición de licor de prensa.

6. Cálculo experimental de la extracción de aceite diaria.

7. Cálculo de potencial industrial de aceite por proveedores.

RESULTADOS

1. Diseño hidráulico y montaje de sistema canal abierto tipo vertedero rectangular

• Diseño hidráulico de vertedero rectangular para las condiciones del proceso en Agroince.• Adecuación de tuberías y movilización de corrientes externas.• Simulación de comportamiento de licor de prensa según diseño CAD.

RESULTADOS

2. Automatización de la medición de caudal en el canal abierto,

temperatura y otros parámetros

En el proceso

En el laboratorio

En cualquier parte

Nivel de licor de prensa a medir (ranura rectangular)

Sensor temperatura superior (°C)

(detección aceite o sedimentos)

Sensor temperatura inferior (°C)

(detección aceite o sedimentos)

Sensor radar nivel de licor de prensa (cm) (Volumen y Caudal)Ingreso de licor de prensa desde

digestión y prensado

Salida de licor de prensa diluido hacia tamizado y clarificación

Sensor temperatura(densidad de aceite) (°C)

Dilución de licor de prensa

RESULTADOS

3. Estudio de tiempos y movimientos

Tiempo de residencia del fruto en digestores y prensas

para Agroince

DIGESTOR-PRENSA 1 DIGESTOR-PRENSA 2 DIGESTOR-PRENSA 3

25.86± 3.28 minutos 27.31± 2.92 minutos 21.37± 2,72 minutos

Confiabilidad del 95% para datos tomados en el momento demayor representatividad (media).

4. Calibración del sistema canal abierto: Efectos de acumulación de sedimentos

RESULTADOS

• Aplicación de tecnología termográfica para detectar disposición de sedimentos en tanque.• La acumulación de sedimentos representa el 0.05% del volumen de licor de prensa evaluado.

RESULTADOS

y = 0.1374x1.5441

R² = 0.9688

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0 21.0 22.0

Ca

ud

al (

m3/h

)

Altura licor de prensa por sensor radar (cm)

Curva de calibración

Caudal (m3/h) Vs Altura (cm)

𝐐 = 𝟎, 𝟏𝟑𝟕𝟒 ∗ 𝐡𝟏,𝟓𝟒𝟒𝟏

Ecuación de regresión (modelo experimental):

Modelo matemático

Similitud de modelo

experimental y modelo

matemático

1.200 datos de muestreo y calibración durante el 2016 y 2017

%𝑷𝑰𝑨 =%𝑨𝒄𝒆𝒊𝒕𝒆

𝒌𝒈 𝑹𝑭𝑭

=𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝐿𝑃 ×

%𝐴𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎

× Densidad Aceite

kg RFF (evaluado por proveedor o del día)

%PIA (Potencial Industrial de Aceite)%TEATotal día = %PIA - %Pérdidas en efluentes + %Aceite recuperado Prensado de Tusas

4. Calibración del sistema canal abierto: curva de calibración y modelo matemático

5. Condiciones del muestreo de la composición de licor de prensa:

influencia de la temperatura

RESULTADOS

• Análisis de 270 datos comprueban que no es necesario precalentar las muestras. Sin embargo, se mantienen aclimatadas en una cava portátil para evitar pérdida de agua.

• Se determinan rangos de temperatura asociados a la fase de sedimentos ( < 70°C) y para la fase de aceite ( 70°C – 95°C). Se monitorea a través de termocuplas en el tanque.

5. Condiciones del muestreo de la composición de licor de prensa:

influencia de la temperatura

RESULTADOS

5. Condiciones del muestreo de la composición de licor de prensa:

influencia de la temperatura

RESULTADOS

Tubo de descarga

Sección radar

Sección cresta

5. Condiciones del muestreo de la composición de licor de prensa: punto

y frecuencia de muestreo

RESULTADOS

El mejor punto de muestreo para determinar %aceite/LP, es el tubo de descarga (Desv. Std < 3%), no se mezclan proveedores analizados según tiempos y movimientos.

Datos registrados por el sistema para un día puntual 14.029 – 20 horas

Volumen calculado [m3] 214,57

%Aceite/Licor de prensa: Valor promedio 60,60%

Toneladas de RFF 496,80

Toneladas de aceite medido (CPO) 111,78

Potencial industrial de aceite a través del sistema 22,50%

Tasa de extracción de aceite a través del sistema(menos %pérdidas en centrífugas, más %aceite en licor de tusas)

22,20%

Tasa de extracción método convencional 22,10%

Diferencia entre métodos 0,10%

6. Cálculo experimental de la extracción de aceite diaria: un día

específico de medición continua (sin discriminar proveedores)

RESULTADOS

RESULTADOS

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

06

:22

:03

AM

06

:48

:03

AM

07

:14

:03

AM

07

:40

:03

AM

08

:06

:03

AM

08:3

2:0

3 A

M0

8:5

8:0

3 A

M0

9:2

4:0

3 A

M0

9:5

0:0

3 A

M1

0:1

6:0

3 A

M10

:42:

03

AM

11

:08

:03

AM

11

:34

:03

AM

12

:00

:03

PM

12

:26

:03

PM

12

:52

:03

PM

01

:18

:03

PM

01

:44

:03

PM

02

:10

:03

PM

02

:36

:03

PM

03

:02

:03

PM

03

:28

:03

PM

03

:54

:03

PM

04

:20

:03

PM

04

:46

:03

PM

05

:12

:03

PM

05:3

8:0

3 P

M0

6:0

4:0

3 P

M0

6:3

0:0

3 P

M0

6:5

6:0

3 P

M0

7:2

2:0

3 P

M0

7:4

8:0

3 P

M0

8:1

4:0

3 P

M0

8:4

0:0

3 P

M0

9:0

6:0

3 P

M0

9:3

2:0

3 P

M0

9:5

8:0

3 P

M1

0:2

4:0

3 P

M1

0:5

0:0

3 P

M1

1:1

6:0

3 P

M1

1:4

2:0

3 P

M1

2:0

8:0

3 A

M12

:34:

03

AM

01

:00

:03

AM

01

:26

:03

AM

Tasa

de

Extr

acci

ón

de

Ace

ite

(co

nve

nci

on

al)

% P

ote

nci

al In

du

stri

al d

e A

ceit

e (

sist

em

a)

Hora de muestra (muestreo cada 5 segundos)

Potencial Industrial de Aceite del día (sistema MPIA) comparado con la Tasa de Extracción de Aceite promedio (convencional)

PIA (sistema) TEA del día (convencional)

6. Cálculo experimental de la extracción de aceite diaria: un día

específico de medición continua (sin discriminar proveedores)

7. Cálculo de potencial industrial de aceite por proveedores:

ejemplo de proveedor F

RESULTADOS

Cantidad de datos registrados por el sistema 538 datos (45 minutos de proceso)

Masa de aceite (Kg) en intervalo de tiempo evaluado 4.545

Kg RFF Procesado 16.800

% Potencial Industrial de Aceite (PIA) a través del sistema 27.05%

54,00%

55,00%

56,00%

57,00%

58,00%

59,00%

60,00%

61,00%

62,00%

63,00%

64,00%

9,50

10,00

10,50

11,00

11,50

12,00

12,50

10

:45

:00

AM

10

:46

:10

AM

10

:47

:20

AM

10

:48

:30

AM

10

:49

:40

AM

10

:50

:50

AM

10

:52

:00

AM

10

:53

:10

AM

10

:54

:20

AM

10

:55

:30

AM

10

:56

:40

AM

10

:57

:50

AM

10

:59

:00

AM

11

:00

:10

AM

11

:01

:20

AM

11:0

2:3

0 A

M

11:0

3:4

0 A

M

11

:04

:50

AM

11

:06

:00

AM

11

:07

:10

AM

11

:08

:20

AM

11

:09

:30

AM

11

:10

:40

AM

11

:11

:50

AM

11

:13

:00

AM

11

:14

:10

AM

11

:15

:20

AM

11

:16

:30

AM

11

:17

:40

AM

11

:18

:50

AM

11

:20

:00

AM

11

:21

:10

AM

11

:22

:20

AM

11

:23

:30

AM

11

:24

:40

AM

11

:25

:50

AM

11

:27

:00

AM

11

:28

:10

AM

11:2

9:2

0 A

M

11:3

0:3

0 A

M

11

:31

:40

AM

11

:32

:50

AM

%A

ceit

e/lic

or

de

pre

nsa

Cau

dal

LP

(m

3/h

)

CAUDAL LP M3/H %ACEITE VOLUMETRICO

Proveedor: A B C D E F

Cantidad de datos registrados por el sistema

252(21 min)

541(45 min)

252(21 min)

253(21 min)

252(21 min)

538(45 min)

Masa de aceite (Kg) 2.531,74 3.918,82 1.951,70 2.215,63 2.135,52 4.544,85

Kg RFF Procesado 10.580 16.800 10.500 10.500 10.500 16.800

% Potencial Industrial de Aceite (PIA) a través del sistema

23,93% 23,33% 18,59% 21,10% 20,34% 27,05%

7. Cálculo de potencial industrial de aceite por proveedores: consolidado

de 15 evaluaciones

RESULTADOS

El proveedor más alto(límite superior)

Proveedor: G H I J K L M N

Cantidad de datos registrados por el sistema

303(25 min)

252(21 min)

252(21 min)

300(25 min)

300(25 min)

388(32 min)

227(19 min)

356(30 min)

Masa de aceite (Kg) 2.022,16 2.270,53 2.331,86 2.414,71 2327.56 2482.22 2029.28 3072.39

Kg RFF Procesado 12.600 10.500 10.500 10.500 12600 12600 8400 12600

% Potencial Industrial de Aceite (PIA) a través del sistema

16,05% 21,62% 22,21% 23,00% 18.47% 19.70% 24.16% 24.38%

7. Cálculo de potencial industrial de aceite por proveedores: consolidado

de 15 evaluaciones

RESULTADOS

El proveedor más bajo(límite inferior)

Lo que viene…

1. Continuar con la caracterización de proveedores.

2. Ajustar la dilución conociendo la cantidad de aceite y de agua, sin importar

el tipo de clarificación para nuestro caso.

2. Iniciar evaluación NIR Online a partir de octubre de este año.

3. Por estudiar:

• Automatización de muestreo del licor de prensa.

• Trazadores electrónicos con posicionamiento dentro del proceso.

• Sistema de pesaje dinámico para vagonetas.

4. Generar el primer espacio de intercambio entre cultivo y planta de beneficio

que busque el mejoramiento a partir de los datos obtenidos.

Evaluación de equipo NIR Online en Agroince (convenio Cenipalma - Büchi)

Volumen del licor Densidad del aceite Fruto procesado Tiempo de muestreo Muestreo manual de aceite

%PIA (frecuencia máxima de 2 minutos)

Sistema canal abierto(actual en Agroince)

%Aceite %Humedad (agua) Reemplazo de muestreo

manual de aceite Control de dilución

NIR Online

Tiempo del proceso

(espectros cada 10 ms)

%A

ce

ite

en

lic

or

de

pre

nsa

%PIA (frecuencia alrededor de 10 ms)

Monitoreo con mayor frecuencia

Conclusiones

• Se estableció una metodología con la cual ha sido posiblemedir el Potencial Industrial de Aceite de los proveedoresde Agroince, así como determinar la TEA del díaconsiderando la variabilidad del proceso en relación alfruto procesado.

• El proyecto ha permitido determinar los parámetrosnecesarios para calcular el Potencial Industrial de Aceite,en tiempo real, con mayor velocidad en tiempo derespuesta y repetibilidad.

AGRADECIMIENTOS

Empresa

Agroince Ltda. & Cía. SCA

Al programa de

Procesamiento de Cenipalma

Gracias!