E 034 ,'.: 031?1'27

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE |NGEN|ERiA MECANICA �024ENERGiA

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E �034 ,'.:�031?1'"27

�030 xi?_ 0- *~._M /�035®\

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INFORME DE EXPERIENCIA LABORAL PARA OBTENER EL

TiTULO PROFESIONAL DE INGENIERO MECANICO

�034IMPLEMENTACIONDE UN SECADOR DE AIRE CALIENTE

PARA PRODUCCION DE HARINA DE PESCADO CALIDAD

SUPER PRIME EN LA EMPRESA COPEINCA CHANCAY�031

AUTOR: BACHILLER RODOLFO LUCIANO LEON GREGORICH

OCTUBRE �0242013

DEDICATORIA »

' A mi esposa, a mis padres

y a toda mi familia.

AGRADECIMIENTO

A Dios y mi Universidad por

darme la oportunidad de

ser Ingeniero Mecénico.

iND|CE DE CONTENIDO

1.

2.1 ObjetivoGeneraI.......................................................................3

2.2 Objetivosespeci}401cos................................................................3

3. ORGANIZACION DE LA EMPRESA 4

4. ACTIVIDADES DESARROLLADAS POR LA EMPRESA 9

4.1

4.2 Descripciéndeequipos...........................................................10

5. DESCRIPCION DETALLADA DEL PROYECTO DE

|NGEN|ERiA 17

5.1 MarcoTeé}401coReferéncia|......................................................17

5.1.1 De}401nicionesgenerales................................................18

5.1.2

5.1.3 NormasTécnicas........_................................................51

5.2 Antecedentes y descripcién de| proyecto 53

5.3 Planteamientoyalcancedelproyecto.....................................58

5.4 Fasesoetapasdelproyecto...................................................62

5.4.1 Determinacién de la Capacidad de Evaporacién del

5.4.2 De}401niciénde la capacidad de los componentes del

5.4.3 De}401niciénde requerimientos de cargas y

suministros 92

5.4.4 FlowsheetdelSistema.................................................93

5.4.5 LayoutdelaInstalacién...............................................93

5.4.6 Instrumentacién y 95

5.4.7 Detalles de la instalacién y revisién de dise}401os 98

5.4.8 Montaje e instalacién de equipos...............................100

5.4.9 Veri}401cacionesy pruebas de operacién sin carga 107

5.4.10 Regulaciones y veri}401caciones}401nalescon carga 109

6. EVALUACION TECNICO ECONOMICA........................................111

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDAClONES.................................. 117

_ 7.1 117

7.2 Recomendaciones.................................................................118

8. B|BLl0GRAFiA -

9. APENDICE, ANEXOS Y PLANOS

ANEXO 1 Propiedades del aire humedo a presién

atmosférica esténdar, 101.325 kPa. 5

ANEXO 2 indice de Tablas.

7 ANEXO 3 indice de Figuras. 4

ANEXO 4 Diagramas e lmégenes

1. INTRODUCCION

�030Laimplementacién de| Secador convectivp por aire caliente, se inicié a

}401nesdel a}401o2010 y se entregé para la produccién de la primera

temporada de pesca del 2011 a la empresa Corporacién Pesquera Inca

SAC (COPEINCA). El proyecto se desarrollé en su planta de Chancay, a

80 kilémetros at norte de Lima, como parte de la ampliacién de la

capacidad y conversién para producir harinas de calidad "prime" y "super

» primé" con secado inairecto. La harina de pescado es un insumo

. alimenticio para los sectores ganaderos, acuicultura y piscicultura.

En |os L�031I|timosa}401os,se han elevado |os requerimientos nutricionales,

desplazando las antiguas harinas se_cadas a fuego directo.

Adicionalmente, con las }402ltimasnormativas ambientales, |os productores

de harina de pescado estén obligados a reemplazar |os antiguos equipos

A con emisiones al ambienté; por sistemas cerrados basados en

V recirculacién y condensacién de los vapores producidos. Estas mejoras V

exigidas en la calidad y el cumplimiento de las normas ambientales son _

determinantes para las conversiones a secado indirecto.

Los secadores indirectos usados en las plantas de harina de pescado

pueden ser conductivos o convectivos. Los equiposiconductivos tienen

intercambio térmico por contacto con una super}401ciemetélica calentada

Con vapor. Se producen harinas que cumplen las especi}401cacionespero

presentan problemas en las etapas }401nalesde secado, complicandose el

_ 1

control con bajas humedades. Generalmente son usados en las etapas de

presecado hasta el 20 por ciento de humedad. Por otro lado, |os equipos

�030 ' convectivos se caracterizan por utilizar cilindros rotativos aleteados para

mover la carga e incrementar Ia super}401ciede intercambio con el aire de

secado. La evaporacién de la humedad de la harina rodea |as particulas

en movimiento y las mantiene a bajas temperaturas, minimizando las '

reducciones de sus cualidades nutritivas y mejorando el control. Se

utilizan generalmente en la Crltima etapa de secado con humedades

}401nalesentre 7 a 10 por ciento.

El suministro del proveedor incluyé, ademas de |os equipos de secado y

sus controles, el desarrollo de la �030ingenieriarequerida para la

Adeterminacién de los requerimientos complementarios y el

acondicionamiento de las partes de| antiguo secado a fuego directo. El

cliente por su parte suministro las obras civiles y eléctricasr

La rentabilidad de la implementacién de un secador de aire caliente, para

una vida om de 10 a}401os,se justi}401cacon el incremento del precio debido a

que se espera una mejor calidad. La inversion total estimada en 1.5

millones de délares, tiene un periodo de retorno estimado en poco mas de

dos a}401osy una tasa interna de retorno (TIR) de 45 por ciento.

Finalmente, se desarrollo también el sistema automético para el control de

las variables de operacién, incorporando al sistema la capacidad de

adquisicion de los datos de| proceso para analisis historico y de calidad.

�030 2

2. OBJETIVOS

2.1 Objetivo General

implementar un secador para la altima etapa de secado de harina de

pescado de calidad �034superprime�035.

2.2 Objetivos especi}401cos

o Reducir Ias variaciones de humedad en el secado }401nalrespecto

de| secado indirecto a vapor con equipos conductivos.

o Reducir |as emisiones de_ vahos contaminantes producto de la

evaporacién del contenido de humedad de la harina de V

pescado.

o Instalar un sistema de control que permita recopilar informacién

para la evaluacion de datos histéricos y mejorar la calidad de .

�030 produccion de harina de pescado.

o Obtener un producto de alta calidad con mayores precios de

mercado. *

3

3. ORGANIZACION DE LA EMPRESA

Los trabajos realizados durante la experiencia profesional indicada en el

presente informe fueron realizados en la siguiente empresa:

ENERMIN PERU S.A. 2

Direccién 2 Av. Los Ingenieros 255 - Urb. lndustrial La Merced �024Ate

Teléfono 2 3496713

Trabajadores : 17 (2012-12)

Dedicada a la venta, fabricacién, instalacién y montaje de maquinarias y

equipos, para aplicaciones en la industria produetora de harina de

pescado, principalmente en procesos de combustién y secado, con el

soporte de ingenieria de su representada ENERCOM®.

ENERCO/VI®, es una empresa chilena fundada en 1987, especialista en

las areas de procesos térmicos, combustién y secado. Desarrolla

proyectos con ingenieria conceptual, bésica y de detalle. Provee equipos

para la industria pesquera, minera y alimenticia. En el Pen] principalmente

tiene una importante presencia en la industria de la harina de pescado.

Diagrama organizacional. En la FIGURA 1, se muestra el diagrama

organizacional de V la empresa ENERMIN PERU S.A., indicando la

ubicacién del cargo de Jefe de ingenieria ocupado por el autor durante la A

experiencia Iaboral. Reportaba a la gerencia general y coordinaba con las

areas de produccién, instrumentacién, logistica y contabilidad. 2

4

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5

FIGURA 2. DIAGRAMA DE FLUJO DE FUNCIONES DEL

DEPARTAMENTO DE lNGENlERiA

. V- Orden de Trabajo�024Reporte de_ Avance

$Re.m;.de A cronoermaelnformacién P'°d�035'°"A

Determinacion de tngenieriat Generacion o Deterrninabién deNecesidades de repianteo de pianos segun �030 Necesidades de

Produccién ._ =;.,r.eGue}401mie.ntqs;de!;:pr9y¢CtOE Instrumentacion. .

3 �034 Enercom�030.' _ �030 Aprobacién de .

Pianos 4 /

CDéterminacién de . . V D

Mate�034ales Lista de Materiales A

3C00fdil'I8CiO}402COFI I Enyfo de plmos �030

.- -r

_ _ -D . Necesvdades deplanos_ Oompiementarios E

:1 FINAL

Fuente: Elaboracién propia

6

Diagrama de flujo de funciones. En la FIGURA 2, se muestra el

diagrama de }402ujode las funciones desarrolladas por el érea de ingenieria.

Con}402rmadala venta de un equipo o sistema, en una reunién de

coordinacién, Ia gerencia comunicaba la emisién de ia orden de trabajo

con la informacién de sus alcances, el "reporte inicial de avance y el

cronograma inicial de produccién.

En el érea de ihgenieria se evaluaban |as necesidades de planos,

metrados de materiales, levantamientos de informacién de obra,

generando |os planos requeridos o revisando |os existentes.

Los clientes adquirian equipos y maquinaria con dise}401ode ENERCOM,

siendo por lo tanto necesario tener su aprobacién y Iuego de la cual se '

enviaban a instrumentacién y produccién.

Las listas de pedidos de materiales, resultantes de los metrados, se

enviaban a logistica para el suministro correspondiente.

Dependiendo del suministro, en general también era necesario

desarrollar, entre otras, las siguientes actividades:

o Planos deIayout- V

o Diagramas de }402ujode proceso.

o Planos de bases con indicaciones de cargas para los dise}401osde

obras civiles. �024

o Diagramas de instrumentacién y proceso (P&lD).

_ 7

o Cuadros de cargas eléctricas y suministros.

o Dise}401osde accesos y plataformas.

o Dise}401osde sistemas de tuberias y ductos.

o Programacién de controles autométicos.

A o Mediciones y pruebas de operacién. _ �030

o Manuales de operacién. .

o Capacitaciones y otras tareas complementarias de ingenieria.

V 8

4. ACTIVIDADES DESARROLLADAS POR LA �031

EMPRESA

ENERMIN PERU S.A. contaba con o}401cinasadministrativas, soporte

técnico, almacén y�031untaller de metalmecénica para fabricaciones de

componentes y equipos complementarios de tama}401osIimitados al area de

trabajo disponible, que generalmente resultaba reducida comparada con

los tama}401osde los equipos }401nalmenteentregados. .

Con el fin de cumplir con las fabricaciones de mayor tama}401o,se

contrataba los servicios de empresas cuya infraestructura de talleres

cumplia con los requerimientos de espacio. >

Los equipos se suministraban con los sistemas de mando y control

automético, segL�031m'_|os alcances comprometidos y acordados con los

clientes.

4.1 clientes .

Entre |os principales clientes se encuentran las siguientes empresas

productoras de harina y aceite de pescado:

o Austral Group S.A.A.

- CFG INVESTMENT S.A.C. V %

a China Fishing Group

0 Corporacién Pesquera Inca S.A.

o Pesquera Diamante S.A.

9

o Pesquera Hayduk S.A.

o Pesquera Polar S.A. �031

o Pesquera Exalmar S.A.A.

o Tecnolégica de Alimentos S.A. V

4.2 Descripcién cle equipos .

Los equipos fabricados para la industria pesquera son:

0 Cocedores de pescado.

o Secadores rotadiscos.

o Secadores rotatubos.

o Generadores de gases calientes.

o Secadores convectivos.

o Plantas evaporadoras de agua de cola.

o Equipos para tratamiento de gases.

or Enfriadores estéticos de harina.

�030 %n}401�034�024-�030___I ,

A '

{ �030 FIGURA 3. COCEDOR 50 TM/H .FABRICADO EN ENERCOM

Fuente: ENERCOM

1 O

Cocedores de Péscado. Construidos en acero al carbono de calidad

estructural, de cuerpo cilindrico y tornillo central para el avance de la

carga. Con calentamiento indirecto de vapor saturado a 7 bar, por la

cubierta exterior y por el interior de| tornillo.

Secadores conductivos. En |os secadores conductivos el calor

entregado al producto }402uyepor conduccién a través de una super}401cie

metélica desde el medio de aporte de calor. Los secadores conductivos

son de distintos tipos: rotatubos, rotadiscos y secadores de tornillo. Su

eleccién depende de las necesidades de| cliente y tipo de producto.

El dise}401oy fabricacién de los equipos se realiza teniendo en

consideracién el uso previsto considerando el montaje, operacién libre de

fallas, e}401cienciaenergética y facilidad de mantenimiento.

Secadores Rotatubos. Proveen grandes superficies de contacto, idea!es

para procesos de altas capacidades (harina de pescado, sales y nitratos).

. �030 . ,5) "�031 y

I V �030.�030.�030:.,».-.:;,_r;�030,5.f _:.w I�030

FIGURA 4. SECADOR INSTALADO TIPO ROTATUBOS

Fuente: ENERMIN PERU S.A.

' 11

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_ FIGURA 5. INTERIOR DE UN SECADOR TIPO ROTATUBOS

% Fuente: ENERMIN PERU S.A.

Secadores Rotadiscos. Pueden manejar productos con elevada .

humedad, primer paso de�030secado de harina de pescado? �030

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A �031 FIGURA 6. INTERIOR DE UN SECADOR TIPO ROTADISCOS ' _

�031 Fuente: ENERCOM.

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FIGURA 7. SECADOR ROTADISCOS FABRICADO EN PERU


Generadores de gases calientes. Cémaras que utilizan |os productos de

la combustién para elevar la temperatura de los gases.

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~�024FIGURA 8. CAMARA DE COMBUSTION DE UN GENERADOR

DE GASES CALIENTES


13

Secadores Convectivos. Poseen una gran versatilidad, los secadores

convectivos pueden manejar productos sélidos, desde polvos }401noshasta

fangos casi-liquidos, productos sensibles a altas temperaturas 0 con

necesidad de gases de secado limpios.

Se producen dos grupos de secadores convectivos, aquellos que

calientan el }402ujode aire directamente con el calor de combustién

(secadores a fuego directo) y aquellos que lo hacen a través de un

intercambiador de calor (secadores convectivos indirectos). Los

secadores convectivos indirectos utilizan intercambiadores de calor, con

vapor, }402uidotérmico o gases calientes.

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FIGURA 9. SECADOR CONVECTIVO POR AIRE CALIENTE


' 14

Evaporadores de agua de cola. Evaporadores de m}402ltiplesefectos, de|

tipo pelicula descendente

Dise}401adospara calentamiento con vahos procedentes de los secadores

de harina.

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FIGURA 10. EVAPORADORES TIPO WHE DE AGUA DE COLA


Tratamiento de gases. Dise}401adospara el manejo de los gases usados

en los procesos térmicos y el cumplimiento de las normas medio

ambientales.

Los equipos usados en estas aplicaciones son los }401ltrosmanga, ciclones

y torres lavadoras.

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FIGURA 11. TORRES LAVADORAS DE GASES Y VAHOS


Enfriadores estéticos. Utilizados para reducir la temperatura de salida

de la harina Iuego de la altima etapa de secado.

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FIGURA 12. ENFRIADOR ESTATICO POSTERIOR AL SECADO


16

5. DESCRIPCICN DETALLADA DEL PROYECTO DE

lNGEN|ERiA

5.1 Marco Teérico Referencial

El secador de aire caliente, es un sistema convectivo basado en

operaciones simulténeas de transferencia de masa y calor por conveccién

forzada. Estas operaciones se realizan exponiendo el material h}402medoa

un flujo de aire caliente con muy baja humedad relativa, en el interior de

un cilindro rotatorio con aletas que producen el efecto de "cortina" en la

carga incrementando el érea super}401cialde las particulas sélidas y a la vez

trasladéndola desde la entrada hacia la salida.

FIGURA 13. CILINDRO ROTATIVO CON FLUJOS '

PARALELOS DE AIRE Y HARINA

SALIDA DE VAHOS�024\!

ALIMENTACION DE HARINA RUEDA 05 ENGRANAJES Ii

7�030 PISTA DE RODADURA A-1 PISTA DE RODADURA I

1�034 iii!!!ml ______Q.LLNBE�254.<L3_E9AP2R_-_-_-4\_____�030__1 :.:!.!!!,I"' H �031 an é:VI-2%INGRESO .9. » R°�035�030C�030°"'.:.-W-..s:a5�031:é!/�031k cm

DE AIRE �030-3 �030-5:.�031;*.~':';a;::: DEunmuA"! MOTOR REDUCTOR 3E5S�031,§§.�030ii

I DE ACCIONAMIENTO

ROTACION �030

//

�030H EFECTO "CORTINA"KL�030-53ALETAS INTERIORES SOPORTES DE PIS}-AS

Fuente: Elaboracién propia. «

A 17

En la seccién 5.2, se hace una descripcién mas detallada del sistema de

secado por aire caliente el cual se compone bésicamente 'de lo siguiente:

o Un cilindro rotatorio. A

0 Un generador de gases calientes.

o Un intercambiador de calor.

0 Un ciclén separador de }401nos. V

V0 Una torre de lavado de gases.

En |os siguientes puntos sé presentan |as de}401nicionesgenerales de los

temas relacionados y posteriormente la teoria que fundamenta la

determinacién de la capacidad de secado de| proyecto.

5.1.1 De}401nicionesgenerales

HARINA DE PESCADO

La harina de pescado es un producto orgénico con alto contenido de -

profeinas, utilizado como insumo para la alimentacién de animales de los

sectores ganadero, porcino, ovino, acuicultura y piscicultura.

En el Peru se procesa principalmente la anchoveta o engraulis ringens, de

la que se obtienen harinas con aproximadamente el doble de Omega 3,

respecto de otras especies.

Para obtener este producto se emplea un sistema continuo de coccién,

prensado y secado. En la FIGURA 14 se muestra el diagrama de proceso

' 18

considerada en la produccién de harina y aceite de pescado. El proyecto

se enfoca en la implementacién del sistema necesario para el tercer

secado.

FIGURA14. PROCESO PRODUCCION DE HARINA

Y ACEITE DE PESCADO

MATERIAPRIMA

coccuom E

TORTA DE PRENSA UQUIDOS - ACEWEPRENSADO I SEPARADO CENTRIFUGADO -�024-�024>

CONCENTRADO EVAPORADOR AGUA DE COLA

PAC

. 1erSECADOHARINA HUMEDA SECADOR

ROTADISCOS

2doSECADO 3erSECADO HARMSECA SECADOR SECADOR DE ENFRWWENT0

ROTATUBOS AIRECALIENTE MOL,ENW-ENSAQUE

Fuente: Elaboracién propia.

. 19

TABLA1. ESPECIFICACIONES TECNICAS DE CALIDADES

DE HARINA DE PESCADO _

ENE[proreha > as am 54 as V {'62 57 T57? 64T_�031

Grasa 56 max 12 10 10 10 10 10{Mew 10., :16 �030.D10�035 �030D10. ,.,10 _

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£~~=na>°!a % .L m 2 l>ll-1. g2 M, 2 2 ;jf2mu mgt100g max NA 100 120 120 150 NA

[.m. . . . M... .. �030O .10 u. ..m _. rm--1|

aHx'stamina ppm max NA 500 1000 NA NA ' NA

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NA:Noaplica

Fuente: Corporacién Pesquera Inca S.A. (COPEINCA).

En la TABLA 1, se muestran Ias especi}401cacionesde los diferentes tipos

de harina existentes en el mercado. La calidad FAQ es obtenida por

secado directo y es considerada inferior a las calidades obtenidas por

secado a vapor. Las calidades de harina producidas por la planta de|

proyecto son: Prime y Super Prime.

MATERIA PRIMA E

El proceso productivo inicia, cuando la planta recibe Ia materia prima

. (pescado). El Laboratorio de Control de Calidad realiza un primer analisis

a la materia prima para medir su grado de frescura, a través de la

determinacién del TVN (Nitrégeno Total Volétil), este indice cuanti}401ca|as

bases nitrogenadas producidas durante el proceso de deterioro del

20

pescado y por colnsiguiente discrimina calidades de producto }401nal.

Posteriormente, la pesca es distribuida en la poza de almacenamiento

para ser procesada prioritariamente de acuerdo a su calidad.

El agua que se ha usado colno medio de transporte, agua de bombeo es

tratada mediante un sistema de celdas de }402otaciénque recupera los -

sélidos y grasas para a}401adirlosal sistema productivo. El pescado es luego

transportado hacia los cocedores.

COCCION

La coccién se realiza en un equipo compuesto por un cilindro y un eje en

forma de tornillo. El calentamiento con vapor es exterior al cilindro, en las

chaquetas, e interior al tornillo que permite el avance de la carga,

consiguiéndose una transferencia més homogénea de la energia del

vapor hacia el producto.

La temperatura del producto va desde los 80 hasta los 100 grados

Celsius. Los objetivos principales de la coccién son los siguientes:

o Esterilizar y detener la actividad microbiolégica.

o Coagular las proteinas.

o Pérmitir la separacién de las grasas y residuos viscosos liquidos

retenidos intra e intermuscularmente en la materia prima.

PRENSADO

El objetivo es la obtencién de la torta de prensa o keke con la minima

21. %\c\

cantidad de agua para la produccién de harina y los liquidos para la

produccion de aceite.

Esta etapa corresponde a un proceso de prensado mecénico de la

materia prima, Ia operacién se desarrolla en prensas de doble tornillo que

consisten en dos cilindros huecos concéntricos, cada cilindro lleva

fuertemente sujetas unas placas perforadas, de acero inoxidable, que

tienen la funcién de tamiz. Los dos tornillos helicoidales de la prensa

tienen forma ahusada y su paso varia de modo tal que dicho paso es

ma'ximo en el extremo mas }401node| cilindro. Los tornillos funcionan en

direcciones opuestas, la materia entra por la parte de menor diémetro del

cilindro y va hacia la mas ancha.

La masa prensada de producto es transportada hacia los secadores y los

liquidos hacia |as separadoras.

SEPARADO A

a El objetivo es la separacion mecénica de la mayor parte del contenido de

solido arrastrado por el Iiquido obtenido de| prensado denominado Iicor de

prensa.

Para esta operacién se emplean centrifuges horizontales consistentes en

un rotor cilindrico en el cual el Iicor de prensa es tratado�031térmioamente,

ingresa al rotor y por la fuerza centrifuga, es proyectado hacia |a_periferia

de la cubeta en donde Ios sélidos mas pesados quedan répidamente

precipitados a lo largo de la super}401cieinterna de| rotor. Un transportador

�024 - 22

de tomillo helicoidal expulsa constantemente Ios sélidos precipitados

�024 denominados también tortas de separadora, se agrega a la torta de

prensa y continua hacia los secadores. La fase Iiquida o Iicor de

separadora que contiene grasa y agua, es enviada por bombas a las

centrifugas en la planta de aceite. E

CENTRIFUGADO V E

El objetivo de este proceso es la separacién de| aceite. El Licor de

Separadora es precalentado a una temperatura de 95 grados Celsius,

facilitando la separacién de sus componentes liquidos (fase acuosa y

aceite). El licor de separadora ingresa a la centrifuga de disco vertical del

I tipo de auto limpieza de la que el agua de cola es lmpulsada y enviada

constantemente a la planta evaporadora. Posteriormente, el aceite es

bombeado a estanques para su almacenamiento }401naly despacho.

EVAPORADOR PAC

I El objetivo de este proceso es obtener el concentrado de agua de cola

para ser incorporado a la torta de prensa hacia los secadores.

Esta operacién se realiza en evaporadores de multiples efectos en las

denominadas plantas de agua de cola (PAC), del tipo pelicula

descendente, con bajas temperatures y operada a presiones de vaclo.

Las clrculaciones del agua de cola a evaporar y el }402ujode los vapores de

calefaccién son a contracorriente. I

El aporte de energia para la evaporacién se realiza por medio del uso de

_ 23

Ios vahos procedentes de la primera y segunda etapa de secado a vapor.

SECADO ~ V

El objetivo es secar el sélido de la mezcla hameda de torta de prensa,

torta de separadora y concentrado de solubles de pescado provenientes�030

de los evaporadores PAC. La temperatura }401nalde| producto secado no

excede los 90 grados Celsius para minimizar el deterioro de los valores

nutricionales.

Los niveles }401nalesde contenido de humedad deben ser menores o

iguales a 10 por ciento, con el }401nde reducir Ia actividad microbiolégica y

el crecimiento de microorganismos. �030

Se cuenta con secadores dispuestos en tres etapas, |os dos primeros de

tipo conductivo: Secadores rotadiscos y secadores rotatubos. La tercera

etapa es realizada por el secador convectivo de aire caliente.

ENFRIAMIENTO _�024 ' . .

Después de| secado Ia harina se obtiene con la humedad requerida pero

�030auna temperatura no conveniente para ser envasada inmediatamente,

debido a lo cual son necesarios Ios enfriadores.

' MOLIENDA �030

El objetivo de la molienda es pulverizar, uniformizando el producto, por

medio de los molinos en los cuales la harina se desintegra por impacto

con los martillos que giran répidamente en torno a un eje horizontal. El

24

rotor lleva una rejilla que retiene Ia harina hasta que es lo su}401oientemente

}401nacomo para poder pasar por sus ori}401cios.

ADICION DE ANTIOXIDANTE V

Generalmente la harina de pescado sufre oxidacion de sus grasas, por

ser un producto higroscopico que absorbe del ambiente humedad y

oxigeno. Para evitarlo, el producto es envasado frio y se estabiliza con la

adicién de antioxidantes en un transportador mezclador de tornillo

helicoidal mediante una bomba dosi}401cadoracon pulverizacién por aire.

PESADO, ENVASADO Y ENSAQUE �030 V

En esta etapa es muy importante la participacion de| Laboratorio de

Control de Calidad, para efectuar los correspondientes analisis de TVN,

proteina, grasa, humedad, y otros componentes que permiten clasi}401cary

caracterizar Ia harina segun |as calidades definidas. .

Generalmente Ia harina se pesa en una balanza regulada a 50

kilogramos, es colocada en sacos cerrados con maquinas de ooser de

cabezal fijo o de mano segtm sea el caso.

HARINA PRIME V

V Clasi}401cadadentro del grupo de harinas secadas indirectamente con

calentamiento a vapor. Debe tener un contenido minimo de 67 por ciento V

de proteinas, una alta digestibilidad y un bajo porcentaje de sustancias

biogenas téxicas como la histamina, que no debe exceder |as mil partes .

por millon, un porcentaje de humedad de entre 6 a 10 por ciento y un

A 25

porcentaje de materia grasa menor al 12 por ciento.

HARINA SUPER PRIME

Harina especial de alta calidad, secada a vapor, con mayor conteriido de

proteinas, minimo 68 por ciento, menos de 500 partes por millén de

histaminas y un contenido de nitrégeno total volétil-TVN menor de 100

miligramos por cada 100 gramos de harina. Depende principalmente del

estado de conservacién de la materia prima antes del proceso y de| tipo

de secado.

HUMEDAD -

Este término es usado para describir el contenido de agua en las dos

condiciones siguientes: A

Humedad de materiales sélidos

o Humedad en base seca.

o Humedad en base h}402meda.

o Humedad en el equilibrio.

o Huraedad ligada.

o Humedad no ligada.

o Humedad libre. V

Humedad de mezclas gaseosas

o Humedad absoiuta

o Humedad relativa

o Humedad de vapor saturado

26

En donde: '

pv = Presién parcial del vapor de agua. >

p = Presién total de la mezcla vapor - aire.

MEZCLAS DE VAPOR - GAS SATURADAS ( HA5 )

Cuando la presion parcial del vapor de agua en el aire a una temperatura

dada, es igual a la presion de vapor de agua a la misma temperatura, se

considera que el aire esté saturado y la humedad absoluta se designa .

como humedad de saturacién.

MEZCLAS DE VAPOR - GAS NO SATURADAS

Si la presién parcial de| vapor en una mezcla de vapor-gas es por alguna

razén menor que la presion de vapor en el equilibrio a la misma

temperatura, la mezcla no esta saturada.

TEMPERATURA DE BULBO SECO (T) 1

Es Ia temperatura de una mezcla vapor - aire determinada en forma

ordinaria por inmersion de un termémetro en la mezcla.

TEMPERATURA DE BULBO HUMEDO ( Tbh )

Es la temperatura de equilibrio dinémico obtenida por una super}401ciede

agua cuando Ia velocidad de trahsferencia de calor por conveccién a la

misma, es igual que la velocidad de trasferencia de masa que se aleja de

tal super}401cie.

30

TEMPERATURA DE SATURACION ADIABI-'\TlCA ( Ts )

Si la corriente de aire se mezcla perfectamente con una cantidad de vapor

a la temperatura Ts en un sistema adiabético, Ia temperatura del aire

descenderé y su humedad aumenta.

Si Ts es tal que el aire que sale del sistema esta en equilibrio con el agua,

Ts es la temperatura de saturacion adiabética y la Iinea que relaciona la

temperatura con la humedad de| aire es la Ilamada Iinea de saturacion

adiabética.

HUMEDAD RELATIVA ( HR) V

Expresada en porcentaje, se de}401necomo la presién parcial de| vapor de

agua en el aire, dividida entre la presién de| vapor de agua a la

temperatura de bulbo seco

HR = El�031.* 1oo Ec. (05)PS

TEMPERATURA DE SATURACION 0 DE ROCl'C3

Temperatura en la cual una mezcla vapor-gas se satura, es decir Ia

1 temperatura a la que el agua ejerce una presion de vapor igual a la .

presién parcial de| vapor de agua en la mezcla dada.

Si Ia mezcla se enfria a una temperatura inferior continuara precipitando

Iiquido de la mezcla vapor-gas.

En la FIGURA 16 se muestran |as curvas tipicas de los diagramas

31

psicrométricos.

FIGURA 16. FORMAS DE LAS CARTAS PSICROMETRICAS

' �030 0 o »C

.._. 3�031 3-3* 3 8

-u�031 :1mi�030 '0? § �030.5: .» .9 3�030

. 00 A . 9

8 N 4.: § I�030:7: °\' '5 43 '93 a 3° �035 9° I

ole E v 6a _. -_.rq:> 13�031:--�024-�024--~ -A - +~rEr�030M...�035 A �030L IH 5:�0302* -

. I

V fa lap 12 {pp {ppTemperatura Temperatura

(0! Kb)

Fuente: Referencia [03], p. 256.

VOLUMEN HUMEDO ( VH)

Es el volumen especi}401code gas seco y de su vapor acompa}401antea la

temperatura y presién dominantes. Para una mezcla de vapor y aire,

considerando Ia Iey de los gases ideales, el volumen humedo se expresa

por: A

1 .vH = 8.315* (�0242�024§§-7�024+£.~�031:)l§j*[3i�0242�024§�031�0241§jEc. (06)

�030 32

En donde: �030

VH «= Volumen h}402medo,en m3 de mezcla I kg de aire seco

p = Presién total de la mezcla vapor - aire, en kPa.

t = Temperatura de buibo seco, en grados Celsius.

HA = Humedad absoluta en kg agualkg de aire seco.

Para obtener el volumen total de la mezcla, se multipiica la masa de aire

seco por el volumen humedo.

VOLUMEN SATURADO

Es el volumen hamedo cuando el aire esté saturado. El volumen humedo

de una mezcla saturada se calcula con la humedad absoluta igual a la .

humedad de saturacién y para un gas seco se calcula con la humedad

A absoluta igual a cero. A

CALOR HUMEDO (Cs )

Es el calor que se requiere para aumentar un gradg Celsius la

temperatura de la masa unitaria de aire seco y su vapor acompa}401ante,a

presién constante. Para una mezcla con humedad absoluta HA se tiene:

Cs = 1.005 + 1.884 -I= HA , kJ I kg de aire -°C Ec. (07)

% Si no existe evaporacién, ni condensacién, el calor necesario para un

incremento de temperatura de una masa de aire seco y su vapor

acompa}401anteseré: �030 _

Q = MAS =I= Cs* AT Ec. (08)

33.

ENTALPIA %

La entalpia especi}401ca0 relative de una mezcla vapor - aire es la suma de

las entalpias especi}401casde| contenido en gas y en vapor. se representa

por la siguiente expresién:

H�031:(1.005 + 1.884 * HA) * T + 2502.3 * HA Ec. (09) �030

H�030esta en kJ I kg de aire, con referencia a aire gaseoso y agua

Iiquida saturada a 0 °C.

SECADO CONTINUO

El secado continuo ofrece |as ventajas siguientes: generalmente el equipo

necesario es peque}401oen comparacién con la cantidad de producto; la

operacién se integra facilmente con la fabricacién continua, sin necesidad

V de| almacenamiento intermedio; el producto tiene un contenido mas

uniforme de humedad y el costo de secado por unidad de producto es

relativamente peque}401o.En muchos de los secadores directos, el sélido se

mueve a través del secador mientras que esta en contacto son una

corriente mévil de gas. El gas y el sélido pueden }402uiren paralelo o a

contracorriente; asi_ mismo, el gas puede }402uirtangencialmente a la

trayectoria de| sélido. Si el calor no se proporciona dentro de| secador ni

se pierde hacia el entorno, la operacién es adiabética; entonces, el gas

perdera calor sensible y se enfriara mientras la humedad evaporada

absorbe calor Iatente de evaporacién. Si el calor se proporciona dentro del

secador, el gas puede mantenerse a temperatura constante. '

34

En la operacién adiabética a contracorriente, el gas més caliente esté en

contacto con el sélido més seco; por lo tanto, el sélido descargado se

calienta a una temperatura que se puede aproximar a la del gas entrante.

Esto proporciona el secado més répido; en efecto, especialmente en el

caso de la humedad Iigada, Ias ultimas trazas son las més dificiles de

eliminar y esto se hace més répidamente a temperaturas elevadas.

Por otra Wrte, el sélido seco puede descomponerse al calentarse a altas

temperaturas. Ademés el sélido descargado caliente acarreara

considerable calor sensible, con Io cual se disminuye la e}401cienciatérmica

de la operacién de secado. _

�031 En la operacién adiabética en paralelo, el sélido hamedo se pone en

contacto con el gas més caliente. Mientras esté presente la humedad

_ super}401cialno contenida, el sélido se calentaré unicamente a la

temperatura de bulbo h}402medode| gas; por esta razén, aim |os sélidos

' sensibles al calor pueden secarse con frecuencia mediante un gas

caliente en }402ujoparalelo.

SECADORES ROTATORIOS _

Forman un grupo muy importante de secadores; son adecuados para

manejar materiales granulares de }402ujo_Iibreque pueden arrojarse sin

temor ,de romperlos, en la FIGURA 17, se muestra uno de e'stos

secadores, un secedor de aire caliente directo a contracorriente. El sélido

por secar se introduce continuamente en uno de los extremos de un

35

cilindro giratorio, como se muestra, mientras que el aire caliente }402uyepor

el otro extremo.

El cilindro esté instalado en un peque}401oéngulo con respecto a la

horizontal; en consecuencia, el sélido se mueve Ientamente a través del

aparato. Dentro del secador, unos elevadores que se extienden desde |as

paredes de| cilindro en la Iongitud total del secador levantan el sélido y lo

riegan en una cortina mévil a través de| aire; asi Io exponen

completamente a la accién secadora de| gas. Esta accién eievadora

también contribuye al movimiento hacia delante de| sélido.

En el extremo de alimentacién del sélido, unos cuantos elevadores

espirales peque}401osayudan a impartir el movimiento inicial del solido

hacia adelante, antes de que este Ilegue a |os elevadores principales.

FIGURA17. SECADOR ROTATORIO CON AIRE CALIENTE

EN CONTRACORRIENTE

G A " lo�034.

Sand�034F Alimentacibn Bde aire 3�030. AAh}401medo 5 ~

+ ' %__�031 -5�030 C V M�030_E_I1tI_a._g_a. . « .... ~='s3"'-'%_:E:}401:l�030�030�031�034�035�030�031�030.. vapor" condensado

~ Doscarga do -sélidos seco:

Secadero. rotatorio con aire calienfe en écontracomentez A, camasa delsecadero; B, rodillos para .el sopone Vdc la carcasa; C; engraxxajeg D, campaua de- descargade aire; c-onduczto de »a1imentacic'm; G, pesta}401aselevadoras; H. descarga de producto;J, calentador de aire.


36

El secador puede alimentarse con gas de combustible caliente y no con

A aire; ademés, si el gas sale del secador a una temperatura lo

su}401cientementealta, al ser descargado a través del aire puede

proporcionar una corriente de aire natural adecuada que proporcione el

gas su}401cientepara el secado. Sin embargo se utiliza un ventilaclor de

extraccion para extraer el gas a través del secador, porque asi se obtiene

�030 un control completo del }402ujode gas. Los secadores rotatorios se fabrican

para diversas operaciones. La clasi}401caciénsiguiente incluye los tipos

principales: 4

o Calor directo, }402ujoa contracorriente. Para materiales que pueden

calentarse a temperaturas elevadas, como minerales, arena, piedra

caliza, arcillas, etc. Se puede utilizar un gas de combustible como un

gas de secado. Para sustancias que no pueden calentarse

excesivamente, como ciertos productos quimicos cristalinos, como

sulfato de amonlo y azucar de ca}401a,se puede utilizar aire caliente. El

arreglo general en el que se muestra en la FIGURA 17; si se utiliza

gas de combustible, las espirales de calentamiento se reemplazan por

una caldera que este quemando gas 0 petréleo.

o Calor directo, }402ujoa corriente paralela. Los sélidos que pueden

secarse con un gas de combustible sin miedo de contaminarlos, pero

no deben calentarse a temperaturas muy elevadas por temor a _

da}401arlos,como son: yeso, pirita de hierro y materiales organicos

37

como turba y la alfalfa. La construccion general es muy similar al de la

% FIGURA17.

o Calor indirecto, }402ujoa contracorriente. Para sélidos para pimientos

b_lancos y similares, que pueden calentarse a temperaturas elevadas

pero que nunca deben entrar en contacto con el gas, puede utilizarse

el secador indirecto que se muestra en forma esquemética en la

FIGURA 18a. Como una construccién alternativa, el secado puede

encerrase en una estructura de Iadrillo y rodearse completamente con

los gases calientes de combustible. El }402ujode aire en un secador este I

tipo debe ser minimo, puesto que el calor se proporciona por

conduccion a través de la estructura o tuberia central; ademas, de , V

esta manera pueden manejarse |os sélidos muy }401namentedivididos

D que tienden a formar polvo. Para Ios solidos que no se deben calentar

a temperaturas elevadas y para los cuales es deseabie el calor

indirecto, como el alimento para ganado, granos para cerveza, plumas I

y similares, se puede utilizar el secador de tuberia con vapor que se

muestra en la FIGURA 18b. El secador puede tener o no elevadores y '

puede construirse con una, dos o més hileras concéntricas de tubos

calentados con vapor. Como |os tubos giran con el secador, es

V necesaria una junta giratoria especial» en donde se introduce el vapor

y se separa el condensado. Con frecuencia se utiliza este tipo de

secador cuando se necesita Ia recuperacion de| Iiquido evaporado.

A ' 38

FIGURA 18. ESQUEMAS DE SECADORES ROTATORIOS

. m;mBMW~m, Am r Gas de catéera V

\ 1 63; ct-caidm Aire

2...-......ana'-rcgh N ' W i . _

3 Eaoaclo do _ -"~'-F-A 603 do caidom J' <=°"~'=u=**°'~2 �030jbazlal/It/:1!!!/I: _ A

Aim RroducécéM secador giraforio inoirecto

Tuteria de

vapo: de 55�035not �031*"fY�030G�034�030:�254~55"$ Iubesia £2 vapor de agua �034ma '

' O . O �030 Qirmqm

O O """""'-j"" esvew

o 0 E0 O .'

000 ___.. _ 1'

jig�030~can¢ensa:3\'3¥°' '59 39*"W Secador gimbzio con tuberias para vapor de agua, inditecto N�035FY0409�035

Ni�030me['ud°{/0» -9�030:wide»

Esnacio de n'°�030Gas7°qe¢w°�031°combustion. �030 T J \

�031 Producto

lg] Secador giratorio indirecto-directo


o Directo-indirecto. Estos secadores, més econémicos de manejar que

los secadores directos, pueden utilizarse para solidos que pueden

secarse a altas temperaturas mediante un gas de combustible, en

especial cuando los costos de combustible son altos y cuando se

deben eliminar elevados porcentajes de humedad de| sélido. En la

39

_ FIGURA 18c, se muestra. En un secador de este tipo, el gas caliente

puede entrar al tubo central a 650 a 980 grados Celsius, es enfriado

hasta 200 a 480 grados Celsius, cuando pase por vez primera por el

secador y regresado a través de| espacio de secado anular para que

se enfrié mas hasta 60 a 70 °C durante la descarga. Lignita, carbén y

coque pueden secarse en atmosfera inerte en este secador a V

temperaturas relativamente altas sin peiigro de que se quemen 0 de

provocar una explosién de polvos. _ '

SECADORES CONDUCTIVOS

El aporte de calor y evaporacién de agua se produce por contacto con

~ A una super}401ciemetélica calefaccionada. Tipicamente son usados para las

primeras etapas de secado con humedades }401nalesmayores a 20 por

ciento. con dise}401osde rotadiscos y rotatubos.

VAHO

Es la denominacién que tiene 1a mezcla gaseosa de aire y vapor de agua

liberado por el material hamedo durante |os procesos de coccién y '

secado. . _ .

SECADORES CONVECTIVOS

Utilizan un gas de secado, para aportar calor y arrastrar el agua

evaporada. Recomendado para la Oltima etapa de secado, con bajas

humedades de entrada, aproximadamente 20 por ciento y humedades de

salida de 7 a 10 por ciento. �030_

40

. FIGURA 19. SECADO CONVECTIVO '

AIRE DE SECADO�031

}APoR I

Z_�024�024_,�024�024,,p�024�030J_.%i___:V,3i-V-;'j�030_jW V�031 ' ,_ �030 \

uouaoo "K N *7 sL1PERTrscIr§"t>ET.so�030fIc>_6""�030�034=T"�034�030-*3�030 7 - E 1

Q Cw

' VAPOR be AGUA

CELULAS DE HARINA


SECADORES CON GASES DE FUEGO DIRECTO

La composicién aproximada de| gas de secado es una mezcia de gases

de combustién, aire ambiente y vapor de agua sobrecalentado. El nombre

de| secador hace referencia al componente mayoritario de| gas de

secado, en este caso, los gases de combustién. Este tipo de secadores

permite alcanzar |as méximas capacidades y las mas altas e}401cienciasde

uso del combustible, en la medida que se utilice a altas temperaturas de

secado, .pero con una reduccién considerable de la calidad de la harina.

SECADORES POR VAPOR SOBRECALENTADO

La composicién aproximada de| gas de secado es una mezcla de vapor

' sobrecalentado de agua y una minima cantidad de aire ambiente. El

41

nombre del secador hace referencia al componente mayoritario del gas de

secado, en este caso, vapor sobrecalentado. Este tipo de secadores

permite alcanzar buenas calidades de harina y asegurar la no

contaminacién del producto. �030

SECADORES POR AIRE CALIENTE

La composicién aproximada de| gas de secado es una mezcla aire I

ambiente y vapor sobrecalentado de agua. El nombre del secador hace

referencia al componente mayoritario de| gas de secado, en este caso,

- aire. Este tipo de secador permite alcanzar las méximas calidades de

harina y asegurar Ia no contaminacién de| producto. No permite recuperar

el calor contenido en los gases de salida.

5.1.2 Teoria

�030 Para la determinacién de las capacidades de los equipos del secador de

aire caliente, se evalué bésicamente la operacién de secado en el cilindro

rotatorio, teniendo en consideracién lo siguiente:

o El sistema se analizé como un proceso de estado estable y flujo

. estable.

0 Se aplicé la Iey de conservacién de la masa con la ecuacién de

continuidad. '

y 0 Se aplicé la primera Iey de la termodinamica para un volumen de

control.

~ V �030V 42

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Q CD_J <%Ll... §< �030 0:

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$0 mi�030 1-- <

g :1:

. 43

A BALANCE DE MATERIA Y ENERGiA .

H VARIABLES DE PROCESO:

EVAP : Capacidad de evaporacién de| secadqr, kg/h de agua

evaporada

Qp : Pérdidas de calor en el cilindro de secado, kJlh

Q: : Energia entregada por intercambiador, kJlh

HARINA: 4 V

053 : Calor especi}401code la harina seca, kJlkg °C

�030T1 : Temperatura de entrada de harina, grados Celsius

M1 : Masa total de entrada de harina, kg/h

M31 : Masa seca de entrada de harina, kglh

h'w1 : Entalpia de agua en entrada de harina, kJlkg

_ W1 : �030Humedadde entrada de harina, porcentaje en base humeda I

T2 : Temperatura de salida de harina, grados Celsius V

M2 : Masa total de salida de harina, kg/h _

M32 : Masa seca de salida de harina, kglh

W2 : Humedad de salida de harina, porcentaje en base humeda

h'w2 : Entalpia de agua en salida de harina, kJ/kg

44

AIRE DE SECADO:

M3 : Masa de entrada de aire humedo, kg/h

MAS3 2 Masa de entrada de airé seco, kg/h

T3 : Temperatura de entrada de aire (bulbo seco), grados Celsius

�024 HA3 : Humedad absoluta de entrada de aire, kg agua/kg aire seco

v3 : Volumen h}402medode entrada de aire, m3 de mezcla I kg aire

seco I

PV3 : Presién parcial de vapor en entrada de aire, kPa

H'3 : Entalpfa de entrada de aire, kJ/kg aire seco

M4 : Masa de salida de aire h}402medo,kg/h

MAS4 : Masa de salida de aire seco, kg/h

T4 : Temperatura de salida de aire (bulbo seco), grados Celsius

HR4 : Humedad relativa de salida de aire, porcentaje

HA4 : . Humedad absoluka de salida de aire, kg agua/kg aire seco . �030

v4 : Volumen humedo ge salida de aire, m3 de mezcla I kg aire

�030 seco

PV4 2 Presién parcial de vapor en salida de aire, kPa

H�0304 : Entalpia de salida de aire, kJ/kg aire seco

I 45

A M5 : Masa de aire humedo después de condensador, kg/h

MAs5 : Masa de aire seco después de condensador, kg/h

T5 : Temperatura de aire (bulbo seco) después de| condensador,

grados Celsius

HR5 : Humedad relativa de aire después del condensador,

porcentaje

HA5 : Humedad absoluta de aire después de| condensador,

kg agua/kg aire seco

v5 : Volumen h}402medode aire después de| condensador, m3 de

mezcla I kg aire seco

V5 : Flujo volumétrico de aire después del condensador, mal h aire

. seco

PV5 : Presién parcial de vapor en aire después de| condensador,

kPa A

H'5 : Entalpia de aire después del condensador, kJlkg aire se<.:o

BALANCE DE MATERIA

Considerando que en el volumen de control de un proceso de_ estado

estable y }402ujoestable el }402ujode masa que ingresa es igual al de salida,

luego el balance de contenido de agua es:

Masa total de ingreso de agua = Masa total de salida de agua I

46

MAS3*HA3+M1*W1=MAS4*HA4+M2*W2 EC. (10)

Despreciando |as in}401ltracionesy pérdidas por los sellos del cilindro

secador y considerando que la transferencia de masa se produce sélo por

el cambio de humedades del gas y el sélido en magnitud igual a la

capacidad de evaporacién nominal del sistema; se tiene que las masas de

aire seco y harina seca se mantienen constantes. Ademés, en el esquema

mostrado en la FIGURA 20, entre los puntos 5 y 3 sélo se produce un

calentamiento de| }402ujode aire y las humedades absolutas también se

mantienen constantes; obteniéndose:

MAS3 = MAs4 = MAS5 Y HA3 = HA5

. Cambio de masa Cambio de masaEVAP = =

de agua en aire de agua enharina

Reemplazando en la Ec. 10:

% MA35 *HA5 +M1*W1=MAS5 *HA4 +M2 =»=w2

EVAP=MAS5 *(HA4 -HA5)=M1*W1--M2 *W2 EC. (11)

Por lo tanto, la masa de aire seco necesaria para los célculos de }402ujos

volumétricos en los diferentes puntos del sistema seré:

EVAPM = .__._.... ' E . 12

A55 HA4�024HA5 C ( )

A 47

La humedad absoluta HA4 se obtiene con los datos de temperatura T4_ y

la humedad relativa HR4_

La humedad absoluta HA5 se obtiene con los datos de temperatura T5_ y

la humedad relativa HR5., que a la salida de| condensador es igual a 100

por ciento. -

Con el valor conocido de presién total, el volumen especi}401coy el }402ujo

volumétrico de aire homedo en la entrada al ventilador se determinan por:

7 .1v5 = 3.315»: [}40197+~1*�024"£�0243�031�024'*6"§j=«[I§iE5�0243�0245)Ec. (13)

A V5 =V5 *MAS5 EC. (14)

Respecto al }402ujode harina, la masa de harina seca es:

Ms =Ms1=M1(1-W1)= M32 =M2(1�024W2) 550- (15)

Reemplazando en la Ec. 11, la evaporacién, calculada en funcién de la

produccién de harina M2 y las humedades de entrada y salida es:

EVAP = M2 * W1 �024W2 Ec. (16)1- W1

48

La masa de harina seca es:

Ms Q §__'.5_�030£'°_�030E._._ Ec. (17)W1 _ W2

1 �024W1 1- W2

Ademés, |as masas de agua en la harina de salida y entrada son:

Masa agua en harina : salida = M2W2 Ec. (18)

Masaagua en harina: entrada: M1W1 = EVAP+ M2W2 Ec. (19)

BALANCE DE ENERGiA

Considerando el esquema de| balance de energia de la FIGURA 21,

aplicando la primera Iey de la termodinémica para un volumen de control

en un proceso de estado estable y }402ujoestable, tenemos que en ausencia

de trabajo, Ia rapidez con la cual el calor atraviesa la super}401ciede control

permanece constante.

FLUJO DE CALOR DE INGRESO = FLUJO DE CALOR DE SALIDA

Ec. (20)

CALOR TOTAL INGRESO: MAS * H'3+ M3 *h'31+ (EVAP+ M2 * W2 ) * h'W1

CALORTOTAL SAL|DA= Qp +MA3 *H'4+MS =r=h'52+M2 *W2 =I=h'W2

Con los datos conocidos se determina el valor de la entalpia H'3:

Qp + MASH'4+M3C'E3 (T2 - T1) + �024h'W1EVAPH�030= ..___.._?.._.._._....__;_2.___._____

3 MAS

Ec. (21)

49

Ali0-

-$ E9. :

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E �030T?�031:93

50

_Finalmente, el calor entregado por el intercambiador de la FIGURA 20

sera: �030 _

Qi =MAs *(H'3~H'5) Ec. (22)

5.1.3 Normas Técnicas

La construccién soldada de los equipos se realizé siguiendo las

recomendaciones consideradas para los materiales y procesos de

soldadura segun la American Welding Society (AWS). .

El secador de aire caliente es un sistema dise}401adopara operar a

presiones cercanas a la atmosférica. No requiere certi}401caciénpara

equipos a presion basados en el cédigo de la American Society of

Mechanical Engineers (ASME). ' .

Las estructuras de soporte, construidas en acero estructural, se dise}401aron A

considerando las recomendaciones de la American Institute of Steel _

Construction (AISC).

Para los materiales de fabricacién se utilizaron las especi}401cacionesde la

American Society for Testing and Materials (ASTM International).

Para la proteccién anticorrosiva de las super}401ciesde acero al carbono se

utilizaron los métodos de preparacién de super}401ciesespeci}401cadospor el

Steel Structures Painting Council (SSPC) y la National Association of

Corrosion Engineers (NACE), que son las principales organizaciones

lnternacionales que han normado los grados de preparacién.

51

Las principales especi}401cacionesde los materiales utilizados son: �024

o Acero inoxidable ASMEIASTM A-249, TP321, para los tubos

soldados de| intercambiador de calor.

o Acero inoxidable ASTM A�024240,tipo 304L, calidad 2B, para |as

% planchas laminadas utilizadas en la fabricacién de lavadores de

gases, ciclones y ductos de interconexién en la zona de descarga del

secador de aire caliente. .

o Acero estructura! ASTM A-36, en per}401lesestructurales Iaminados y

planchas estructurales laminadas en caliente.

o Acero inoxidable ASTM A-403, grado 316L, SCH 40S, para los }401tting

o accesorios soldables en instalaciones de tuberias para agua fria a

baja presién. '

o Acero inoxidable ASTM A-312, grado 304L, SCH 40, para las

tuberias de sin costura en instalaciones de agua fria a baja presién.

o Acero al carbono ASTM A-53, grado B, SCH 40, para las tuberias sin

costura en instalaciones de vapor y petréleo a baja presién.

. o Acero al carbono ASTM A-234, WPS, para los }401ttingo accesorios

soldables en instalaciones de vapor y petréleo a baja presién. »

o Acero al carbono forjado ASTM A-105, para las conexiones bridadas

ANSI B16.5 150 lbs, en instalaciones de vapor y petréleo a baja

presién. I

o Acero inoxidable forjado ASTM A�024182,grado F316L, para las

conexiones bridadas ANSI B16.5 150 lbs, en instalaciones de agua a

52

baja presiéru.

o Proteccién anticorrosiva con base y acabado epéxico, espesor final 8

a 10 mils, preparacién SSPC-SP�0246NACE-3, procedimiento para

preparar super}401ciesmetalicas, mediante abrasivos a presién, a �031

través del cual es eliminado todo el éxido, escama de Iaminacién,

pintura y materiales extra}401os.

o Soldaduras de acero estructura! de bajo hidrégeno para proceso

SMAG, AWS E-7018.

o Soldadura de acero inoxidable para proceso TIG (GTAW), AWS

ER308L. V V

o Soldadura de acero inoxidable para proceso SMAW, AWS E-308.

o Soldadura de acero inoxidable para proceso SMAW, AWS E-312,

para uniones de inoxidables con acero al carbono.

5.2 Antecedentes y descripcién del proyecto

Las empresas pesqueras han tenido que afrontar importantes inversiones

para adecuarse a la normativa ambiental con el }401nde cumpiir con los

controles de e}402uentesy emisiones en el area de in}402uenciade su

actividad. Como referencia, a continuacién se mencionan algunos

articulos de la resolucién del Ministerio de la Produccién (PRODUCE),

RM 242-2009-PRODUCE: «

Articulo 1.- Los titulares de establecimientos industriales pesqueros de

harina y aceite de pescado y de harina residual de recursos �030

�030 53

A hidrobio/o�030gicosdeberan innovar el sistema de secado, por sistemas de

secado a vapor indirecto, secado con recircu/acién de gases oalientes,

sistemas de secado que incluyan tratamientos e}401cientesde gases,

recuperacién de material particulado (}401nosde. harina) u otros, siempre

que sus emisiones estén en los rangos aprobados por el Decreto

Supremo N° 011-2009-MINAM, para su implementacién de acuerdo al

cronograma establecido en el articulo 1 de la presente Resolucién. .

Articulo 2.- Modi}401carel plazo establecido en el articulo 1 de la

Reso/ucio�031nMinisterial N° 621-2008-PRODUCE, en lo que respecta a los

titulares de los establecimientos industriales pesqueros de harina y ace/ite

de pescado y de harina residual de recursos hidrobiolégicos ubicados en

los puertos de Chimbote, Callao, Chancay y Pisco, el mismo que vencera�031

el 31 de julio de 2010.

Articulo 3.- Ampliar excepcionalmente el plazo para la presentacién del

cronograma de inversiones de innovacién tecnolégica establecido en el

articulo 3 de la Resolucién Ministerial N° 621-2008-PRODUCE, ampliado

por Resolucién Ministerial N° 774-2008-PRODUCE, en sesenta (60) dias

calendario A adiciona/es, para los titulares de los establecimientos

industria/es pesqueros ubicados en los puertos comprendidos en el primer

grupo (Chimbote, Callao, Chancay y Pisco) del cronograma establecido

en el articulo 1 de la Resolucién Ministerial N° 621-2008-PRODUCE. Los

demés titulares de establecimientos industriales pesqueros ubicados en

los puertos comprendidos en el se}401aladocronograma, deberén presentar

�034 A 54

el cronograma de inversiones de innovacién tecnolégica con un (01) a}401o

de anticipacién a la fecha de vencimiento establecida en la norma citada.

Segun los datos del informe del sector pesca del 18 de» abril de 2010, del '

departamento de estudios econémicos del banco Scotiabank,1 el cliente

' tuvo previsto invertir 40 millones de délares en los siguientes dos a}401os,

tanto en la conversién de sus plantas de harina esta'ndar a harinas

especiales como en la consolidacién de sus operaciones, en las plantas

de Chicama y Chimbote.

En este contexto, a }401nesde| a}401o2010, Enermin Per}402S.A. se

Comp}401rometiécon la empresa Corporacién Pesquera Inca SAC 0

(COPEINCA), a suministrar un sistema de secado por aire caliente, marca

. ENERCOM, modelo SAC-8000, para su planta de produccién de harina

de pescado ubicada en el distrito deichancay, en el kilémetro 84 de la

Antigua carretera Panamericana Norte, provincia de Huaral, departamento

de Lima. El secador con intercambiador gas �024gas, para operar con

petréleo residual R-6 6 R-500, se especi}401cépara una capacidad de

evaporacién de 8000 kg/h. I V

0 Este nuevo sistema de secado convectivo por aire caliente debia tener Ia

I -capacidad de ser usado en latercera etapa de secado, Iuego de los

presecados con los equipos conductivos denominados rotadiscos y

' Referencia [06], p. 5. V

55

rotatubos, para una capacidad de 168 toneiadas métricas por hora de

procesamiento de materia prima en la planta.

El secado convectivo por aire caliente es la operacién final de secado de

A la harina de pescado. establecida principalmente para mejorar la calidad,

reducir Ios problemas de control con bajas humedades de salida, reducir

|os reprocesos, elevar |os _contenidos de proteinas y mejorar Ia .

digestibilidad. �030

Estas cualidades se deben bésicamente a las condiciones de secado

convectivo a baja temperatura de salida, déndole a la produccién }401naluna

mayor con}401abilidaden la uniformidad de la composicién especi}401cada

respecto de la produccién general de harina secada a vapor con equipos

conductivos. La implementacién de un secador por aire caliente en la

mtima etapa de secado ha constituido ademés un incremento en el precio

de la harina debido a que se espera una calidad mas uniforme y superior.

Considerando el esquema mostrado en la FIGURA 22, a continuacién se

describen brevemente |os componentes principales del sistema secador

de aire caliente:

o Generador de gases calientes GGC-15V6.- Compuesto por una

V A camera, ventiiador, quemador y sistema de combustién. Los

productos de combustién generados en la cémara, se mezclan con

los gases del circuito de recirculacién que atraviesa los bancos de

tubos de| intercambiador. . .

' 56

o Intercambiador gas - gas.- De cuatro bancos de tubos, con }402ujo

transversal a contracorriente y con una derivacién de| }402ujode

entrada, para el control de temperatura. Calienta el aire de secado

que circula por el interior de los tubos.

o Cilindro rotativo de secado.- Es el equipo usado para el

intercambio térmico y mésico entre la harina h}401meday el aire de

secado con }402ujosparalelos. La harina seca es separada en la caja de

salida.

o Ciclén.-. Cumple Ia funcién de separar las particulas }401nas

arrastradas por el }402ujode aire de secado a la salida del cilindro

rotativo.

o Torre lavadora.- Instalada a continuacién del ciclén, tiene Ia funcién

de condensar Ia humedad retirada de la harina acondicionando la

reutilizacién de| aire de secado en circuito cerrado antes de volver a

ingresar al intercambiador de calor.

o Ductos de recircu|aci6n.- Incluyen el ventilador y compuerta para

regulacién de }402ujo.

o Ductos de aire de secado.- Se consideran los ductos, compuertas y

ventilador que unen el circuito compuesto por el intercambiador, el

cilindro rotativo, el ciclén y la torre Iavadora.

o Ducto de incineraci6n.- Utilizado para incinerar el aire excedente

por incremento de presién en el circuito de secado. La incineracién

57

se produce en la cémara de combustién, Iuego de ser aspirados por

su ventilador.

Adicionalmente es requerido un sistema para el control automético y

monitoreo de las variables de operacién del conjunto. .

5.3 Planteamiento y alcance de| proyecto

El secador convectivo por aire caliente denominado SAC�0248000,se

complementé con el acondicionando de algunos equipos de los antiguos

procesos de secado a fuego directo utilizados por el cliente en su planta

de Chancay y en otras sedes.

SUMINISTROS DE ENERMIN PERCI S.A.

Enermin Peru S.A. se comprometié con lo siguiente: .

o Dise}401odel layout requerido para la instalacién del sistema de secado.

o Elaboracién de los planos de bases con informacién para el dise}401ode

las cimentaciones de los equipos del sistema de secado.

o Acondicionamiento de la cémara de combustién de| generador de

gases calientes ENERCOM GGC-13V6, usada en su antiguo secador

a fuego directo, para instalarla en el circuito de recirculacién de gases. A _

o Suministro e instalacién de un intercambiador de calor de cuatro .

pasos, de }402ujotransversal a contracorriente.

o Suministro e instalacién de un sistema de recirculacién de gases

' 58

8 .

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59

calientes, con un ventilador y ductos de interconexién entre el GGC- �030

13V6 y el intercambiador.

o Suministro e instalacion de un sistema de recirculacion de aire de

secado, con un ventilador y ductos de interconexion entre el

intercambiador y el cilindro rotativo de secado de harina.

o Suministro e instalacion de un lavador de vahos, para condensacion

de la humedad extraida de la harina.

0 Suministro e instalacion de una caja de separacién a la salida del

cilindro rotativo. .

o Acondicionamiento e instalacion de un ciclon separador de las

particulas finas arrastradas por la corriente de vahos en la salida del

cilindro rotativo.

o Acondicionamiento de| cilindro rotativo de secado, modi}401candoel

sistema de aletas e instalando los sellos en la entrada y salida. '

- Suministro e instalacién del sistema de control automético.

o lnstalacion y cableado de la instrumentacién requerida, hasta el

tablero de control automético. y

SUMINISTROS DE COPEINCA

El cliente por su parte se comprometio con Io siguiente:

o Suministro e instalacién de un cilindro rotatorio de secado. �030

o Suministro e instalacién del sistema motriz del cilindro rotatorio.

» 60

o Suministro de un ciclén separador de }401nos.con estructura de

soporte.

o Dise}401oy construccién de las bases de concreto y obras civiles V

complementarias de todo el sistema de secado.

. - Suministro e instalacién de accionamientos de motores eléctricos. _

o lnstalacién de alimentacion eléctrica a motores. «

o Suministro e instalacion de las iineas de entrada y salida de agua de

mar para condensacion de vahos en la torre Iavadora.

o Suministro e instalacién del sistema de alimentacion de combustible

. compuesto por el tanque de diario, bombas y lineas de alimentacion y

retorno de petroleo.

o Suministro e instalacion de Iinea de alimentacion eléctrica hasta el

A ' tablero de control automético.

�030 o Construccion de un pozo de tierra para instrumentacion.

o Suministro e instalacién de las alimentaciones de vapor y aire

comprimido hasta |as vélvulas de corte en el area de| secador.

o Suministro a instalacién de la alimentacion de vapor del sistema

contra incendios. _

o Suministro e instalacion de transportador tipo tomillo para

alimentacion de harina h}402medaal cilindro secador.

o Suministro. e instalacion de transportador tipo tornillo para descarga

de harina del ciclén y caja de humos. %

61

5.4 Fases o etapas del proyecto

Para la implementacién de| proyecto fue necesario planificar y programar

Ias siguientes fases o etapas: .

9 ingenieria bésica ~

En esta etapa se de}401nen|as capacidades de los equipos en funcién a los

parémetros de operacién establecidos, generando |as especi}401caciones

requeridas para los suministros de alimentacién eléctrica, consumos de

combustible y necesidades de }402ujosde agua, aire y vapor saturado. Esta

informacién se utilizé para la elaboracién del diagrama de }402ujode

procesos (}402owsheet)y los requerimientos solicitados al cliente para las

cargas eléctricas y suministros. Los puntos tratados en esta etapa fueron:

o Determinacién de la capacidad de evaporacién del secador.

o De}401niciénde la capacidad de los componentes de| secador.

o De}401niciénde requerimientos de cargas y suministros.

o FIowsheet del sistema de secado. .

Ingenieria de detalle �030

Con la informacién de la ingenieria bésica se desarrollaron los planos de

layout de la instalacién cuya disposicién de equipos, luego de ser I

aprobada por el cliente, se utilizé para de}401nir|as bases, estructuras,

plataformas de accesos, ductos, instrumentacién y demés componentes

complementarios. Los puntos tratados fueron:

62

- Layout de la instalacién.

o Detalles de la instalacién y revision de dise}401os.

o Instrumentacion y control

V Fabricacién, montaje e instalacién de equipos

Con los planos e informacién de la ingenieria de detalle se procedio con

�031 esta etapa hasta dejar listos |os equipos para las pruebas.

Pruebas, regulaciones y entrega V

- En esta etapa se veri}401caronlas instalaciones. La regulacion total no es

posible reaiizarla sin carga, siendo necesarios |os puntos:

o Veri}401cacionesy pruebas de operacién sin carga.

o Regulaciones y veri}402cacionesfinales con carga.

En la FIGURA 23, se muestra el cronograma resumido de la

implementacion de| secador de aire caliente. El proyecto se inicio el 23 de

noviembre de 2010 y se cumplié con la entrega para la operacién durante

la primera temporada de pesca de| a}401o2011.

_ 63

1

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84

5.4.1 Determinacién de la Capacidad de

A Evaporacién de| Secador

Para la determinacién de la capacidad del secador de aire caliente, es

necesario evaluar el requerimiento de evaporacién de la planta en la

etapa de secado final correspondiente.

Los datos necesarios para esta evaluacién son tomados del balance de

masas tal como el indicado en la FIGURA 24, donde se considera la

composicién general de| producto, en contenido de sélidos, grasa y agua.

Los porcentajes indicados se basan en registros de analisis tipicos en

cada etapa de| proceso de elaboracién de harina y aceite de pescado,

especi}401camentede anchoveta.

Los valores }401nalesdependen de la calidad de la materia prima asi como

de las condiciones de operacién de cada equipo.

Para obtener harina al 8% de humedad en la salida del tercer secador,

con 23% de humedad en la entrada, procesando 168 TM/h de materia�030

prima, se requiere evaporar 7657 kglh de agua en el secador de aire

caliente.

' La capacidad de evaporacién de agua }401nalmenteasignada al proyecto es

de 8000 kg/h. Por lo tanto; para 7657 kg/h de evaporacién requerida, el

secador operaria a:

65

% Op. =Ei5%"3 »=1oo% = mg *1oo% = 95.7%

En la TABLA 2, se resume y considera Io indicado en el balance de

masas de la FIGURA 24. %

TABLA 2. REQUERIMIENTOS PARA SECADOR DE AIRE

CALIENTE

Procesamiento de Materia Prima de la planta MP 168 TM/h

Masa de harina al ingreso de| secador M1 46965 kg/h

Humedad de entrada en base h}402meda W1 �030

Masa de harina a la salida del secador M2 39308 kg/h

Humedad de salida en base humeda W2

Evaporacién Requerida de Agua ERA 7657 kg/h

Porcentaje de capacidad requerida %Op. 95.7 %

_ Capacidad de Evaporacién de Agua EVAP 8000 kg/h

Fuente: Elaboracién Propia.

66

TERCER SECADO: ENTRADA 23% - SALIDA 8%

MATER|APRfMA. kg", 93

souoos 33900 20.0%GRASA 10090 5.0%AGUA 124320 74.011.TOTAL 168000 100.011

- cocsooa .

KEKE PRENSA CALDO 05 PRENSA

souoos 20932 50.2% souoos 12768 10.1%GRASA 1577 3.911. GRASA 9503 5.7%AGUA 19099 46,096 AGUA 105231 93.2%

TOTAL 126502 100.0%

SEPARADORA

swoos DESEPARADORA' LIOOR DE SEPARADORASsounos 5749 31.9% souoos 7020 6.5%GRASA 578 3.2% GRASA 7925 7.3%AGUA 11749 65.0% AGUA 93402 95.2%TOTAL 18076 100.091. TOTAL 109425 100.091.

CENFRIFUGASsouoos 9 0.1%GRASA 7509 99.711.

» CONOENTRADO ' AGUADEOOLA AGUA 15 0.2%sounos 7012 36.0% souoos 7012 7.1% TOTAL 7532 100.0%

» GRASA 415 2.1% GRASA 415 0.4%AGUA 12051 91.9% AGUA 93495 925%TOTAL 19479 100.011. TOTAL 100902 100.091

MECLAASECADORESsouoos 33592 42.5% -GRASA 2571 3.391.AGUA 42509 54.2541/.TOTAL 79053 100.0%

1ersEcAoo(RoTAo1soos)

HARlNA1erSECADOsounos 33592 49.2%GRASA 2571 3.9%AGUA 32059 47.0%TOTAL 68233 100.0%

2d°sE°1°°1R°WU8°s) Materia Prima (MP) kglh 168000

HARINA 2do SECADO Hanna kglh 39308souoos 33592 71.5% Rendimiento de harina lgMPIkgHa11na 427

GRASA 2571 5.5% Ace}402e kglh 7532

AGUA 10802 23.0% Rendimiento de Aoeite kg MP/kg Aceite 5.22

TOTAL 46995 100.0%

sersecmo HAR1NA3e1sEcAoo

AIRE CALENTE sac somos 33592 115.511GRASA 2571 6.5%

EVaraci1.5nSAC 1.- eve AGUA 3145 0.091. ., _1957 Fuente. Elaboracnon Propna

5.4.2 De}401niciénde la capacidad de los

componentes del secador

En la FIGURA 25, se muestra el esquema de proceso para el secador de

aire caliente. 9 .

Los componentes considerados en esta etapa son:

- ventilador de aire de secado

o ventilador de recirculacién

o Generador de gases calientes

o Intercambiador de calor

_ _ o Cilindro secador

o Ciclén y Torre Lavadora

VENTILADOR DE AIRE DE SECADO �030

El ventilador usado en esta aplicacién es del tipo centrlfugo y de aletas

rectas. Las partes en contacto con el aire de secado son construidas en

acero inoxidable AlSl 304. El bastidor, soportes y estructura son

Construidos en acero estructural ASTM A�02436.El accionamiento del motor

es indirecto, con transmlsién por poleas y fajas. El motor eléctrico es del

tipo asincrono, totalmente cerrado con ventilacién externa, de 1800 rpm.

La presién estética de| ventilador de aire de secado es aproximadamente

60 mbar, requerida para cubrir la suma de pérdidas de presién de los

ductos, cilindro secador, ciclén separador de }401nos,torre lavadora y

bancos de tubos de intercambiador de calor. �030

' . ' A 68

Para especifrcar Ia capacidad del ventilador es necesario calcular el }402ujo

volumétrico de aire correspondiente a la masa de aire en la salida del

- cilindro secador capaz de contener _|a humedad producto de la

evaporacién en el interior y el contenido de humedad del aire an el

ingreso. A

En las condiciones de salida del cilindro�030secador se deben observar

particularmente la humedad relativa y la temperatura de bulbo seco de los

V vahos._ La temperatura de bulbo seca considerada para el proyecto es 90

grados Celsius, para reducir las posibilidades de condensacién en la zona -

dé salida. La humedad relativa se recomienda mantenerla

aproximadamente en 28 por ciento, con lo cual la temperatura de rocio

seré aproximadamente 60 grados Celsius.

En la TABLA 3, se muestran Ias propiedades psicrométricas de los vahos

de salida del secador para las condiciones mencionadas.

Los vahos de salida del cilindro secador ingresan a la torre lavadora de

gases con él }401nde enfriarlos y condensar su contenido de vapor.

En la TABLA 4, se muestran las propiedades en la salida de| lavador de �031

vahos. Sélo ocurren cambios de temperatura y concentraciones de ,

humedad relativa. Las condiciones de dise}401opara el aire en la salida de

la torre lavadora son 30 grados Celsius y 100 por ciento de humedad

relativa. T

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70

TABLA 3. PROPIEDADES PSICROMETRICAS EN LA SAUDA

DEL CILINDRO SECADOR

LFuente: Elaboracién propia.

TABLA 4. PROPIEDADES PSICROMETRICAS EN LA SALIDA

DEL LAVADOR DE VAHOS

Fuente: Elaboracién propia. V

Para el célculo del }402ujode masa de aire seco requerido, considerando la

71

capacidad de evaporacion igual a 8000 kilogramos por hora y las

humedades absolutasrde |as TABLAS 3 y 4, reemplazando en la Ec. (12),

se tiene:

MAS5 ._. __E"_�035�030l°__= ___£"_99_,_._ = 65305 kg/hHA4 �024HA5 0.1497 �0240.0272

En la TABLA 5, se resumen los datos para la seleccion del ventilador de

aire de secado. Se incluyen los valores de densidad, flujo volumétrico y

potencia de motor }401nalmenteinstalado.

. TABLA 5. DATOS DE VENTILADOR DE AIRE DE SECADO

Humedad Relativa HR5 100 %

Masa de aire seco MAS5 65306 kg I h

Volumen h}402medoespeci}401co v5 0.89629 m3/ kg aire seco

FIujo volumétrico de aire hum. V5 53533 m3/ h

Masa de aire h}402medo M5 67082 kg I h

Densidad de aire humedo P5 1145 kg / m3

Presién estética requerida pE5

Diémetro de| rodete . 1800 mm

Potencia de motor 187 kW (250 HP)

Velocidad del ventilador 956 RPM


Eh Ias FIGURAS 26 y 27 se muestran los resultados de la seleccién y la

curva del ventilador de aire de secado.

72

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5

74

VENTILADOR DE RECIRCULACION DE GASES

El ventilador usado en esta aplicacién es de| tipo centrifugo y de aletas

rectas. A diferencia de| ventilador de aire de secado, es construido en

acero estructura! ASTM A-36. E

El dise}401oconsidera una alta temperatura de operacién, con disipacién de

calor en el eje y enfriamiento de chumacera. E! accionamiento del motor

es indirecto, con transmisién por poleas y fajas. El motor eléctrico es de|

tipo asincrono, totaI>mente cerrado con ventilacién externa, de 1800 rpm.

La presién estética para la seleccién del ventilador de recirculacién es _

aproximadamente 35 mbar, requerida para cubrir Ia suma de pérdidas de _

presién de los �030ductos,compuerta, voluta y bancos de tubos de _

intercambiador de calor. En la TABLA 6, se resumen los datos. E

TABLA 6. DATOS DE VENTILADOR DE RECIRCULACION

E


75

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53u.

77

GENERADOR DE GASES CALIENTES

La cémara de| generador de gases calientes ENERCOM GGC 13V6,

donde se desarrolla la combustion, fue revestida interiormente con

material refractario de altocontenido de alumina.

El aire de combustion circula previamente por el espacio anular exterior a

la cémara, precalenténdose y produciendo el efecto de aislamiento.

Se permite el uso de gas natural asi como combustibles Iivianos y

pesados, como |os residuales R6 y R500. Debido a la imposibilidad de|

suministro de gas natural, se implementé solo el quemador de petréleo

residual con atomizacién a vapor. - I

Para el uso de gas natural se debera�031equipar Ia camara con el quemador

a gas, el tren de vélvulas y elementos de seguridad, manteniendo los

elementos de control ya instalados con los que se puede operar ambos

tipos de combustible. �031

Los gases de la combustion producidos a alta temperatura, entre 1200

grados Celsius y 1300 grados Celsius, ingresan a la zona de dilucién, I

compuesta por una voluta instalada sobre una seccion cilindrica perforada

que permite distribuir uniformemente el ingreso de gases recirculados

provenientes del intercambiador de calor a una temperatura entre 280

Celsius y 380 Celsius. �030 �030

La mezcla o dilucién de los gases recirculados con los productos de

78

combustién, en la corriente de }402ujoque se dirige hacia el ingreso al

intercambiador de calor, acondiciona la temperatura necesaria para el

calentamiento indirecto de| aire de secado. Esta Iimitada por la

temperatura de 750 grados Celsius, méxima de operacién para el material

de los bancos de tubos.

El aire de combustién es suministrado por un ventilador centrifugo a una '

presién de 25 milibar y el }402ujode aire a la ca'mara de combustién es

regulado por una compuerta de doble hoja; ubicada en la descarga del

V ventilador, accionado por. una palanca desde la leva de control.

El petréleo es calentado en el precalentador a vapor, regulado

autométicamente. El valor de la temperatura de trabajo para el �031

combustible residual 6 es de 110 a 120 grados Celsius. �030

En los productos de combustién, los niveles de CO2 mayores al 9 por

ciento representan una elevacién de la temperatura de la llama, pudiendo

originar la fundicién de| material refractario al exceder el limite de la

temperatura méxima de operacién.

En la TABLA 7, se resumen los datos generales del GGC-13V6, para la

capacidad de evaporacién en el secador de 8000 kilogramos por hora.

79

TABLA 7. RESUMEN DE DATOS DEL GENERADOR DE

GASES CALIENTES ENERCOM GGC 13V6 PARA

sooo KG/H DE EVAPORACION �030


INTERCAMBIADOR DE CALOR

El intercambiador de calor es de| tipo gas - gas, de }402ujotransversal a

contracorriente con cuatro pasos construidos con hazes tubulares de

acero inoxidable calidad AISI 321, ASTM A-249.

La estructura y carcaza de| intercambiador esté construida en acero

ASTM A-36. Las paredes laterales internas de la carcaza que contiene los

cuatro bancos de tubos estén recubiertas con concreto refractario

. �030 so

aislante, la caja de salida de los gases esté aislada con Iana mineral. Las

tapas superiores son desmontables, para permitir retirar los bancos para

mantenimiento. Los gases de combustién generados por la cémara de

fuego y mezclados adecuadamente por los gases de dilucién recirculados,

�031 son ingresados al interior del cuerpo de| intercambiador para calentar el

aire de secado. Parte de los gases de combustién se evacuan a la

atmésfera a través del ducto de la chimenea principal y la otra parte es

captado -por el ventilador de recirculacién de gases calientes, que los

reingresa a la voluta de dilucién a través del ducto de recirculacién.

En la FIGURA 30, se muestra el esquema del intercambiador de calor y

en la FIGURA 31, |as dimensiones generales de un banco de tubos tipico.

I Los gases calientes atraviesan horizontalmente el intercambiador, -

1 cubriendo el exterior de los tubos, mientras que el aire de secado circula

verticalmente por el interior de los tubos a lo largo de los cuatro pasos y

las dos cémaras de inversién en el fondo y la cima, hasta alcanzar Ia boca

y de descarga del intercambiador de calor, Iuego es canalizado mediante un '

ducto hacia el ingreso al secador.

El aire de secado es impulsado por el ventilador centrifuge hacia el

intercambiador.

La regulacién de la temperatura gobierna nel accionamiento de la

compuerta de ingreso y simulténeamente la compuerta del bypass. En la I

TABLA 8, se resumen los datos generales.

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LL

83

TABLA 8. INTERCAMBIADOR DE CALOR GAS - GAS


CILINDRO SECADOR

El cilindro secador es una unidad rotatoria cubierta internamente con

juegos de paletas de_ levante con el objetivo de distribuir

homogéneamente Ia �034Carga�035cubriendo toda la super}401cieinterna Adel

. 84

cilindro, mediante la formacién de una �034Cortina�035con el producto por

accion de las paletas y la rotacion de| cilindro, permitiendo la méxima

transferencia térmica de| aire caliente al prooucto, durante el periodo de

tiempo que estén en contacto a lo largo de| secador para originar Ia

evaporacién de la humedad contenida en el mismo, hasta Ilegar a los

niveles de humedad requeridos mediante Ia regulacion automética de la

temperatura de los vahos de salida en la caja de humos de| secador.

En la caja de humos estén instalados en �030laparte superior 02 tapas para

explosiones cuya }401nalidades Iiberar la fuerza dinémica en caso de ocurrir .

Ia explosion por ignicion de harina muy seca en el ingreso de| secador por

el cual es necesario Ilevar este control Iiberando |os gases de la explosion

al ambiente. Estas tapas siempre es necesario revisarlas que queden

selladas en su posicion normal de trabajo para evitar infiltraciones de aire

que son perjudiciales para el buen funcionamiento de| secador. I

El equipo debera estar equipado con una Iinea de vapor con descargas

en el ingreso y salida de| secador, para los eventuales requerimientos por

V situaciones de ignicion de los }401noso harina muy seca. La red de vapor

debera contar con la respectiva purga de }401nde Iinea, con trampa de

purga automética de condensado. _

En la FIGURA 32, se muestra la vista de elevacion del cilindro secador y

en la TABLA 9, se resumen sus datos. .

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3U.

86

TABLA 9. CILINDRO SECADOR ROTATORIO

Fuente: Elaboracién Propia

CICLON (-

La }401nalidadde su instalacién es separar Ios }401noscon arrastrados por la

corriente de salida de vahos. En la TABLA 1d, se resumen los datos del

ciclén instalado, recuperado de otra planta por el cliente. Las dimensiones

se muestran en la FIGURA 33.

87

FIGURA 33. DIMENSIONES DEL CICLON SEPARADOR

I

woo

PLANTA 1400

-V A -' I I

.;»__7L-J �030I

32'

�030_ mooELEVACION LATERAL

Fuente: Enermin PerL'I S.A I

88

TABLA10. CICLON SEPARADOR DE FINOS

J

Fuente: Elaboracién Propia %

TORRE LAVADORA �030 '

La torre lavadora enfria los vahos y condensa el vapor contenido, A

entregando aire a 30 grados Celsius y 100 por ciento de humedad relativa

al ventilador de aire de secado. Se utiliza agua de mar a una temperatura

promedio de 19 grados Celsius. El }402ujose calcula para una temperatura

de agua en la salida no mayor a 35 grados Celsius. La presién disponible

en la entrada al lavador debe estar entre 2 y 2.5 bar, para la operacién _

correcta de las boquillas. En la TABLA 11, se resumen los datos de la

torre lavadora y en la FIGURA 34, se muestra el esquema de

funcionamiento.

89

TABLA 11. RESUMEN DE DATOS DE TORRE LAVADORA DE

VAHOS

Fuente: Elaboracién propia. A

90

FIGURA 34. ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DE

TORRE LAVADORA DE VAHOS

SEPARADOR DE GOTAS ENTRADA DE VAHOS

SALIDA DE /AIRE <23 \

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RELLENO HUMEDO

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RELLENO Humgoo I

SALIDA DEAGUA

Fuente: Enermin Pen�031:S.A.

91

5.4.3 De}401niciénde requerimientos de cargas y

suministros

Luego de determinar las capacidades de los componentes del secadorgse

entregé al cliente la informacién resumida en la TABLA 12, con el }401nde

comunicarle las necesidades eléctricas, de agua, vapor y aire comprimido.

TABLA 12. REQUERIMIENTOS DE SUMINISTROS Y CARGAS


' 92

5.4.4 Flowsheet del Sistema '

El }402owsheeto diagrama de }402ujode procesos de la FIGURA 35, se utilizé

para indicar los datos importantes necesarios para el control y desarrollo

del proyecto.

Se incluyé |as indicaciones de acuerdo con las recomendaciones de las

normas ISA, de los instrumentos que se instalarian, como transmisores de

presién, transmisores de temperatura, actuadores y compuertas.

5.4.5 Layout de la Instalacién .

La disposicién de los equipos el sistema secador de aire caliente se indicé

en el plano layout para la aprobacién del cliente. Esta etapa definié Ios

dise}401osde las bases, ductos, estructuras y plataformas de operacién.

Estos planos se componen de un plano de planta con las vistas y cortes

necesarios. En los ANEXOS 4.1 a 4.5 del Apéndice de Anexos y Planos,

se muestran |as }401gurascorrespondientes.

93

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. 94

5.4.6 lnstrumentacion y Control '

Con el }401nde monitorear y controlar |as variables de proceso, se instalé lo

siguiente:

_ o Un tablero de control conteniendo un PLC Siemens S7-1200, con

. médulos de ampliacién para entradas y salidas analégicas y

�030 discretas. C_on un puerto de comunicacion Ethernet, para

retransmision y supervision remota de datos de proceso.

- l o Una pantalla tactil Siemens KTP-1000, para interfaz con el

operador. Con pantallas multiples para control, alarmas y

con}401guracionde parémetros. '

o Transmisorespara la temperatura de entrada y salida del secador,

temperatura de salida de gases de la cémara de combustion,

temperatura de recirculacion de gases, presion de entrada de aire

caliente, temperatura de petroleo, temperaturas de entrada y salida

a la torre lavadora, corriente de motor de ventilador de

recirculacién.

o Actuadores con posicionadores para control de compuertas de

entrada y bypass de intercambiador, ingreso a ventilador de aire de

secado y control de combustion.

o lndicadores locales de presion y temperatura de combustible,

presion de vapor, presién de aire comprimido, presion de agua de

mar.

95

- o Presostatos Iimitadores de presién de aire y vapor, para

accionamiento de las alarmas.

0 Un programador para control de seguridad de llama marca

Honeywell modelo RM7840L, con fotocelda ulfravioleta y '

ampli}401cador.

La FIGURA 36 muestra el diagrama P&lD. En |os ANEXOS 4.10 al 4.14

del Apéndice de Anexos y Planos se muestran algunas }401gurase

imégenes de las indicaciones gré}401casde la pantalla de operacién y la

vista frontal de| tablero de control.

�030 96

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§¢$§�034§§\|\§

�030W

97

5.4.7 Detalles de la instalacién y revisién de

dise}401os

En esta etapa se revisaron |as dimensiones de los equipos, veri}401candoen

el terreno Ias medidas de los ejes referenciales para los dise}401osde

ductos, estructuras y plataformas. Las FIGURAS 37 a 39 muestran

algunas dimensiones de montaje y en los ANEXOS 4.6 a 4.9 de| Apéndice

de Anexos y Planos se incluye méé informacién.

FIGURA 37. DIMENSIONES GENERALES PARA INSTALACION

DE TORRE LAVADORA

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_ LAVADOR DE VAHOS

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I A éfjxy !

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. I /�035 . z,.L,h> L�031ELEV |ON ' I 7671 $073�030

Fuente: Enermin Peru S.A.

98

FIGURA 38. DETALLE DE INSTALACION EN ALIMENTACION

DE CILINDRO DE SECADO

ALIMENTACION DE HARINA

INGRESO DE AIRE DE "SECADO

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/(gm�034QLQ '-�034f�030A�034"/

Iimz ' '

�030248 v �030 3273 �030 3668 !

Fuente: Enermin Pen] S.A.

FIGURA 39. DETALLE DE INSTALACION EN DESCARGA

DE CILINDRO SECADOR

V TSALIDA DE VAHOS

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C!.CLON ,SEPARADOR |

DE {FINDS 1

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5541 SALIDADE �030

Fuente: Enermin Pen] S.A. HARINA

99

5.4.8 Montaje e instalacién de equipos

A continuacién se muestran las FIGURAS 40 a 53, con las vistas de los

avances sucesivos hasta el montaje e instalacién total del sistema de

secado.

FIGURA 40. BASES DE EQUIPOS CONSTRUIDAS POR

EL CLIENTE

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Fuente: Enermin PerL'n S.A.

FIGURA 41. GENERADOR DE GASES CALIENTES ANTES

DEL ACONDICIONAMIENTO

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�030 100

FIGURA 42. CILINDRO ROTATIVO MONTADO POR EL

CLIENTE SOBRE SUS BASES

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" %Fuente: Enermin Per}402S.A.

FIGURA 43. CICLON SEPARADOR DE FINOS

SUMINISTRADO POR EL CLIENTE

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101

FIGURA 44. FABRICACION DE ESPEJOS DE BANCOS DE

TUBOS DE INTERCAMBIADOR GAS - GAS

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Fuene: Enermin Pen�031:S.A.

FIGURA 45. FABRICACION DE CARCAZA DE

INTERCAMBIADOR GAS�024GAS

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% 102

FIGURA 46. ANCLAJES PARA INSTALACION DE CONCRETO

AISLANTE EN CARCAZA DE INTERCAMBIADOR

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'*'->' n ".�030:,�024_�024�024_:_-3.,. -

" ________ ______u__; \'Fuente: Enermin Pen] S.A.

FIGURA 47. BANCO DE TUBOS DE lNTERCAMB|ADOR

GAS - GAS

~ w�030/'

; !/. .v�031=�030/"//1. ,2

Fuente: Enermin Perl�031:S.A.

103

FIGURA 48. MONTAJE DE VENTILADOR DE RECIRCULACION

DE GASES

E E A. E

I) - . �030


FIGURA 49. MONTAJE DE DUCTO DE INGRESO DE AIRE

CALIENTE A CILINDRO SECADOR

�031 _ , r..»*'// �030\

Fuen: EnerminPert�031JS.A. 1. «

104 K

FIGURA 5o. MONTAJE SOBRE sus BASES DE

TORRE LAVADORA

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x ' T �030

' /'�030. �030�024�030 ;,�030


FiGURA 51. DUCTOS DE INTERCONEXION ENTRE

CILINDRO SECADOR, CICLON Y LAVADOR

H-�035"�034hF.�034_. �030I.�031.2 �030 . �030wk. ' , ! 5 �030an-

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�030 5;. >%=r~»1.§~ 1 %-Fuente: Enermin Perl} S.A.

105

FIGURA 52. VISTA DE SECADORDSAC-8000 EN LA

ZONA DE DESCARGA

. . ;

55-"-'1" .' �030 �030I 1':

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' �034-�030*1~'$*"�035%= E�034 A �030__ .31?

Fuente: Enermin PerL�031IS.A.

FIGURA 53. VISTA DE SECADOR SAC-8000 EN ZONA DE

GENERACION DE GASES CALIENTES

-�030j. '�031'.-~.,1: Q�031___, �030 AW

I �031

Fuente: Enermin Pen] S.A.

106

5.4.9 Verificaciones y pruebas de operacién sin

carga

Las actividades programadas para esta etapa fueron: �031

o Veri}401caciénde niveles, alineamiento y pruebas de rotacién de '

cilindro de secado.

o Veri}401caciénde sellos de las zonas rotatorias de entrada y salida de|

cilindro rotatorio.

o Veri}401caciénde consumo de corriente de sistema motriz de| cilindro

A secador. _ '

o Balanceo de ventiladores de aire de secado y de recirculacién de

gases. �024 _

o Veri}401caciénde rangos de medicién de temperaturas y presiones.

o Calibracién de actuadores de compuertas, para operacién

modulante de 0 a 100 por ciento. _

o Veri}401caciény pruebas del sistema con aire frio en los circuitos de

recirculacién de gases y de aire de secado.

o Veri}401caciény pruebas con ingreso de agua a la torre lavadora.

o Veri}401caciénde ausencia de in}401ltracionesde aire por los selios de|

cilindro rotatorio.

a El refractario de la cémara de combustién fue sometido a un

calentamiento controlado para eliminar el contenido de agua, en �030

107

base a una curva recomendada por el proveedor�034.Se utilizé el

pléstico refractario Repsa Coralite con 80 por ciento de alomina.

o Arranque de bomba de recirculacién de petréleo, veri}401cando

previamente la operacién normal del precalentador de salida del

tanque de diario. La temperatura debe mantenerse entre 50 y 60

grados Celsius y la presién en 2 bar.

�030 o Arranque de bomba dosi}401cadorade petréleo al quemador. El

_ petroleo impulsado por esta bomba circula a través de| calentador

de petréleo retornéndolo hacia el tanque de diario.

o veri}401carpresién de vapor para atomizacién de petréleo.

o Pruebas de calentamiento inicial, con operacién en minimo por

periodos cortos durante la primera operacién luego del secado del �030

refractario, durante una hora. A

o Calentamiento gradual del sistema hasta alcanzar el valor limite de '

temperatura en la salida de| cilindro secador, oon ingreso normal

de agua en la torre lavadora.

o Terminadas las pruebas sin carga, debe mantenerse en operacién

la alimentacion de aire de combustion a» la camera A para el

enfriamiento gradual durante una hora.

Con las pruebas sin carga 0 en "vacio", solo se consigue regular.

parcialmente el sistema debido a la imposibilidad cle elevar la capacidad

de generacion de gases calientes sin peligro de da}401arlos equipos.

108

5.4.10 Regulaciones y veri}401caciones}401nalescon

carga

Esta fue Ia Liltima etapa del proyecto, antes de la entrega, y

necesariamente se tuvo que esperar hasta el inicio de la primera

Vtemporada de pesca del a}401o2011. Las actividades realizadas fueron |as

siguientes:

o Arranque y veri}401caciénde operacién de cilindro secador

o Arranque y veri}401caciénde operacién de ventilador de aire de

secado.

o Arranque y veri}401caciénde operacién de ventilador de recirculacién

de gases calientes.

o Arranque y veri}401caciénde operacién de va'lvu|a rotaria en descarga

de ciclén.

c Arranque y veri}401caciénde operacién de transportadores de tornillo

en alimentacién y descarga de secador.

o Arranque y veri}401caciénde operacién de ventilador de combustién. A

- Arranque del sistema de combustién, veri}401candopresiones y

temperaturas requeridas V

- Calentar por una hora en minimo antes de| ingreso de carga.

o Regular la combustién en todo el rango de operacién, de acuerdo

con la disponibilidad de carga h}402meda.

Durante las regulaciones iniciales con carga, en algunas ocasiones se

109

produjeron de}401cienciasen el control de humedad de salida, generando

reprocesos. Esta condicion es asumida como parte del proceso inicial

hasta la regulacién }401nal.

Luego de realizar la regulacion de la combustion y la con}402guracionde los

parémetros de operacién automética con el sistema de control instalado,

el sistema quedo a disposicion de| cliente.�030

110

6. EVALUACION TECNICO ECONOMICA

El mercado exportador para harina de pescado principalmente consume

harinas obtenidas por secado indirecto a vapor, cuyos precios promedio

FOB PerL'r, se muestran en la FIGURA 54.

En |os Ultimos a}401os,debido a la mayor con}401abilidadde las calidades

ofrecidas y la mejora en las propiedades de digestibilidad de las proteinas

se esté imponiendo adicionalmente el consumo de la harina obtenida por

presecado a vapor con secado }401nalpor aire caliente, consideréndose

para este caso un valor a}401adidoal precio FOB de 20 délares americanos

por tonelada métrica de harina.

FIGURA 54. PRECIO FOB PERU DE LA HARlNA DE

PESCADO EN DOLARES POR TONELADA

�035°°1200 ~�024�024�024�024�024�024�024�024�024�024.�024�024-�024» » �024�024�024-

1400 r........;..m... 2.. A ._......_-1200 -}->�024V�024�024�024~�024�024�024�024�024�024�024�024�024�024�024�024�024�024�024�035~~�024.�024�024�024�024.�024''. -�024�024�024.-.-�024�024�024�034

1000 ~§-�024�024�024~�024�024g- -�024-�024-�024~�024«~�024�024�024�024�024�024�024�024-�024�024-�024�024-»�024~�024~�024-�024�024�024�024-�024�024~�024�024�024�024-�024�024�024�024-�024�024�024-�024�024�024-

eoo �031A. �024�024�024�024�024�024--�024�024�024~-�024�024~�024�024�024�024~�024»�024�024�024~�024�024�024�024�024-�024�024�024�024�024�024�024�024.�024�024�024-�024�024.�024�024�024-

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Fuente: Series estadisticas del Banco Central de Reserve del Peru

111

Este valor a}401adidoal precio de la harina se utilizé para evaluar la

rentabilidad de| proyecto. Los demés datos de los célculos mencionados

son los siguientes: 0

�024Inversién total inicial ( I ): Estimada considerando |os costos de|

suministro de| secador de aire caliente comprometido por el

proveedor (Enermin Pen�031:S.A.), asi como |os costos estimados

de los equipos. obras civiles e instalaciones eléctricas

necesarias suministradas por el ciiente.

I = 1500000 délares (1.5 millones de délares)

�024Tiempo de vida L�031Iti|de| proyecto (t): t = 10 a}401os

�024Depreciacién anual ( D_ ): Para una depreciacién lineal en 10

a}401osde vida Util se obtuvo

D = �024�024�024|= �024�024�024�0241500000 délares/a}401o10 a}401os 10

D = 150000 délares/a}401o

�024Costo anual de operacién y mantenimiento ( M )2 Estimado sin

incluir el consumo de combustible, que aproximadamente es el

mismo entre los generadores de vapor y el generador de aire

caliente.

M = 64000 délaresla}401o .

' 1 12

- Tasa de interés anual para el proyecto ( i ): La tasa de interés

anual para el proyecto es 12 por ciento.

i = 12 %

�024Bene}401cioanual ( B )2 De acuerdo a lo indicado respecto al valor

a}401adidoal precio de Iavharina de pescado, se tomé 20 délares

�030por 'tone1ada como bene}401ciopromedio. Para el célculo se

consideré: _

Bene}401cioen el precio unitario ( b )2 b = 20 US$lTM de harina

Horas de produccién diaria ( h )2 h = 24 horas/dia

Dias de produccién por mes (d ): d = 10 dias/mes

Meses de produccién por a}401o( m ): m = 4 meses/a}401o

Produccién de harina de la planta ( P )2 P = 39.31 TMlh

Con estos datos se determiné el bene}401cioanuai:

B = P =«< h * d * m * b

B = 39.31»: 24 =x=10 * 4 * 20 = 754752 délares/a}401o

Para Ia evaluacién de la rentabilidad de| proyecto se desarrollaron Ios

siguientes métodos:

o Tasa de retorno de la lnversién.

o Valor Actual Neto.

o Tasa lnterna de Retorno.

o Tiempo de repago; »

1 13

TASA DE RETORNO DE LA INVERSION ( iR)

Es la relacién porcentual entre el bene}401cioneto anual y la inversién total

inicial, evaluado con la siguiente�030expresién:

iR = B_�024"|}402:E*100 % Ec. (22)

Reemplazando datos: iR = ~�024u75-�024�024�024�024�0242�024640-�024�024�0240O_~�024�024150000*100 % = 36%1500000

La tasa de retorno sobre la inversién inicial se estimé en 36 por ciento

anual, siendo mayor que el 12 por ciento considerado.

VALOR ACTUAL NETO ( VAN )

El�030valor actual neto de| proyecto es igual a la diferencia entre el valor

presente de los flujos anuales de fondos y la inversién inicial. La

expresién usada fue Ia siguiente:

. t_ _VAN: <_<1:LL_11L*;f_E*__�034"_>_. E0 (23,

_ i*( 1 +i )

Reemplazando datos:

1o _ _ A AVAN =}402}402}402w}402}402 2_1500000

0.12*(1+0.12) '

VAN = 2402903 délares

» 1 14

. El valor actual neto estimado fue de 2.4 millones de délares, positivo y

totalmente aceptable.

TASA INTERNA DE RETORNO ( TIR)

La tasa interna de retorno es la méxima tasa de interés que podrla

pagarse para obtener el dinero necesario para }401nanciarla inversion y .

tenerla totalmente pagada al final de la vida Lltil de| proyecto. Equivale a

obtener la tasa de interés requerida para un VAN igual a cero.

El proyecto se considera aceptable si la tasa interna de retorno es mayor

que la tasa de interés de| proyecto ( TIR > i ). La evaluacion del TlR se

realizo utilizando la siguiente expresion:

1 TIR �030-1B�024�024M 0VAN = o = :)-3 EC_ (24)�030 TlR-I=(1+T|R)

10 _ _VAN = o =}402L}402 _1500000

TlR*(1+TlR)

El valor aproximado es: TIR = 44.92 por ciento

Se veri}401céla viabilidad de| proyecto. Efectivamente la tasa interna de

retorno fue mayor a la tasa de interés de| proyecto, considerada en 12 por

�031ciento. .

TIEMPO DE REPAGO ( n )

El tiempo de repago es una informacion suplementaria que indica el

115

nu}401werode a}401osnecesarios para recuperar su costo inicial con un retorno

dado. Es aceptable si resulta menor que la mitad de la vida util de|

proyecto. '

El tiempo de repago se evalué con la siguiente expresiénz

n = �024l�024 Ec. (25) I- B�024M

Reemplazando datos: V

n = �024�024�024-D500000 = 2.17 a}401os754752 �02464000

Se comprobé como aceptable al ser menor que los cinco a}401os

considerados como la mitad de la vida Util de| proyecto.

_ . 116

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

7.1 conclusiones

- o Se implementé el secador de aire caliente de 8000 kg/h de

. evaporacién para producir harina de calidad "prime" y "super

prime", desde la primera temporada de pesca del a}401o2011. Ha .

operado en las dos temporadas de| a}401o2012 y actualmente se

contin}402aoperando el sistema.

o El sistema de aire caliente reduce las variaciones de humedad

}401naly minimiza los reprocesos. El proyecto desarrollado por el

cliente para la ampliacién y conversién de la planta incluyé una

derivacién para habilitar el secado indirecto sélo con los equipos

calentados por vapor, rotadiscos y rotatubos, en caso de y =

eventualidades con el sistema de aire caliente quedando éste

fuera de servicio. Se hicieron |as pruebas de operacién sin aire

' caliente, comprobéndose variaciones entre 4 y 12 por ciento;

mayor que el rango obtenido con aire caliente entre 7 a 10 por

ciento, en la humedad de salida ocasionando frecuentes

reprocesos por produccién de harina con humedades fuera de

los valores requeridos.

�031 0 Se instalé el lavador de vahos con el }401nde condensar |os

vapores de| secador, cerrando el circuito de recirculacién de

aire de secado obteniendo un 100 por ciento de reduccién nde

V _ 117

emisiones de vapores y particulas al ambiente. Adicionalmente,

en caso de excedentes de recirculacién de aire, se ha instalado

un ducto hacia la cémara de combustién para incinerarlos

eliminando las emisiones directas al ambiente.

0 Se instalé el sistema automético basado en el controlador légico

�030 programable (PLC) Siemens S7-1200, con una pantalla téctll de

interfaz para el operador y un programador Honeywell RM7840L

como control de seguridad de llama. El sistema automético

cuenta con un puerto Ethernet para la comunicaclén con la

1 interfaz de operador y la retransmisién de los datos de proceso.

Esta informaclén quedé disponible para uso de| cliente siendo

I necesario realizar por su parte la instalacién del cableado

correspondiente hasta su estacién de supervisién.

o Con el sistema de secado instalado se conslguié producir

harinas de mejor calidad y al mejor precio, estiméndose un

beneficlo en ' el precio unitario de 20 délares por tonelada .

métrica de harina con un periodo de recuperacién de la �030

inversién en aproximadamentedos a}401os.

7.2 Recomendaciones

o Mantener en éptimo estado el sistema de alimentacién de agua

de mar. Existen limitaciones que impiden el funcionamiento del

sistema, la mas sensible es la ausencia de agua de mar en la

_ I 118 .

torre lavadora 0 el ensuciamiento de las boquillas de

pulverizacién de agua. Al tratarse de un sistema cerrado de

secado con recirculacién de aire, |as de}401cienciasen la

alimentacién de agua reducen Ia condensacién y por lo tanto el

sistema Se saturaria de humedad sin c}401nseguirIa capacidad

requerida. '

o Reducir |as infiltraciones de aire en la alimentacién y descarga

de| cilindro secador, en los transportadores de alimentacién y

- descarga de harina y en la vélvula rotativa de| ciclén separador

de }401nos.El sistema de secado opera con presiones estéticas

negativas que producen succién del ambiente por los sellos y

tapas. Estas infiltraciones producen condensacién en las zonas

préximas, debido a la reduccién de la temperatura de rociodel

. aire de salida, adhiriéndose |os }401nosde harina que en varias

horas de proceso producen contamihacién por descomposicién

de la materia orgénica.

V o Mantener una presién estética negativa en la entrada de aire �024

caliente al secador para evitar fugas de }401nosde harina en elé

�031 sello de esta zona. Esta condicién se controla con la descarga

de| ducto de incineracién.

o Mantener Io més�030constante posible las condiciones de entrada

al secador para optimizar la operacién y la humedad }401nal.

' 119

8. B|BLlOGRAFiA A �031

[O1] Baumeister ill T., Avallone E. y Sadegh A. MARKS�030STANDARD

HANDBOOK FOR MECHANICAL ENGINEERS. New York: Editorial

McGraw-Hill, 11.�034edicion, 2007.

[O2] lncropera F. y DeWitt, D. FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA

DE CALOR. México: Editorial Prentice Hall, 4.�034edicién, 1999.

[03] Treybal, Robert. Operaciones de Transferencia de Masa. México:

Editorial McGraw�024HiI|,2.�034edicion, 1980, 858 pp.

[04] McCabe, Warren - Smith, Julian - Harriott, Peter. OPERACIONES V

UNITARIAS EN INGENIERIA QUiM|CA. Madrid: Editorial McGraw-

Hill lnteramericana de Espa}401a.4.3 edicién. 1991, 1112 pp.

' [05] Green D. y Perry R. PERRY'S CHEMICAL ENGINEERS�030

HANDBOOK. New York: Editorial McGraw-Hill, 8.�034edicion, 2008.

[O6] wvvw.scotiabank.com.pe/i_}401nancieralpdflsectoriall

201 0041 8_sec__es_pesca. pdf. -

[07] Van Wylen, Gordon y Sonntag, Richard. FUNDAMENTOS DE

TERMODINAMICA. México: ll}401ditorialLIMUSA, 10.�034reimpresién,

1982, 734 pp.

[08] Geankoplis, Christie. PROCESOS DE TRANSPORTE Y

A 'OPERAClONES UNITARIAS. México: Editorial CECSA, 3.�034edicién,

1998, 1024 pp. _

[09] Baca Currea, Guillermo. INGENIERIA ECONOMICA. Bogota: Fondo

Educativo Panamericano, Editorial Educativa. 8.�034edicion, 413 pp.

[10] Blank, Leland y Tarquin, Anthony. Traduccion: Arango, Gladys.

INGENIERIA ECONOMICA. Colombia: Editorial McGraw-Hill

lnteramericana S.A., 4.�034edicion, 2000, 740 pp. _

[11] Burton, D. Jeff. INDUSTRIAL VENTILATION WORKBOOK. Utah: Ive

INC., 6.8 edicion, 2005.

[12] Nayyar, Mohinder. ASME Fellow Bechtel Power Corporation. PIPING

HANDBOOK. New York: Editorial McGraw-Hill, 7.�030edicion.

[13] Parsons, Robert. 2001 ASHRAE Fundamentals Handbook (SI

Edition). ATLANTA: ASHRAE, ISBN: 9781883413880, 2001

[14] American National Standard. ANSI/ISA-�024S5.1-1984(R1992),

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Unidos: ISA, R1992, 1992.

[15] American Institute of Steel Construction Inc. STEEL

CONSTRUCTION MANUAL. Estados Unidos. 13.�030edicién, 2005.

[16] Hayes, George. Traduccion: Dr. Burgos Gonzales, Justino. MANUAL

DE DATOS PARA INGENIERIA DE LOS ALIMENTOS. Zaragoza:

Editorial Acribia S.A., 1.�034edicién, 1992, 184 pp.

[17] Consejo Nacional del Ambiente. Précticas recomendadas para -

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pescado. Peru: CONAM, 1998.

9. APENDICE, ANEXOS Y PLANOS

§ti�030 §\>\ K. V)§ \ \ \

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ANEXO 2. iNDIcE DE TABLAS

TABLA 1. ESPECIFICACIONES TECNICAS DE CALIDADES DE

HARINA DE PESCADO.....................................................20

TABLA 2. REQUERIMIENTOS PARA SECADOR DE AIRE

V


DEL CILINDRO SECADOR...............................................71


DEL LAVADOR DE

TABLA 5. DATOS DE VENTILADOR DE AIRE DE SECADO............ 72

TABLA 6. DATOS DE VENTILADOR DE RECIRCULACION 75

% TABLA 7. RESUMEN DE DATOS DEL GENERADOR DE

GASES CALIENTES ENERCOM GGC 13V6 PARA

_ 8000 KG/H DE EVAPORACION........................................ so

TABLA 8. INTERCAMBIADOR DE CALOR GAS - 84

TABLA 9. CILINDRO SECADOR ROTATORIO................................ 87

TABLA10. CICLON SEPARADOR DE 89

TABLA11. RESUMEN DE DATOS DE TORRE LAVADORA DE

V TABLA12. REQUERIMIENTOS DE SUMINISTROS Y CARGAS 92

ANEXO 3. iNDIcE DE FIGURAS

FIGURA 1. DIAGRAMA ORGANIZACIONAL DE ENERMIN PERU

S.A.

FIGURA 2. DIAGRAMA DE FLUJO DE FUNCIONES DEL

DEPARTAMENTO DE INGENIERiA...................................6

FIGURA 3. COCEDOR 50 TM/H FABRICADO EN ENERCOM10 %

FIGURA 4. SECADOR INSTALADO TIPO ROTATUBOS 11

FIGURA 5. INTERIOR DE UN SECADOR TIPO ROTATUBOS............ 12

FIGURA 6. INTERIOR DE UN SECADOR TIPO ROTADISCOS 12

FIGURA 7. SECADOR ROTADISCOS FABRICADO EN PERU.......... 13

FIGURA 8. CAMARA DE COMBUSTION DE UN GENERADOR _

DE GASES 13

FIGURA 9. SECADOR CONVECTIVO POR AIRE CALIENTE 14 .

F|GURA10. EVAPORADORES TIPO WHE DE AGUA DE COLA......... 15

FIGURA11. TORRES LAVADORAS DE GASES Y VAHOS................. 16

FIGURA 12. ENFRIADOR ESTATICO POSTERIOR AL SECADO........ 16

FIGURA13. CILINDRO ROTATIVO CON FLUJOS PARALELOS

DE AIREY HARINA 17

FIGURA14. PROCESO PRODUCCIDN DE HARINA Y ACEITE DE

19

FIGURA15. DESCRIPCIDN GRAFICA DE HUMEDADES DE UN

SOLIDD EXPUESTOA UN 28

% F|GURA16. FORMAS DE LAS CARTAS PSICROMETRICAS 32

FIGURA17. SECADOR ROTATORIO CON AIRE CALIENTE EN

% CONTRACORRIENTE......................................................36

FlGURA18. ESQUEMAS DE SECADORES ROTATORIOS................. 39

FIGURA19. SECADO CONVECT|VO...................................................41

FIGURA 2o. ESQUEMA DE FLUJO DE PROCESO PARA

BALANCE DE MATERIAY ENERGiA...............................43

FIGURA 21. ESQUEMA DE BALANCE DE ENERGiA EN

CILINDRO SECADOR.......................................................50

F|GURA22. ESQUEMA SIMPLIFICADO DE INSTALACION DE

EQUIPOS COMPONENTES DEL SECADOR DE AIRE

FIGURA 23. CRONOGRAMA DE IMPLEMENTACION DE

SECADOR INICIO 23/11/2010 - DURACIDN137

FIGURA 24. BALANCE DE MASA EN PLANTA DE 168 TM/H A

TERCER sECADo: ENTRADA 23% - SALIDA 3% 67

FIGURA 25. ESQUEMA DE PROCESO DEL SECADO POR AIRE

FIGURA 26. RESULTADOS DE SELECCION DEL VENTILADOR

DEAIRE DE

FIGURA 27. CURVAS DE OPERACION DEL VENTILADOR DE

AIRE DE

FIGURA 28. RESULTADOS DE SELECCIDN DEL VENTILADOR A

DE RECIRCULACION.......................................................76

FIGURA 29. CURVAS DE OPERACION DEL VENTILADOR DE

RECIRCULACION........._...................................................77

FIGURASO. ESQUEMA DE CIRCULACION DE FLUJOS EN

INTERCAMBIADOR DECALOR.......................................82 A

FIGURA 31. DIMENSIONES GENERALES DE UN BANCO DE

TUBOS. TOTAL CUATRO BANCOS.................................83

FIGURA 32. VISTA DE ELEVACION DE CILINDRO SECADOR........... as

FIGURA 33. DIMENSIONES DEL CICLON SEPARADOR.................... as

F|GURA34. ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DE TORRE

. LAVADORADEVAHOS....................................................91

FIGURA 35. FLOWSHEET DE SISTEMA DE SECADO POR AIRE

CALIENTE DE 8000 KGIH DE EVAPORACION................ 94

FIGURA 36. DIAGRAMA DE INSTRUMENTACION Y PROCESO

P&lD DELSAC-8000.........................................................97

FIGURA 37. DIMENSIONES GENERALES PARA INSTALACION

DETORRE LAVADORA....................................................98

FIGURA 33. DETALLE DE INSTALACION EN ALIMENTACION DE

CILINDRO DE SECADO 99'

FIGURA 39. DETALLE DE INSTALACION EN DESCARGA DE

CILINDRO SECADOR.......................................................99

FlGURA40. BASES DE EQUIPOS CONSTRUIDAS POR EL 1

100

FIGURA 41. GENERADOR DE GASES CALIENTES ANTES DEL

ACONDICIONAMIENTO..................V...............................100

FIGURA 42. CILINDRO ROTATIVO MONTADO POR EL CLIENTE

SOBRE SUS

FIGURA 43. CICLON SEPARADOR DE FINOS SUMINISTRADO %

POR EL CLlENTE101

FIGURA 44. FABRAICACICN DE ESPEJOS DE BANCOS DE

TUBOS DE INTERCAMBIADOR GAS - 102

FIGURA 45. FABRICACION DE CARCAZA DE INTERCAMBIADOR

GAS- 102

FIGURA 46. ANCLAJES PARA INSTALACION DE CONCRETO

AISLANTE EN CARCAZA DE INTERCAMBIADOR 103

FIGURA 47. BANCO DE TUBOS DE |NTERCAMBlADOR GAS �024

FIGURA 48. MONTAJE DE VENTILADOR DE RECIRCULACION

DE

F|GURA49. MONTAJE DE DUCTO_ DE INGRESO DE AIRE

CALIENTEA CILINDRO SECADOR.................Q.............104

FIGURA 5o. MONTAJE SOBRE SUS BASES DE TORRE

105

FIGURA 51. DUCTOS DE INTERCONEXION ENTRE CILINDRO

SECADOR, CICLON Y LAVADOR..................................105

FIGURA 52. VISTA DE SECADOR SAC-8000 EN LA ZONA DE

FIGURA 53. VISTA DE SECADOR SAC-8000 EN ZONA DE

GENERACIDN DE GASES CAL|ENTES......................... 106

FIGURA 54. PRECIO FOB PERU DE LA HARINA DE PESCADO

EN DOLARES POR TONELADA METRICA...................111

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ANEXO 4.10 IMAGEN DE PANTALLA PRINCIPAL DE CONTROLFuente: Enermin Peru S.A.

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ANEXO 4.11 PANTALLA DE CONTROL DE TEMPERATURASFuente: Enermin Pen] S.A. A

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ANEXO 4.12 PANTALLA DE INDICACIDN DE ALARMAS


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ANEXO 4.13 VISTA DE CONSTRUCCIDN DE CASETA DE CONTROL

Fuente: Enermin Peru�031:S.A.

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ANEXO 4.14 ESQUEMA DEL TABLERO DE CONTROLFuente: Enermin PerL'1 S.A.

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