Estudio del aprovechamiento del vapor generado en caldera en la planta extractora de aceite de Palma Oro Rojo basado en análisis exergético

Colombia dispone de grandes agroindustrias, especialmente de la caña de azúcar y la de palma de aceite, las cuales tienen oportunidades significativas en el uso de su propia biomasa residual como fuente primaria renovable. Dicha energía, además de ser aprovechable para autoabastecer, tiene el potenc...

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Autores:: Beltrán Medina, Michelle Johanna

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2017

Institución:: Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB

Repositorio:: Repositorio UNAB

Idioma:: spa

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Dicha energía, además de ser aprovechable para autoabastecer, tiene el potencial de generar excedentes de energía para terceros. Actualmente la industria de la palma cuenta con alrededor de 500.000 hectáreas sembradas aproximadamente, distribuidas en cuatro zonas de Colombia: Norte, Oriente, Central y Suroccidente, que abarcan 122 municipios en 19 departamentos alrededor del país [2]. Para obtener los siguientes subproductos principales: Aceite crudo de palma, aceite crudo de palmiste y harina de palmiste. La biomasa residual disponible en esta industria, fibra y cascarilla, se consume directa y mayoritariamente en calderas como combustible para generar el vapor necesario y satisfacer los requerimientos energéticos de los procesos. La base tecnológica del aprovechamiento energético de la biomasa residual es la cogeneración donde se permite la generación simultánea de energías térmica y eléctrica. Permitiendo garantizar practicas sostenibles, negocios viables y preservación del medio ambiente [3, 4, 5]. En la actualidad, los estudios realizados en la industria de la palma de aceite, están enfocados principalmente a balance de masa y energía, las cuales permiten identificar perdidas de materia en cada etapa de la extracción de aceite [1,6]. Sin embargo, no es suficiente, al hacer uso del balance energético a través de la primera ley de la termodinámica, se tiene una limitación, impidiendo cuantificar el aprovechamiento de energía suministrada al proceso, ya que no se tienen en cuenta las irreversibilidades generadas por los equipos.INTRODUCCIÓN 15 1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 17 2 JUSTIFICACIÓN 18 3 OBJETIVOS 19 3.1 OBJETIVO GENERAL 19 3.2 OBJETIVO ESPECIFICO 19 4 METODOLOGÍA EXPERIMENTAL 20 4.1 RECOPILACIÓN DE DATOS 20 4.2 MODELAMIENTO MATEMÁTICO 21 4.3 RESULTADOS Y ANÁLISIS 22 5 MARCO TEÓRICO 24 5.1 RACIMO DE FRUTO FRESCO 24 5.2 PROCESO DE EXTRACCIÓN DE ACEITE DE PALMA 25 5.3 CARACTERÍSTICAS DE LA BIOMASA 27 5.4 FUNDAMENTOS BÁSICOS DEL ANÁLISIS EXERGÉTICO 29 5.5 EXERGOECONOMÍA 32 5.6 PARAMETRIZACIÓN DEL PROCESO 33 6 EQUIPOS E INSTALACIONES 34 6.1 DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN 34 6.2 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE GENERACIÓN DE VAPOR 36 6.3 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE GENERACIÓN ELÉCTRICA 38 7 ESTADO DEL ARTE 40 7.1 ANÁLISIS Y OPTIMIZACIÓN EXERGÉTICA DE UNA PLANTA DE COGENERACIÓN PARA LA INDUSTRIA AZUCARERA 40 7.2 ANÁLISIS EXERGÉTICO DE UN CICLO COMBINADO EN UNA PLANTA INDUSTRIAL 40 7.3 ENERGY AND EXERGY ANALYSIS OF STEAM AND POWER GENERATION PLANT 41 7.4 ANÁLISIS EXERGÉTICO DE UNA CENTRAL TERMOELÉCTRICA 41 7.5 ANÁLISIS EXERGÉTICO DE LA PLANTA TÉRMICA DE LA ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA 42 7.6 CALDERAS DE BAGAZO – PROYECTO, OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO 42 8 ANÁLISIS TERMODINÁMICO Y EXERGETICO 44 8.1 SISTEMA DE GENERACIÓN DE VAPOR 44 8.2 SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE ACEITE DE PALMA 52 9 ANÁLISIS EXERGOECONÓMICO 76 9.1 DEFINICIÓN DEL COMBUSTIBLE-PRODUCTO-RESIDUO 76 9.2 ANÁLISIS ECONÓMICO DE LOS EQUIPOS 78 10 RESULTADOS Y ANÁLISIS 82 10.1 PARAMETRIZACION 1 82 10.2 PARAMETRIZACION 2 88 11 CONCLUSIONES 93 12 OBSERVACIONES 94 13 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 98 14 ANEXOS 103 14.1 ANEXO 1 – COMBUSTIÓN ADIABÁTICA 103 14.2 ANEXO 3 – BALANCE TERMODINÁMICO DEL SISTEMA DE GENERACION DE VAPOR 109 14.3 ANEXO 4 – BALANCE TERMODINÁMICO DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE ACEITE DE PALMA 117 ANEXO 5 - EXERGOECONOMÍA 142 14.4 ANEXO 6 – PROPIEDADES TERMODINÁMICAS DE LA PARAMETRIZACION 1 144 ANEXO 7 – PROPIEDADES TERMODINÁMICAS DE LA PARAMETRIZACION 1 149PregradoColombia has large agro-industries, especially sugar cane and oil palm, which have significant opportunities in the use of their own residual biomass as a primary renewable source. This energy, in addition to being usable for self-supply, has the potential to generate surplus energy for third parties. Currently the palm industry has around 500,000 hectares planted approximately, distributed in four areas of Colombia: North, East, Central and Southwest, which include 122 municipalities in 19 departments around the country [2]. To obtain the following main by-products: crude palm oil, crude palm kernel oil and palm kernel flour. The residual biomass available in this industry, fiber and husk, is consumed directly and mainly in boilers as fuel to generate the necessary steam and satisfy the energy requirements of the processes. The technological base of the energy use of residual biomass is cogeneration where the simultaneous generation of thermal and electrical energy is allowed. Allowing to guarantee sustainable practices, viable businesses and preservation of the environment [3, 4, 5]. At present, studies carried out in the oil palm industry are mainly focused on mass and energy balance, which allow the identification of material losses in each stage of oil extraction [1,6]. However, it is not enough, when making use of the energy balance through the first law of thermodynamics, there is a limitation, preventing quantifying the use of energy supplied to the process, since the irreversibilities generated by the equipment.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaEstudio del aprovechamiento del vapor generado en caldera en la planta extractora de aceite de Palma Oro Rojo basado en análisis exergéticoStudy of the use of steam generated in the boiler at the Palma Oro Rojo oil extraction plant based on exergetic analysisIngeniero en EnergíaBucaramanga (Colombia)UNAB Campus BucaramangaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería en Energíainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPEnergy engineeringPalm oil industryIndustrial process controlInvestigationsAnalysisExtraction processesCombustionEquipment costIngeniería en energíaIndustria del aceite de palmaControl de procesos industrialesInvestigacionesAnálisisProcesos de extracciónCombustiónCosto del equipoBeltrán Medina, Michelle Johanna (2017). Estudio del aprovechamiento del vapor generado en caldera en la Planta Extractora de Aceite de Palma Oro Rojo basado en análisis exergético. Bucaramanga (Santander, Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABVargas, D., Yánez, E., García, J. (2011). Cogeneración con biomasa de palma de aceite en el sistema eléctrico colombiano: barreras, perspectivas y oportunidades. PALMAS, 32, pp. 49-6.Jaimes, W., Rocha, S., Vesga, J., Kafarov, V. (2012). Análisis termodinámico del proceso real de extracción de aceite de palma africana. Prospect, (10), pp. 61-70.Garcia J., Cardenas M., Yañez E. (2010). Generación y uso de biomasa en plantas de beneficio de palma de aceite en Colombia. PALMAS, (31), pp. 41-48.García, J.; Cárdenas, M.; Yáñez, E. 2008. Uso potencial de la biomasa residual generada en la agroindustria de la palma de aceite. Documento interno. Cenipalma, Programa Procesos y Usos.García, J.; Cárdenas, M.; Yáñez, E. 2008. 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Estudio del aprovechamiento del vapor generado en caldera en la planta extractora de aceite de Palma Oro Rojo basado en análisis exergético

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