Diseño de una planta para la producción de almidón de yuca Elaborado por: Rodrigo Rodríguez Camacho

Objetivos OBJETIVO GENERAL El diseño de una planta productora de almidón a partir de yuca de buena calidad, destinada a satisfacer el mercado nacional, con proyecciones para el mercado internacional. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Identificar y definir el proceso productivo. Elaborar un diagrama de flujo cualitativo y cuantitativo. Seleccionar y caracterizar los materiales y equipos. Realizar un diseño del equipo principal. Implementación óptima de la planta.

TAMAÑO DEL PROYECTO

Factor demanda del producto Factor materia prima Según nuestras proyecciones el año 2012 tendríamos una producción nacional de 408332 TM de yuca. La yuca disponible para el presente proyecto en el mismo año sería de 312009 TM, de las cuales se podría obtener 96723 TM de almidón. Factor demanda del producto Para el año en el que se piensa en iniciar las operaciones de producción en la planta, la demanda nacional de almidones sería de 58134 TM Factor tecnología Se conoce que en la Argentina hay plantas que producen hasta 100 toneladas diarias de almidón (36000 TM/año), otra en Brasil procesa 30 toneladas de yuca cada hora (54000 TM/año de almidón)

Analizados los puntos anteriores, se determina el Tamaño del Proyecto considerando que el volumen de producción deberá encontrarse dentro de los márgenes de la demanda de almidones en el mercado. Estimando que el nuevo producto captará el 35% del mercado de almidones, el tamaño del proyecto será: Q = 20000 TM/año de producto

LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA

Departamento Puntaje Total La Paz 744 Cochabamba 713 Santa Cruz 778 Para el caso del presente proyecto se aplica el “Modelo Cualitativo por Puntos”, que solo considera factores cualitativos debido a que no se disponen muchos datos cuantitativos del proyecto. Para la localización de la planta se tomó en cuenta cuatro departamentos de Bolivia: La Paz, Cochabamba, Santa Cruz y Beni. La planta preferentemente se localizará cerca a las capitales de departamento, para contar con los servicios necesarios. Departamento Puntaje Total La Paz 744 Cochabamba 713 Santa Cruz 778 Beni 640

PROCESO PRODUCTIVO

Descripción de la materia prima La materia prima son las raíces frescas de yuca, una planta que se cultiva en los trópicos y subtrópicos de Bolivia. El contenido de materia seca de la raíz de yuca fluctúa entre el 30% y el 40%, del cual el 90% corresponde al almidón. La ventaja comparativa de la yuca, es su capacidad para crecer en suelos ácidos, de escasa fertilidad, con precipitaciones esporádicas o largos períodos de sequía.

Descripción del producto El almidón es el carbohidrato de mayor abundancia en la naturaleza, es una de las principales reservas de energía de las plantas y se encuentra mayormente en los cereales, la papa, la yuca y muchos otros cultivos. El almidón tiene diversos usos; sus propiedades como espesante, aglutinante, estabilizante y mejorador de textura le dan una demanda potencial en la industria de alimentos, de papel y cartón, textil, farmacéutica y de adhesivos, entre otros.

Calidad del producto Según normas internacionales, el almidón de yuca se considera de buena calidad si cumple con las siguientes especificaciones:  El almidón de yuca se presenta al microscopio en forma de glóbulos sencillos y compuestos, cilíndricos y con núcleo próximo al extremo curvado El 99% de los granos de almidón debe pasar una malla Nº 100 (147 ) o el 95% una de 140 (104 ). Su apariencia debe ser el de un polvo fino blanco, insoluble en agua fría y en solventes orgánicos. Debe tener las siguientes características: Humedad, máximo 15% Cenizas, máximo 0.20% Solubles, máximo 0.50% Proteínas, máximo 0.80%

Descripción del proceso productivo RECEPCIÓN DE LAS RAÍCES ALMACENAMIENTO

LAVADO DE LAS RAÍCES SELECCIÓN

TROZADO MOLIDO

EXTRACCIÓN FILTRADO

SECADO ENVASADO Y DISTRIBUCIÓN

Diagrama de Bloques

Diagrama de Flujo

Descripción de los equipos BÁSCULA Capacidad: 30000 kg (carro y materia prima) SILO DE ALMACENAMIENTO Forma: Prisma rectangular Material: Hormigón armado Dimensiones: Ancho = 10 m Largo = 12.5 m Alto = 4 m

ELEVADOR DE CANGILONES Capacidad: 20 TM/h Altura a elevar: 5 m TRANSPORTADOR DE BANDA Capacidad: 20 TM/h Ancho de banda: 1 m Distancia a transportar: 8 m

ELEVADOR DE CANGILONES Capacidad: 20 TM/h Altura a elevar: 5 m TRANSPORTADOR DE BANDA Capacidad: 20 TM/h Ancho de banda: 1 m Distancia a transportar: 8 m

LAVADORA TRANSPORTADOR SINFIN Capacidad: 20 TM/h Consumo mínimo de agua: 3 lt/kg TRANSPORTADOR SINFIN Capacidad: 18 TM/h Distancia a transportar: 5m

TROZADORA MOLINO DE MARTILLOS Capacidad: 18 TM/h Tamaño de los trozos: Máx 30 mm MOLINO DE MARTILLOS Capacidad: 18 TM/h

EXTRACTOR ROTOCEL FILTRO CENTRÍFUGO Capacidad: 84 m3/h Malla: Nº 220 Capacidad: 17 TM/h Consumo de agua: 4 lt por kg de sólidos FILTRO CENTRÍFUGO Capacidad: 84 m3/h Malla: Nº 220

SECADOR NEUMÁTICO VENTILADOR Capacidad: 8500 m3/h Capacidad: 6,5 TM/h Capacidad de evaporación: 1300 kg/h VENTILADOR Capacidad: 8500 m3/h Diferencia de presión: 1014 Pa

CALENTADOR DE AIRE CALDERO Área transferencia : 43 m^2 Intervalo temperaturas: 23 ºC – 500 ºC CALDERO Temperatura entregada : 500 ºC Flujo de vapor entregado: 5903 kg/h

Diseño del secador apropiado

Antecedentes Existen diferentes formas de secado de contacto directo, se elegirá de acuerdo a nuestros requerimientos. El producto a secarse viene a ser el almidón parcialmente seco en el centrifugador, tiene un contenido de humedad de 30 %, es del tipo de material polvoriento, por lo que es fácilmente arrastrado por una corriente de aire. Según normas de calidad, en muchos países, un almidón de buena calidad debe contener un contenido máximo de humedad del 15 %, debe estar exento de microorganismos, así como de grumos y materias extrañas.

La planta requerirá secar 6321 kg/ hora de almidón húmedo, valor que cae dentro del rango de producción a gran escala, por lo que se considera preferido un sistema de secado continuo Se procura obtener un almidón con una granulometría igual o menor a 147 , la densidad aparente es 800 kg/ m3. El proyecto tiene planeada su instalación en el departamento de Santa Cruz, que tiene un clima cálido subtropical; la temperatura media es de 23.4 °C, la humedad relativa media 58 %. Tiene una altitud media sobre el nivel del mar de 416 m a cuya altitud se registra una presión atmosférica de 1023 mb.

Secador neumático Debido a la gran velocidad de intercambio de calor y de masas entre sólido y gases calientes, el tiempo de secado se reduce a breves segundos e incluso a fracciones de segundo. Están especialmente indicados para el secado de productos sueltos granulares o polvorientos, de cristales finos o parcialmente secos, tal como suelen salir de centrífugas, filtros rotativos o filtros prensa. El sistema es especialmente indicado para productos termosensibles La forma constructiva en vertical, que ahorra ocupación en planta

Funcionamiento de un secador neumático

Componentes de un secador neumático

Balance general de masa f1= 6321 kg/h f2 = 26321 kg/h f3 = 5002,5 kg/h f4 = 2,5 kg/h f5 = 25000 kg/h f6 = 20000 kg/h f7 = 5000 kg/h Humedad inicial: 30% Hum salida mezclador: 16,3% Humedad final: 12 %

Balances de masa y energía Ss = 22026 kg/hora Y1 = 0,01 kg agua/kg aire seco X1 = 0,195 kg agua/kg solido seco X2 = 0,136 kg agua/kg solido seco TG1 = 400 ºC TG2 = 70 ºC TS1 = 23 ºC TS2 = 25 ºC GS = 10000 kg aire seco/hora QG= 8500 m3/hora

Diseño del tubo de secado

Diseño del ciclón Dc = 1,36 m a = 0,68 m b = 0,34 m S = 0,85 m Ds =  0,68 m h =  2,72 m z =  2,72 m H = 5,44 m B =  0,34 m Diseño del ciclón Dc = 1,36 m a =  0,68 m b =  0,34 m S =  0,85 m Ds =  0,68 m h =  2,72 m z =  2,72 m H = 5,44 m B =  0,34 m

Diseño del calentador A = 43 m3 Nº tubos = 100 tubos Dt = 5,08 cm (2 “) Lt = 2,7 m Dc = 1,2 m

REQUERIMIENTOS DE VAPOR DE AGUA Gw = 5903 kg/h REQUERIMIENTOS DE COMBUSTIBLE Ggas = 467 kg/h

Plano general de la planta

Layout de la planta

Organigrama de la empresa

Gracias por su atención!!!