UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA
División de Ciencias Básicas e Ingenieria
Departamento de Ingenieria de Procesos e Hidráulica
Diseño de una danta wocesadora
de trigo
Tesis que presentan
los
alumnos:
Miguel Angel Acosta Martinez
Juan Gabriel Garcia Ramirez
94376782
92320853
Para la obtención del grado de:
Ingeniero Quimico
Asesor:
/
/
Dr.
Mario G.&/izcarra Mendoza
Laboratorio de Procesos y DiseAo I, II y 111
INDICE
I. RESUMEN Y CONCLUSIONES.
I.
1 Descripción relacionada con el producto.
1.2 Descripción relacionada con el proceso.
11.
EL PRODUCTO Y
sus
CARACTEI~ASTICAS.
TI. 1 Propiedades físicas y químicas.
11.2 Composición Química.
11.3 Procesos de obtención de harina de trigo.
11.3.1 Selección del proceso de obtención de harina de trigo.
11.4 Diagrama de flujo del proceso seleccionado.
11.4.1 Esquema del proceso para la obtención de harina de trigo.
111.
ESTUDIO DE MERCADO.
111.1 Superficie cosechada en México.
111.2 Valor de la producción total.
111.3 Producción.
111.4 Valor unitario del trigo.
111.5 Precio correspondientes a junio de 2000.
111.6 Precios en el mercado.
111.7 Demanda “consumo nacional”.
111.8 Capacidad de la planta
y
ubicación.
IV
TRABAJO
INVESTIGACIóN (PARTE EXPERIMENTAL).
IV. 1 Metodología.
IV.2 Caracterización de la materia prima.
IV.3 Secado.
IV.4 Humidificación.
IV.5 Lecho fluidizado horizontal
y
aspersión.
IV.6 Molienda.
IV.7
Tamizado.
v.
DISEÑO DE LA PLANTA DE HARINA DE
TRIGO.V. 1 Balance de materia para el proceso global.
V.2 Balance de energía en cada equipo.
V.3
Costos de equipo.
V.4 Alternativas de equipo.
VI PERSONAL NECESARIO.
VI. 1 Organigrama de la planta.
VI.2 Personal necesario.
V11 EVALUACIóN ECONóMICA DEL PROYECTO.
VII.
1
Métodos de comparación de proyectos.
VII.2 Estimación de costos.
VI11 SEGURIDAD E HIGIENE.
VET.
1Plagas y enfermedades.
VIII.2 Almacenamiento.
VIII.3 Ruido (área de cribado).
VIII.4 Explosión por polvos.
VIII.5 Condiciones para la generación de polvos explosivos.
VIII.6 Fuentes de ignición.
VI11.7 Prarámetros de los
polvos
explosivos.
VI11.8 Índice de explosividad.
VI11.9 Prevención de explosiones de polvo.
BIBLIOGRAF~A.
APÉNDICE A.
APÉNDICE B.
APÉNDICE
c.
APÉNDICE D.
APÉNDICE
E.APÉNDICE F.
APÉNDICE G.
APÉNDICE H.
APÉNDICE
I.Laboratorio de Procesos y 5iSefiO I, I/ y /I/
PROLOGO
En este proyecto, se presenta el trabajo realizado en
los
tres trimestres deLaboratorio de Procesos y Diseño, que integra
los
conocimientos adquiridosdurante el transcurso de la formación académica.
Las actividades realizadas en el desarrollo del proyecto, comprenden una
investigación bibliográfica, investigación de campo, la parte experimental en
los
laboratorios y el diseño y desarrollo de un proceso innovador, factible y aplicable a corto plazo. Además de alcanzar el objetivo principal del proyecto, se obtienen
otro tipo de beneficios como son el tener una visión más amplia de la función del
Ingeniero Químico en la industria, el trabajo en equipo, el cual reduce el tiempo
de alguna tarea, además que se adquieren nuevos conocimientos al interactuar
bajo otros puntos de vista.
A continuación se describe en forma detallada, la integración de los tres
Laboratorio de Procesos y Diselio I, I/ y /I/
1.- RESUMEN Y CONCLUSIONES
1.1 DESCRIPCION RELACIONADO CON EL PRODUCTO
La importancia del trigo en México se basa en tres aspectos fundamentales: a)
por la variedad de alimentos que se obtienen; a partir del molido del grano; b) por
ser parte importante de la dieta alimentaria de la población y; c) por ser materia prima elemental de la industria harinera.
La mayor cantidad de trigo se consume como harina, ía que se utiliza
principalmente para la elaboración de productos horneados como el pan,
galletas, repostería y pasteles, predominando su uso en la producción del
primero. Las características principales que determinan la calidad de panificación de la harina de trigo son:
a) La cantidad de proteína que contiene el grano. b) La calidad de la proteína del grano.
Los usos principales del producto en la industria de transformación, de acuerdo a sus características, se clasifican en los siguientes grupos:
TIPOS DE TRIGO CARACTERíSTICAS Y USOS:
TRIGO CARACTERISTICAS
usos
Rojo duro de Drimavera
Durum
Rojo duro de invierno
Rojo blando de invierno.
Blanco
Duro blanco.
FUENTE: ACERCA; CI
I
Textura dura y alto
Se emplea para harina
Color ámbar y rojo, granos
panificación contenido de proteínas.
Se emplea en la
largos y en punta, de textura de sémola, con la cual se dura y vítreos, es de mayor elaboran pastas y
contenido proteínico. productos similares.
Textura dura y alto
contenido de proteínas
Se emplea en la industria
galletas, pastas y usos proteínas presenta.
elaboración de pasteles, el que menor contenido de
Se emplea en la
Textura suave semi-dura, es
panificadora.
Textura suave a dura, tiene bajo contenido de proteínas, sus granos son blancos a
rojos.
Presenta un sabor dulce Se emplea en la
niveles de fibra similares al elaboración de tallarines,
rojo,
tiene bajos niveles de levaduras y panproteína y son altos sus
indices de producción.
ridades Agropecuarias; No 43, marzo de 1997
Laboratorio de Procesos v Diseiio I. II v 111
En México, la producción de trigo se orienta de acuerdo a las características de la demanda del grano y al rendimiento en campo, de tal forma que las variedades
de
los
primeros grupos ( panificables) son más susceptibles a las enfermedadesy sus rendimientos son menores que
los
trigos cristalinos, porlo
que no son tanatractivos para los productores.
Los consumidores principales están conformados por tres subsistemas agroindustriales.
a) Industria intermediaria dedicada a la molienda del trigo.
b) Industria final dedicada a la elaboración de pan, galletas y pasteles. c) Industria final dedicada a la elaboración de pastas alimenticias.
La producción del cereal en México se caracteriza por su marcada
regionalización, aunque su cultivo se desarrolla en más de 20 estados; la mayor
parte de la producción se localiza en las regiones Noroeste y Bajío.
1.2 DESCRIPCION RELACIONADA CON EL PROCESO.
Cuando el trigo llega del campo, contiene impurezas adquiridas entre la cosecha
y el almacenamiento. Debido a las necesidades del proceso y a la presencia de
impurezas en el trigo, es necesario realizar una limpieza, por medio de la cual se
separan, y el trigo una vez limpio, está listo para el proceso de obtención de
harina.
El proceso de obtención de harina de trigo, requiere de una serie de operaciones
unitarias relacionadas con el tratamiento de los granos de trigo, que van desde
su cosecha hasta la molienda.
La primera operación que es necesario realizar es
la
relacionada con elacondicionamiento del trigo, que consiste en la limpieza, caracterización física de
los
granos y la determinación del contenido de humedad de los mismos.La segunda operación consistirá, dependiendo del contenido de humedad que
contenga el trigo, de una operación de humidificación (Xo e 16% h . ) 0 bien de
secado (& > 16% b.s.).
Finalmente una vez alcanzado el contenido de humedad necesario. para la
molienda ( 16% b.s. ) el trigo es enviado al molino, para la obtención de la harina,
para su posterior clasificación por tamaño de partícula.
11. EL PRODUCTO Y SUS CARACTERbTICASm3
11.1 PROPIEDADES FíSICAS Y QUíMICAS.
El trigo es el cereal más cultivado del mundo por delante del arroz y del maíz,
Laboratorio de Procesos y DiseAo I, I1 y 111
Un grano de trigo es de forma ovalada como un huevo, pero contrariamente a
este último, posee dos caras bien distintas, una abombada y otra plana,
separadas en el centro a la luz podemos distinguir algunos pelos; el germen
ocupa al otro extremo, bajo la parte abombada.
El grano es generalmente de color moreno claro, 1 grano pesa entre 25 y 40 g.
Un grano de trigo se compone de tres partes esenciales:
I.
II.
111.
Las envolturas (del 12 al 15% en peso del grano). Están formadas por tres
membranas: epicarpio, mesocarpio y endocarpio, que juntas forma el
pericarpio.
El germen (2.5 a 3%). Encargado de formar la futura planta, si el grano no
es sembrado, el germen no entra en acción. Contiene muchas vitaminas y
sales minerales, pero también materia grasa (12.5% de peso).
La almendra harinosa (82 al 88%). Contiene la harina y está formada por
pequeños alvéolos irregulares en los que se encuentran los dos
componentes más importantes de la harina: el gluten y el almidón.
B Capa proteica
D Pabellbn nutritivo
Células longludinales
Celulas transversales Epidermis del núcleo Albumen amiláceo
Fig. l. Corte transversal del
grano.
11.2 COMPOSICIÓN QUíMICA
El grano maduro está formado por agua, proteínas, lípidos, almidón y otros
Laboratorio de Procesos Y Diseño I, II Y 111
El agua. El contenido de agua en el trigo varía según sea su procedencia; en
climas humedos su porcentaje de agua oscila entre 16 a un 18%, y en climas
secos, un mínimo de un 8%.
Prótidos. Los prótidos son el contenido proteínico del grano, un compuesto de
nitrógeno, carbono, hidrogeno y oxígeno.
Sus valores medios oscilan entre un 9 a un 12%, el porcentaje de proteína total
se divide en fracciones de globulina, prolamina, gluten.
Estas dos fracciones proteínicas del trigo son insolubles en el agua y, mediante
el proceso de panificación, formarán el gluten y con el amasado adquirirá una
alta elasticidad. Esta característica se la da al pan la glutenina y la extensibilidad, se la darán las gliadinas.
Lípidos. Los lípidos son la materia grasa que provienen de los residuos del
germen principalmente, y su contenido es bajo. Los lípidos, debido a su
composición y al proceso de transformación panificadora, contribuyen a la conservación del producto final obtenido.
Glúcidos.
El almidón es el componente más importante de la harina. El almidónno se disuelve en el agua fría, ni en el alcohol, por lo contrario calentándolos a
una temperatura aproximada de 50 a 65
"C
estallan y forman unos engrudos(espesan). Tres gramos de almidón absorben 1 gr. de agua aproximadamente.
El grano de trigo recolectado bastante maduro, permite obtener un pan de mayor volumen que el obtenido con granos no maduros.
Sales minerales. La mayor parte de cenizas ( o sustancias inorgánicas se
encuentran en el salvado y se puede verificar mediante un análisis que estará en
correlación con la tasa de extracción, en la molienda.
Los principales minerales son: fósforo, magnesio, azufre, calcio y hierro.
Vitaminas. El trigo contiene bastantes cantidades de vitaminas tales como: la
tiamina, la riboflavina, la cianina, etc. Pero carece de otras como las vitaminas C
Y D.
Enzimas. Las enzimas son de procedencia proteínica y son catalizadores
biológicos. Las enzimas más importantes son tres: alfa-beta amilosa, que
provienen del trigo o se pueden añadir y que reduce el almidón a maltosa, y la
diastasa que es la que produce la fermentación alcohólica.
La alfa-amilasa transforma el almidón en dextrina y maltosa, y la beta-amiiosa
casi solo produce maltosa.
Laboratorio de Procesos y Diseiio I, I1 y 111
COMPONENTES Porc
Agua 8
Proteinas Prótidos 8
Materia grasa Lipidos 1 5
Almiddn y
otros azúcares Glúcidos 60
Sales minerales Ceniz 1 5 Vitaminas B y E 0’12
Mini mo
:entaje en peso Marno 18% 17%
2%
71 %
2%
E d e t o
Fig. 2. Corte longitudinal del grano.
11.3 PROCESOS DE OBTENCIóN DE HARINA DE TRIGO.
El proceso tradicional para la obtención de harina refinada se lleva a cabo
utilizando equipos de procesos muy rudimentarios en los cuales se ocupan
mucho espacio y operan con poca eficiencia además de que la manera de
controlar
los
equipos aún se controla manualmente.Los molinos que se utilizan en el proceso tradicional comúnmente son de piedra
y martillo, debido al bajo rendimiento de harina por pérdidas de producto.
También es importante mencionar que este tipo de molino opera en circuito
cerrado (con unas o más recirculaciones de harina).
El área de cribado genera mucho ruido dentro de la planta.
11.3.1 SELECCIóN DEL PROCESO DE OBTENCIóN DE HARINA DE TRIGO.
El proceso seleccionado se inicia de la siguiente manera:
Recepción. El trigo llega a la fábrica de harina después de haber sido
transportado o almacenado, durante el transporte o en el campo adquiere diversas impurezas. La fábrica debe estar equipada con una zona de
recepción, para recibir el trigo proveniente de los diferentes lugares donde
se cosecha.
AI llegar a la planta, el trigo puede contener impurezas adquiridas en el
Laboratorio de Procesos y Diseño I, I1 y 111
G Materias vegetales: semillas de malas hierbas, granos de otros
G Materias animales: excrementos y pelos de roedores, insectos,
O Materias minerales: Barro, polvo, piedras, objetos metálicos, clavos,
cereales, residuos de plantas, pajas, palos, etc.
ácaros.
tuercas, etc.
Prelimpieza. Las impurezas formadas por partículas discretas que no se
adhieren al grano de trigo, se separan con un cribador-clasificador, basado en la diferencia de características físicas como son tamaño
(longitud y anchura), forma, densidad, propiedades electrostáticas entre
otras. La eficacia de la operación de cribado depende del diseño de la
maquinaria, de la velocidad de alimentación y de separación de
impurezas, además de separar las impurezas más pequeñas por medio de una corriente de aire.
Limpieza. Posteriormente el trigo se somete a otra prueba de limpieza; en
esta etapa se pule el grano
con
el fin de obtener una harina mas blanca,desprendiendo los residuos de impurezas que no se separaron durante la
etapa del cribado.
Acondicionamiento. En esta fase el objetivo principal es mejorar el
estado físico del grano para su molturación y de esta manera mejorar la
calidad de la harina fabricada. Este proceso implica el ajuste del contenido
medio de humedad, secándolo
o
humedeciéndolo dependiendo delcontenido inicial de humedad. Puede ser necesario recurrir al
calentamiento o enfriamiento con el fin de conseguir la humedad deseada
y su distribución dentro del grano.
Molturación. El objetivo de la molienda es separar el germen y el salvado
del endosperm0 para
la
producción de harinas refinadas.Tamizado. El proceso de tamizado consiste en la separación de
partículas, basado exclusivamente en el tamaño de las mismas. En el
tamizado industrial los sólidos se sitúan sobre la superficie del tamiz. Los
de menor tamaño o finos, pasan a través del tamiz, mientras que los de
mayor tamaño, o colas, no pasan. En esta parte se separan los diferentes
Laboraforio de Procesos y Disefio I, I I y 111
11.4 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO SELECCIONADO
alimentador Tomillo
-
Sistema neumatico
Lecho fluidizado
ventilador
Sistema de reposo
Colector de
i
finos / B. Proceso de humidificaci6n Molino
Tamiz
Laboratorio de Procesos y Diseiio I, I! y 111
11.4.1 ESQUEMA DEL PROCESO PARA LA OBTENCI~N DE HARINA DE
TRIGO3
Cosecha de trigo
4
TranSpO*eP
Recepción en la fá rica de los trigos
Separación de piedras gordas, hierbas
y semillas
Almacenado
2*. Limpieza intensiva en seco
Eliminación total de cualquier partícula que no sea grano del trigo
Humedad del tri o entre 5 8 %
Mojado del trigo limpio
4
4
4
3
4
[Adición de agua hasta conseguir una
del 16-17% esencialmente
Humidificación. Reposo del trigo
18-24 hr
Tamizado
Hahna Integral Harinh blanca
1
1
Laboratorio de Procesos Y DiSeilo 1, /I Y 111
111
ESTUDIO DE MERCADO"
111.1 Superficie cosechada en México
De acuerdo a las condiciones climatológicas y geográficas que permiten el
desarrollo del cultivo del trigo, las siembras de los principales estados
productores del ciclo otoño-invierno inician en el mes de noviembre y terminan en febrero del siguiente año. Por su parte, las cosechas inician en el mes de abr-íl y culminan en julio.
A continuación se presenta una comparación de la superficie cosechada en el ámbito nacional con las zonas de mayor producción.
$ 1200000
fJ 1000000
r
800000
600000
400000
200000
O
Superficie cosechada (Ha) de trigo a nivel nacional
1993 1994 1995 1996 1997 1998
Alto
!
R NACIONALi
\.NOROESTE 1Fuente: para 1993-1 998: SARH. Anuario Estadístico de la Producción Agrícola
de los Estados Unidos Mexicanos (varios años).
Laboratorio de Procesos Y Diseiio I, 11 Y 111
111.2 Valor de la producción total anual del trigo.17
Valor (mdp) del trigo a nivel nacional
Fuente: para 1993-1998: SARH. Anuario Estadístico de la Producción Agrícola
de
los
Estados Unidos Mexicanos (1 993 a 1998).Gráfica 2. Valor del trigo (mdp) en el ámbito nacional.
111.3 Producción
La producción del cereal en México se caracteriza por su marcada
regionalización, aunque su cultivo se desarrolla en más de 20 estados; la mayor
parte de la producción se localiza en las regiones Noroeste y Bajío.
4500000
4000000
3500000
3000000
2500000 2000000 1500000
1000000
500000
O
Producci6n Nacional (ton) de trigo
~ 63 NACIONAL
I
NOROESTE~U BAJIO
Fuente: para 1993-1998: SARH. Anuario Estadístico de la Producción Agrícola
de
los
Estados Unidos Mexicanos (varios años).Laboratorio de Procesos y Diseiio I, II y 111
111.4. Valor unitario del trigo.
5 2500
3
2 2000n
1500
1 O00
500
O
Valor unitario (pesoslton) de trigo en el ambit0 nacional
1993 1994 1995 1996 1997 1998
AAo
Fuente: para 1993-1998: SARH. Anuario Estadistico de la Producción Agrícola
de
los
Estados Unidos Mexicanos (varios años).Gráfica 4. Precio de trigo (pesodton) en el ámbito nacional. e
En la Gráfica 4 se hace una comparación entre el valor promedio nacional y las
dos zonas del país con mayor producción del grano. Estos valores se obtienen
de dividir el precio de la producción total entre la cantidad total que se cosechó.
Precio del trigo (pesoslKg).
0.5
O
1993 1994 1995 1996
~ ..
, . . .
1997
1
1
1998
Año
Fuente: INEGI. X1 1 Censo Ejidal. Resultados Definitivos (1 993-1 998).
Gráfica 5. Precio de trigo por kilogramo.
En esta Gráfica se presenta los precios del trigo por kilogramo, haciendo una
comparación entre el precio promedio nacional y las zonas Noroeste y Bajío.
Laboratorio de Procesos Y Diseilo 1. I1 v 111
111.5 Precios correspondientes a junio de 2000.18
111.5.1-Precios en el mercado presentación paquete de 1 kg de harina de trigo
PRECIOS EN EL MERCADO DE HARINA DE TRIGO paquete de
1 kg.
12 j ~ . " _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ~ ~ ~- . _____"
I
mw
"De todo Chedraui Tianguis Carreofour M-CM CM M-CM Bodega De todo
(MP) W"
Centros Comerciales
Fuente: Investigacion de mercado 2000.
Gráfica. 6 Precios en el mercado para un kg de harina de trigo.
Laboratorio de Procesos y Diseño I, II y 111
111.6 Precios en el mercado presentación paquete de 1 Kg de harina para Hot Cakes.
Precios en el mercado de harina de trigo para Hot Cakes (Paq. 1 kg)
8 20
8
18 16.;
14n
k!
l 210
8
6
4 2 O
Gráfica 7. Precios en el mercado nacional para un kg de harina de trigo para
Hotcakes (paquete de un kg).
Precio promedio de 1 Kg de harina de trigo para Hot Cakes es $12.40
111.6.1 Precios en el Mercado de harina de trigo para sopa de pasta paquete de 200gr.
4
3.5 3
2.5 2
1.5
1
0.5
O
Precios en
el
mercado de harina de trigo para sopa de pasta(Paq. 200 grs)
Gráfica 8. Precios en el mercado nacional para un Kg. de harina de trigo para sopa de pasta (paquete de 200 9).
Laboratorio de Procesos y DiseAo I, I1 y 111
111.7 DEMANDA “CONSUMO NACIONAL”‘8
En el trigo el autoconsumo es poco significativo, debido a que los productores
rurales no manejan los procesos industriales de transformación.
El proceso de comercialización se realiza en el mercado libre debido a que desde el año de 1991 la Compañía Nacional de Subsistencias Populares (CONASUPO) se retiró de las compras nacionales del cereal; la comercialización de trigo en
México se lleva a cabo bajo normas de calidad establecidas en Norma Oficial Mexicana de trigo, en la que se estipulan las condiciones que debe tener un producto para los diversos usos, así como sus características comerciales. En
esta norma se establecen los límites máximos de humedad, granos dañados,
impurezas, granos con defectos y otras características.
Año Producción Importaciones Exportaciones Consumo
(A) ( 4 (C) Aparente
(A+B)-C (pesos)
4228444 43 1 699
1200,457 3,459,686 1995
5448474 881 73 141 3,743 4,122,903 1994 5325294
-
1741,488 3,583,806 1993 471 5507-
1076,520 3,638,987 1992 (pesos) (pesos) (pesos)1996 3,379,902 1872643 5 1 50437 1021 34
111.7.1
111.7.2
Consumo Nacional de trigo según destino.
CONSUMO PARTlClPAClON %
Alimentación humana 82.5
r Alimentación animal 11
Semilla para siembra
3 Mermas
3.5
Destino de la producción de trigo para consumo humano:
Productos Derivados Consumo de Harina
Galletas y pastas alimenticias
(91
O
empresas) 7%Pasteles, proteínas y almidón.
65%
Panadería tradicional
25%
Panadería industrial
Laboratorio de Procesos y Diseño I, I1 y 111
111.8 CAPACIDAD DE LA PLANTA Y UBICACIóN.
Para ubicar la planta se consideraron dos aspectos importantes, la producción de
la materia prima (trigo) y el consumo del producto (harina); El lugar donde se
ubicará la planta se encuentra en el estado de Guanajuato ya que es un punto
intermedio, entre los mayores consumidores y el lugar donde se cosecha el trigo,
lo cual también reduce los gastos de transporte.
La Harinera “MIGAHA se ubica en el parque industrial,
con dirección: Avenida
Tecnológico, cruce con autopista México-lrapuato, en el municipio de Celaya,
estado de Guanajuato. Cuenta con una capacidad de producción de 120 Ton/día, y una producción media de 3600 Ton/mes, cuenta con un mínimo de 144
empleados, trabaja las 24 horas del día y opera los 365 días del año. Produce
harinas de diferentes tipos, provenientes de algunas variedades de trigo.
IV TRABAJOS DE INVESTIGACIóN (PARTE EXPERIMENTAL)
lV.1 METODOLOGíA
La parte experimental se orientó principalmente a la caracterización física e
hidrodinámica del trigo, la cual involucra también la identificación y cuantificación
de impurezas; luego se hizo bajo un estudio experimental de
los
procesos dehumidificación y secado debido a que, independientemente del contenido de
humedad inicial del trigo, éste debe alimentarse al molino, con un contenido de
humedad del 16% en base seca.
IV.2 CARACTERIZACIóN DE LA MATERIA PRIMA.
IMPUREZAS.
En este proceso el trigo debe ser limpiado para eliminar la paja, semillas
extrañas, polvo e insectos.
Para la separación de impurezas se emplearon dos técnicas: 1) separación
Laboratorio de Procesos Y Diseño 1. I1 Y 111
DIMENSIONES DE LOS GRANOS DE TRIGO.
Longitudes características.
Con un vernier se miden las longitudes características según se muestra en el dibujo siguiente:
a) Longitud:
= 0.67 cm.
b) Ancho: a = 0.30 cm.
c) Altura: c = 0.21 cm.
El volumen del grano puede ser calculado por diferentes métodos.
1.
Aplicando la fórmula que permite el cálculo del volumen para una geometríairregular. Este cálculo se realiza basándose en las dimensiones medidas como
se muestra en la figura. El volumen así obtenido es igual a 0.042 cm.
2. Volumen desplazado. Este cálculo se realiza sumergiendo en un recipiente
con volumen aforado, una muestra de 10 granos. Posteriormente, el volumen
desplazado por la muestra se divide entre el número de granos, obteniendo así el
volumen promedio de cada grano. Calculado así, el volumen resultante es igual a
0.038 cm3.
3. Diámetro equivalente. El volumen obtenido por el método del desplazamiento,
se iguala al voluimen de una esfera, de donde se despeja el diámetro equivalente del sólido.
El diámetro equivalente así obtenido es de: 0.417 cm.
Densidad empacada y aparente.
Las densidades empacadas y aparentes, se determinan pesando la masa de
granos que ocupan determinado volumen de referencia (probeta). Para calcular
la densidad empacada, esta masa de sólidos se divide entre el volumen de la
probeta. Para la densidad aparente, la misma masa de granos de la probeta se
divide entre el volumen de la probeta corregido por el volumen vacío entre
Laboratorio de Procesos y Riser70 I, II y 111
agua que se puede añadir a la probeta, sin rebasar el volumen ocupado por los
sólidos.
Los
resultados así obtenidos son:Densidad empacada: 0.817 g / cm3
Densidad aparente: 1.367 g / cm3
Contenido de humedad de los sranos.
El contenido de la humedad de los granos puede reportarse en base húmeda o
en base seca. En ambos casos, la metodología experimental que se sigue es la misma y consiste en secar inicialmente una muestra de granos, previamente
pesada, introduciéndola en una estufa a 120
"C
durante24
horas. AI cabo deeste tiempo se vuelve a pesar la muestra y entonces, se aplica cualquiera de las siguientes ecuaciones.
Base Húmeda x=-
-4
0100e
Base Seca
Otra manera de calcular el
YO
de humedad, es por medio de una termo-balanza.El porcentaje de humedad inicial que se registró fue de: 5 % de humedad.
1V.3 SECADO.
El secado es una operación unitaria en la que se presentan simultáneamente la
transferencia de calor y masa, y se aplica en el caso de que los granos de trigo
tengan un contenido de humedad mayor del 16% en base seca; si fuera éste el
caso, en el proceso de tratamiento del grano se tendrá que considerar esta operación.
En este proyecto el estudio relacionado con el secado de trigo se orientó a
determinar los tiempos de secado necesarios para disminuir el contenido de
humedad en
los
granos, desde un 30% en base seca, hasta un 16% base seca,estableciendo además las mejores condiciones de operación para lograrlo.
La metodología consistió en humedecer artificialmente los granos de trigo
agregando la cantidad de agua necesaria, calculada con el balance de agua,
representado por la ecuación (0.3). Después se establecieron tiempos de reposo
necesarios para lograr que el trigo se humedeciera lo más uniformemente
Laboratorio de Procesos y Diseño I, I1 y 111
Una vez que sealcanza el contenido de humedad deseado, los granos de trigo se
introducen al secador de lecho fluidizado y sé monitorea la evolución del
contenido de humedad de los granos en función del tiempo.
Del balance de materia, en base seca, se concluye que:
a) Balance de agua necesaria para humedecer 500 g de trigo al 25% es de
93.8 ml.
X
Curva de secado en lecho fluidizado
O 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 7 5 Tiempo (min)
Gráfica 9. Curva de secado de trigo utilizando lecho fluidizado a 60°C.
(experimento 3).
La Gráfica 9. Indica el tiempo necesario de secado para disminuir el porcentaje
de humedad hasta un 16%, que es de aproximadamente 30 min.
IV.4 Humidificación.
Como comúnmente el contenido de humedad del trigo cosechado es menor al
16% en base seca, por lo que es necesario humedecerlo antes de introducirlo al
molino.
El balance de agua establecido en la ecuación (0.3 ), también puede ser utilizada
para calcular la cantidad de agua necesaria para llevar el trigo del contenido de
Laboratorio de Procesos y Diseño I, II y 111
IV.4.1 Acondicionamiento en frío.
Otro procedimiento empleado fue el sumergir el trigo en una tina con H20 en
exceso, por un espacio de tiempo adecuado, para así establecer la curva de
humidificación representada por la gráfica 2. En este procedimiento resultan muy
importantes los tiempos de reposo que se le deben dar a los granos, para así
lograr que todos se humedezcan uniformemente.
Del balance de materia en base seca se obtiene:
Cantidad de agua necesaria para humedecer 500 g de trigo al 16%: 51 ml. (por cada tonelada de trigo se utilizan 102 litros de agua).
0 Tiempo de reposo para humectar: 24 h.
I
Curva de humidificaci6n de trigo
¡ m
18 16
14
12
10
8
6 4
2
O
! O 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
1
I
Tiempo (min) iI
Gráfica 10. Curva de humidificación, 24 h de reposo.
La gráfica 10, muestra que para un tiempo de 24 h de humectación, se logra un 16% de humedad en base seca.
IV.4.2 Acondicionamiento templado.
Para evitar el retraso de 1-3 días que produce el tiempo de reposo, con el
acondicionamiento frío (para establecer el equilibrio de humedad), se puede
realizar el acondicionamiento templado del trigo durante 1-1.5 hrs. A temperatura
del agua desde 30 OC hasta 46
"C.
Se recomienda no obstante, que el trigo asíLaboratorio de Procesos Y Diseño 1. / I Y 111
El procedimiento experimental es el siguiente:
Calentar agua a 46 "C.
Sumergir el trigo en el agua a 46 "C, durante 5 minutos. Reposar 1 hora.
Si se emplea este procedimiento se alcanza el 16% humedad.
IV.4.3 Acondicionamiento caliente.
El procedimiento para el acondicionamiento caliente, es una modificación del descrito anteriormente para el templado, de modo que la temperatura del agua
se eleva a 60°C o más, pero se mantiene así en un periodo de tiempo más corto.
El acondicionamiento caliente se practica con menos frecuencia que el templado
a causa del peligro de estropear la calidad panadera del gluten por tratamiento
excesivo de calor.
Esta técnica no es factible para la humectación del trigo, ya que causa daños en la calidad del trigo.
IV.5 Lecho fluidizado horizontal y aspersión.
En un lecho fluidizado de sección transversal rectangular (0.3x0.60 m)
horizontal; se alimenta trigo, con un flujo de aire mínimo necesario para fluidizar el grano, posteriormente por medio de la aspersión se rocía agua al trigo con el fin de incrementar su humedad.
Al término de este experimento se mide la humedad que alcanza el trigo; se
encuentra un aumento de tan solo un 3% de humedad, por tal motivo
descartamos este método de humidificación, ya que se necesitan grandes
cantidades de agua y tiempos de residencias muy largos en el lecho para
alcanzar la humedad óptima.
El proceso de humidificación con lecho fluidizado fracasó debido a las
condiciones del equipo utilizado, ya que no se alcanzó el 16Y0 de humedad; se
requiere además de grandes cantidades de agua, incrementar la potencia del ventilador para obtener mayor fluidización.
De los métodos descritos anteriormente se comprobó que el método que cumple
con los requerimientos antes mencionados, es el de acondicionamiento por
inmersión, debido a que en este experimento el tiempo de humectación es muy corto comparado con los métodos realizados anteriormente.
Cabe mencionar que el método de acondicionamiento caliente también tiene
tiempos de humectación muy cortos, sin embargo se desechó debido
a
queLaboratorio de Procesos Y DiseAo I, I1 Y 111
IV.6 Molienda.
El proceso de molienda consiste en la trituración del grano de trigo con el fin de separar el germen y el salvado del endospermo, para la producción de harinas.
Descripción de Molinos.
El molino de rodillo es la maquina que generalmente se emplea para la molienda de trigo y centeno, para convertirlos en harina de grano fino. Uno de los molinos usuales que se utilizan para este fin tiene dos pares de rodillos capaces de
efectuar dos reducciones por separado. Después de cada reducción, el producto se conduce a una maquina de cribado para separar la harina fina, en tanto que el
producto grueso se devuelve para la reducción posterior. El material de
alimentación se dosifica en la parte superior en donde un sacudidor vibratorio
lo
disemina y extiende hasta formar una capa delgada en todo lo ancho de los
rodillos.
Los rodillos se fabrican en varios tipos de corrugado. Hay dos tipos estándar que son los de mayor uso general: el sin pulir y el pulido; el primero de ellos, se utiliza primordialmente para el trigo y el centeno, en tanto que el segundo se utiliza en maíz y otros productos alimenticios. En condiciones comunes se utiliza un rodillo afilado contra otro también afilado, cuando se muele trigo muy resistente; un
rodillo romo y rápido, contra un rodillo lento y afilado, para trigo ligeramente
quebradizo y un rodillo contra otro rodillo romo para trigo muy quebradizo. La
relación de velocidad es por lo común 2 % a 1 para rodillos corrugados y 1 X
para rodillos lisos. Al examinar las marcas dejadas en los fragmentos de granos,
se llegó a la conclusión de que la acción diferencial de los rodillos llega
realmente a romper el grano y despojar el endospermo de la cáscara o cubierta.
Un molino de cuchillas rotatorias, consta de un rotor horizontal que gira de 200-
900 RPM en el interior de una cámara cilíndrica. Sobre el rotor van acopladas de
2-12 cuchillas con extremos de acero que pasan muy próximas sobre 1-7
cuchillas estacionarias. Las particulas de alimentación entran en la cámara por la
parte superior,
son
cortadas varias centenares de veces por minuto y salen através de un tamiz situado en el fondo con aberturas de 5-8 mm. A veces las
cuchillas móviles son paralelas a las cuchillas fijas, otras veces, dependiendo de las propiedades de la alimentación ambas cuchillas se encuentran formando un ángulo. Las cortadoras rotatorias y los granuladores tienen un diseño similar. Un
granulador produce partículas más
o menos irregulares; una cortadora puede dar
Laboratorio de Procesos y Diseño I, I I y 111
Descarga
Fig. 3. Esquema representativo de un molino de cuchillas rotatorias.
Este proceso de molienda se lleva a cabo por medio de un circuito abierto, ya
que no hay necesidad de volver a moler las partículas más gruesas puesto que
este método es suficiente para el tamaño de partícula deseado, y se obtiene un buen rendimiento, además de que se pierde energía en moler partículas que ya son suficientemente finas.
IV.6.1 Molino.
Molino de cuchillas giratorias
Capacidad: 17 Kg / h
0 Potencia: 5 HP.
Laboratorio de Procesos y Diseño I, II y I11
IV.7 Tamizado.
El tamizado consiste en la separación de partículas por tamaños, esta separación
se lleva a cabo por medio de mallas de diferentes aberturas que dependerán del grado de finura de la harina deseado.
Rendimiento: 20%
Por cada Kg de trigo se obtienen 200 g de harina refinada.
(200 Kg harina / Ton de trigo).
De la literatura, se sabe que un buen rendimiento es del 18 %, esto indica que un rendimiento del 20% es satisfactorio.
Distribución y tamaño de partícula.
Diámetro de partícula promedio (dp): 48.78 m ó 0.048 mm.
V. DISEÑO DE LA PLANTA DE HARINA DE TRIGO.
La planta estará diseñada para producir 120 ton de harinddía y la materia prima
que se requiere para esta producción es de 160 ton de trigo/día.
Esta producción esta basada en el estudio de mercado por medio del cual se
determinó que el consumo de harina en el ámbito nacional supera a la producción
de harina de trigo en el país, aún cuando se registran más de
104
molinos enMéxico con capacidades similares a la propuesta en esta planta y en algunos
casos son mucho mayores, un ejemplo de esto es el grupo Bimbo que cuenta con
uno de los molinos más grandes del país con una capacidad de producción que
rebasa las 500 ton de harina/día.
Por otro lado existen mas de 910 empresas dedicadas a la industria galletera las
cuales constituyen apenas el 7% del consumo nacional de harina, la industria
dedicada a la panadería tradicional constituye el 60% del consumo.
Con base en esta capacidad (120 tonldía) se realizaron los balances de materia y
energía necesarios para el diseño, dimensión y la selección de
los
equiposLaboratorio de Procesos y Diseño I, 11 y 111
I
-
-
-1O
U
.3 m
ri
‘1,
x
a o
3
4 -
Erl
L
I
w
ó
a
du
W mLaboratorio de Procesos y Diseño I, I l y I l l
NOMENCLATURA:
F: Flujo de alimentación
A: Flujo de trigo semilimpio.
B: Flujo de impurezas, salida de trigo enano e impurezas.
C: Flujo de impurezas, salida de trigo quebradizo e impurezas.
D: Flujo de trigo limpio.
E: Flujo de agua que se alimenta a la alberca.
E’: Flujo de agua que se evapora en el lecho fluidizado.
G: Flujo de trigo limpio, en 6ptimas condiciones para entrar al molino.
G’: Flujo de trigo limpio, en óptimas condiciones para entrar al molino (Vía
Secado).
XB: Composición del trigo enano.
GI:
Composición de impurezas.Xc: Composición del trigo enano.
Xcl: Composición de impurezas.
XE: Composición del agua.
&: Composición de agua.
XG,: Composición del trigo seco.
Realizando el balance de masa para el proceso global se obtienen los siguientes
resultados.
Flujo de A:
1.324
kg/s. Flujo de B: 0.058 kg/s. Flujo deC:
0.077 kg/s. Flujo deO:
l. 24
7 kg/s.Flujo de E:
O.
161
6
kg/..Flujo de E’: 0.05 kg/s (Vía Secado). Flujo de
G:
1.4
1O1
kg/s.I
I-:=--
"+,I I
a
>
h
Lahorutorio de Procesos y Diseiio I, II y III
V.2 BALANCE DE ENERGIA EN CADA EQUIPO:
K2.1 BALANCE DE ENERGIA EN EL SECADOR.
Balance de Energía en el intercambiador.
Calor necesario para calentar el aire de 20-60
“C
Q,,
=
m
,
,
Cpaire AT
mreDatos:
Donde:
Q,,, = (2.5
Kv)
S (1 007 40°C)Qui, = 100600 = 100.6
/4
K2.2 BALANCE DE ENERGIA EN EL LECHO FLUIDIZADO (SECADOR)
a n w = m,
[%Y
+ x ~ h 3 2 0 ] A T + 5 , 2 , , 6 0 ° C ; ~ . .-%,o Evap.= 702
Kv
SQmn, = Q l m r . +
Qz
+ QparedesLuhorutorio de Procesos y Diseño I, II y III
Q
parecles= o
Qtotd =
7 2 0 k J / +
S1 0 0 h k J L +
O
Luborutorio de Procesos
v
Disefio I. IIv
111V.4 ALTERNATIVAS DE EQUIPO, DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Y
POSIBILIDADES DE ADQUISICI~N.‘~
V.4.1 TORNILLO DOSIFICADOR
J La construcción es de acero, con una longitud de 6 m, y una capacidad de
alimentación de 5 kglhr.
V.4.2 TOLVA
J Construida de acero al carbón, reforzada con pintura epóxica
especialmente para granos.
V.4.3 CRIBA O ZARANDA
J La construcción es de acero al carbón con recubrimiento epóxico, en este
equipo el producto cae por gravedad separando las impurezas de mayor tamaño del grano.
V.4.4 CLASlFlCADORES A DISCOS ALVEOLADOS
CARACTER\STICAS:
J Clasifica el grano y semillas por el tamaño y forma de alveolo.
J
Los
discos son alveolados por ambas caras.J En el sistema que ocupa menos espacio para la misma capacidad.
J Facilidad de superposición hasta tres clasificadores.
J Construcción de hierro fundido y acero con rodamientos a bolas.
V.4.5 RECOLECTORES DE POLVO “CICLON”
Se usan en la industria en general para la eficiente limpieza del aire cargado de
polvo. Consisten en cuerpos cilíndricos que tiene la entrada del aire en forma de
espiral, dentro del cual tiene un tubo central de salida del aire limpio; a
continuación tiene atornillado el cuerpo cónico, que recoge el polvo desprendido sacándolo por la parte inferior.
El modelo SCC con dispositivo para circuito cerrado, se usa para lograr una mayor
eficiencia requiriendo los ciclones en serie; en este caso el aire entra primero al
ciclón modelo SC y la salida del aire de éste, se conecta con la entrada del modelo
SCC;
éste tiene además una salida de aire marginal, que recoge el aire polvoso que circula junto a la pared del cuerpo del cilindro, el cual en la cantidad deseada,controla por una válvula, se conduce de vuelta al tubo de entrada del primer ciclón,
La construcción es de /ámina de acero, laminada en frío, soldada eléctricamente.
VI PERSONAL NECESARIO: Ncmero, Posición, Sueldo,
Vl.1 ORGANIGRAMA DE LA PLANTA.
Consejo de administración Dirección General
Ventas y Compras
Laboratorio de Procesos v Diseño I. 11 v III
VI.2 PERSONAL NECESARIO
V1.2.1 Número, Posición y Sueldo
1
PERSONAL1
SUELDO ($/MES)1
Director General 131 O001
Gerente General1
15 600Contador
8 O00
Lic. en Administración
f 0 O00
1
(2) Ayudantes de ventas1
10 4001
(2) Secretaria Ejecutiva1
13 O00Secretaria
48 000
(3 ) Supervisores de planta (I.Q.)
Sueldo Mensual ($)
Personal
6 500
!
(30) Trabajadores /turno de almacén1
I20 O00(3) Operadores de humidificación
96 O00
(20) Obreros de empaquetado.
150 O00
(30) Personal de producción
10 500
1
(30) Cargadores de almacén.1
105 O001
(4) Choferes1
18 O00i(30) Personal de limpieza
I
I20 O00(2) Embarques
$ 8 344 O00
Total (MN.)
16 O00
(4) Control de calidad (1.Q)
8 400
Número de trabajadores
= 144
Sueldos/ aiio = $ 8 344 000.00 * 12
=
$ 1 O0 128 000.00Luhorutorio de Procesos v Diseño I. II v III
VI1 EVALUACIóN ECONOMICA DEL PROYECTO
V1I.f METODOS DE COMPARACldN DE PROYECTOS
(Rentabilidad)
Valor Actual Neto (VAN).
Valor Presente Neto (VPN).Un valor equivalente del proyecto tal que éste se diera en el presente.
Tasa Interna de Retorno (TIR).
Tasa de interés (TREMA) = Tasa de Rendimiento Mínima Atractiva.
= 18%
+ 20%(por riesgos imprevistos).
TIR
= Tasa Interna de Retorno
(rendimiento).Representa la tasa de interés que se gana sobre el saldo no recuperado de la inversión.VPN
=
-So +2
S*(1
+
T R E M ) ' (1)t=l
Donde:
O = Presente
n
= Periodo de tiempo
Vll.2 ESTlMAClÓN DE COSTOS
V11.2.11NVERS1ÓN TOTAL = Costo de capital fijo
+
capital de trabajo + capital deinicio (arranque).
CAPITAL DE TRABAJO
=
O.
15"lnversión totalCAPITAL DE INICIO =
O.
1 *Capital fijo.CAPITAL FIJO
=
Costos directos + costos indirectos.COSTOS DIRECTOS = Compra de equipo y maquinaria ( en el sitio).
COSTOS INDIRECTOS = gastos de instalación + contingencias.
CONTINGENCIAS = 0.20*costos directos.
GASTOS
DE
INSTALACIóN = 0.05"costos directosLaboratorio de Procesos y Diseño I, IIy 111
COSTO DE REFACCIONES = 0.1
5
costos de mantenimiento.= O. 15*0.04*capital
fijo.
COSTO DE MANUFACTURA = Costo directo de producción + cargos fijos +
OVHD de la planta ( Over head ).
COSTOS DIRECTOS DE PRODUCCIóN = Costos de materia prima + costo por
servicio + O.O46*capital fijo + 1.35*trabajo de mano de obra + 0.03 costo total de
producción.
CARGOS FIJOS = Impuestos locales (predial)
+
seguros+
rentas + Intereses= 0.03*capital fijo
OVHD de planta = 0.6*( costo por sueldo + supervisión + mantenimiento)
= O.G(costo
por sueldo + 0.2 costo por sueldo mano de obra + 0.04 capital fijo)=
= 0.72(costo por sueldo mano de obra) + 0.024capital fijo.
COSTO TOTAL DE PRODUCCIóN = Costo manufactura + gastos generales.
= 1.03(materia prima
+
servicios)=
2.13(coStO por sueldo, mano de obra)=
O. 103Capital fijo + 0.025lngresos por ventasV11.2.2 EVALUACIóN DEL PROYECTO
Ingresos por ventas 759200000
=
Inversión total =
FA11
$19574707.8
producción
$.
4
A
4
v
FA12
v
v
vFA14 Costos totales de
v
v
Laboratorio de Procesos
v
Diseño I. 11 v 111VPN
=
-759 200 O00 + 370003912+
370003912+
370003912+
370003912+(1
+
2)’
(1+
i)’ (1+
2>3 (1+
214
3700039 12Resolviendo la ecuación anterior: i
= 0.5
Se espera que en un plazo no mayor de 5 años, se recupere la inversión
realizada.
Si TIR
=
0.50>
TREMA = 0.38 Se acepta el proyecto.V11.2.3 POTENCIAL ECONÓMICO DEL PROCESO
P.E. = Ingresos por ventas
-
costos de materia prima.P.E. (%) = Ingreso por ventas
-
Costo materia primaCosto materia prima
*
100%Si P.E.(%)
>
150% entonces el proyecto es rentable.P.E. (%)
=
983 %Vll1.-SEGURIDAD E HIGIENE
VIII.1 PLAGAS Y ENFERMEDADES
Son muchas las plagas que pueden afectar al trigo ( y cereales en general) tales
como los chinches, gusanos, pulgas, etc. Algunas especie del genero Aelia y otros
del genero Euryguster, que comúnmente se llaman “garrapatillo”. En un país
caluroso como el nuestro es problemático, pues el insecto “pica” el grano del trigo e inyecta degradando el gluten. Un tercio de la producción mundial es atacada por insectos durante su almacenamiento.
Vlll.2 ALMACENAMIENTO
Exige un control con una serie de parámetros muy importantes para su
mantenimiento de las buenas condiciones del grano.
Estos parámetros son la humedad, la temperatura, las bacterias,
los
hongos y losLaboratorio de Procesos y Diseño I, I l y III
Manteniendo unas condiciones de temperatura inferiores a
los
20"C
con menosde un 12% de humedad se controla la respiración del grano se evita el crecimiento
de hongos y de insectos.
El grano, sin embargo, al ser una materia viva, pierde peso durante tiempo de
almacenaje por efecto de su propio metabolismo.
Vlll.3 RUIDO (AREA DE CRIBADO)
El ruido se genera en las plantas de cribado por el impacto del material de
alimentación sobre la superficie de las cribas. El mecanismo motriz también
genera ruido. La plataforma de hules y
los
recubrimientos de hule, pueden reduciren forma sustancial, el ruido del impacto de la alimentación, con el beneficio
adicional de una vida más largas de las plataformas. El ruido de
los
mecanismosrnotrices se puede reducir al encerrar el mecanismo en una caja o mediante la
adición de material a las placas de
los
lados, para amortiguar el ruido.Dependiendo de
los
materiales de la alimentación, el polvo generado en laoperación de cribado puede ser peligroso debido a los riesgos de explosión.
V711.4 EXPLOSION POR POLVOS
Polvos combustibles, dispersos en el aire que al quemarse explotan, debido a una combustión muy violenta. Se desencadena el efecto en serie, la explosión inicial
produce la agitación de polvos acumulados en otras secciones de la planta, generándose explosiones secundarias.
Las velocidades de reacción y de aumento de presión son menores, que las que
los líquidos y gases, pero ocasionalmente la energía generada, (impulso) es
mayor.
Vlll.5 CONDICIONES PARA LA GENERACIóN DE POLVOS EXPLOSIVOS.
J Concentración de polvos dentro del rango explosivo.
J Una fuente externa de ignición.
J La combustión ocurre en un volumen confinado.
Vlll.6 FUENTES DE IGNlClON
J
J
J J J J
Llamas abiertas. Superficies calientes. Electricidad estática. Arcos eléctricos.
Fumar.
Laboratorio de Procesos y Diseño I, II y III
En una planta procesadora de trigo, los lugares donde se pueden llevar acabo una
explosión por polvos son
los
siguientes lugares:J
J
J
Operacion de molienda: Mezclas de polvos en el interior del molino y polvo acumulado en exterior.
Operaciones con granos: Transporte, elevación, filtración y ensilado, se produce polvo que se dispersa en el aire.
Transporte Neumático: Operaciones de captación de polvos y de sustancias que se van desmenuzando.
Vlll.7
PARAMETROS
DE LOS POLVOS EXPLOSIVOSJ Tamaño: Menor que 4 micrones, (menor que
0.4
mm) J Concentración: Nivel inferior:30
-
60 gr /m3Nivel superior: 2
-
6 Kg /m3J Indice de explosividad: Es una medida del tipo de la explosión. J Otros: Energía de ignición, concentración de oxigeno, humedad.
Vlll.8 INDICE DE EXPLOSIWDAD
lndice de Explosividad
Fuerte
1.0
-
10Moderada
0.1
-
1.0Débil
c 0.1
Tipo de Explosión
Muy fuerte
>I
o
índice de Explosividad = Sensibilidad Explosiva * Gravedad Explosiva
El índice de explosividad de la harina de trigo es:
Producto
97
50
~ 4.1
Harina de trigo
Presidn (Lb.) gr/m3
lndice Explosivo
La presencia constante de polvos constituye una atmósfera explosiva, por lo que
los
sistemas eléctricos deben cumplir las siguientes normas:J Motores con cubiertas que eviten la entrada de polvos.
J Los aparatos de iluminación, interruptores, fusibles, etc., deben estar en
J La temperatura máxima de
los
equipos adyacentes no deben exceder decajas que impidan la ignición de los polvos.
Luborutorio de Procesos y Diseño I, I¡ y III
Vlll.9 PREVENCIÓN DE EXPLOSIONES DE POLVO
J Ignición: Eliminación de fuentes de ignición.
J Hemeticidad: Utilización de equipos herméticos.
J Succión Interna: de polvos y envío a colectores de polvos.
J Succión Externa: Limpieza frecuente.
J Disefio Adecuado: Superficies con ángulos > 60", para favorecer deslizamiento del polvo.
J Inertización: Reemplazo parcial de oxigeno por gases inertes, (nitrógeno o
dióxido de carbono. Disolución del polvo carbonoso con 65% de caliza).
J Supresión: Existen sistemas de supresión de la explosión, los que utilizan
sensores, que en milisegundos pueden detectar una explosión incipiente y
suprimirla.
Laboratorio de Procesos y Disefio I, N y III
BlBLlOGRAFíA
Calderas Tecnovap, Arroyo Tlaloc 15, Estrella Sur, Iztapalapa, México, D.F.
Econotecnia Agrícola, Situación de la Agricultura Nacional en 1980, y algunas consideraciones sobre el mercado internacional.
Equipos y Transportadoras Nacionales, S.A., Callejón Hidalgo No.42, Barrio San Miguel, lztapalapa México, D.F.
FELDER R., Rosseau R. Principios Básicos de los Procesos Quimicos,
Editorial El manual moderno. México 1981.
FOUST, S., Alan. Principios de Operaciones Unitarias. ED. CECSA, México
1997.
GRANT E.L., lreson W.G. Principios de lngeniería Económica. 28. ED.
CECSA. México 1989.
GEANKOPLIS, Christie. J. Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias.
ED. C.E.C.S.A. (1982).
lndustrial Filter & Pump MFG.
CO,
5900 OGDEN AVE. CICERO, IL 60804INEGI. XI1 Censo Ejidal. Resultados definitivos.
(IO) INEGI, Manual de Estadística Básica del Estado de Guanajuato, INEGI 2001.
(1 I ) lnsumos, Agrícolas, Precio Promedio de Ventas, 1995, Secretaría de
Agricultura, Ganadería y Desarrollo Social Centro Estadístico Agropecuario.
Laboratorio de Procesos y Diseiio I, II y - III
(13) Maquinaria Morros, S.A. de C.V. Disefio y Fabricación de Maquinaria para el
Procesamiento de Granos y otros Procesos Industriales.
(I 4) Mc. CABE, J.C. SMITH.,
P.
Harriott, Operaciones Básicas de IngenieríaQuímica, ED. McGraw-Hill./interamericana de España. España (I 991).
(15) PERRY'S. Chemical Engineer's Handbook, sixth edition. Ed. Mc Graw-
Hill./lnt. ED. (1 984).
(16) SAGAR. Anuario Estadístico de la Producción Agrícola de los Estados Unidos Mexicanos, 199 7.
(1 7 ) SAGAR. Serie Estadística de Producción y Comercializacii5n de Trigo, 1987- 1993.
(I 8) SYCSA. Silos y Camiones, Equipos y Transporte a Granel, Pachuca Hidalgo.
(19) Tecnología de los Alimentos; Industria y Mercado, Moviendo a la industria del
trigo. Vol. 35 Núm. 02, febrero 2000.
(20) TREYBAL, ROBERT. E. Operaciones de Transferencia de Masa. ED.
Laboratorio de Procesos y Iliseño I, I1 y III
APÉNDICE A
Comportamiento de las curvas para la operación de secado del 25 al 16% de humedad.
C u r v a d e s e c a d o e n l e c h o f l u i d i z a d o
Grhfica Al. Curvas de secado en lecho Ruidizado.
C u r v a d e s e c a d o
O 5 1 0 15 2 0 25 30 35 4 0 4 5 50 5 5 60 6 5
Tiempo (min)
Laboratorio de Procesos v Diseso I. II v III
C u r v a d e s e c a d o e n l e c h o f l u í d i z a d o
T i e m P O ( m i n )
Grhfica A3. Curva de secado de trigo utilizando lecho fluidizado a 60°C. (experimento 3).
Se realizaron tres pruebas para determinar el tiempo de secado.
Como se puede observar en las gráficas anteriores, a un tiempo de 30 min de
secado se alcanza el 16% de humedad en base seca.
Esto se puede observar en la gráfica A3, que es
la
representativa de la operaciónLuborutorio de Procesos y I>iseño I, I/ y III
APÉNDICE B
Curvas de humidificación.
Se realizaron tres pruebas a diferentes tiempos de reposo.
16 14
12
10 8
6 4
2
O
Curva de humidificación,
3 hr. de reposo
O 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Tiempo (min.)
Gráfica B l . Curva de humidificación de trigo, 3 h De reposo.
Curva
de
humidificación
24
hr.
de
reposo
O
20
4060
80
l o o
120
1 4 0
1 6 0
Tinpo
(mín.)
Laboratorio de Procesos y Diseño I, IIy 111
18 16 14 12 10
8
6
4
2
O
Curva de humidificacidn de trigo
O 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Tiempo (min)
Gráfica 83. Curva de humidificación, 24 h de reposo.
Las gráficas anteriores muestran, que es necesario un periodo de reposo de 24 hr