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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Asignación Procesual 3 - 4 Materia: PROCESOS INDUSTRIALES Grupo: Hiper Destiladores 9 Integrantes: ▪ ▪ ▪ ▪
SÁNCHEZ BAQUE MIGUEL ANGEL CASTRO ORDOÑEZ PAUL EZEQUIEL BALCAZAR ALBÁN MIKE ANTHONY MALAVE SÁNCHEZ STEVEN RAFAEL
Curso: 6-2 Ind.
Catedrático: Ing Harry Reyes Venegas, MSc
Año Lectivo 2022-2023 (II ciclo)
ASIGNACIÓN PROCESUAL 3 – 4 Objetivo Instruccional: Al término de la clase el estudiante será capaz Elaborar una tabla con las especificaciones del proceso (*) (arranque, operación, parada) de destilación de mosto de malta para el mejoramiento de la gestión de la producción de Whisky/Ron (Escoses) utilizando el protocolo de Geankapolis. Nota (*): las variables críticas de operación por ejemplo temperatura, presión, flujo, entalpia, etc.
TALLER 1. Trabajar el siguiente video de la elaboración de Whisky: https://www.youtube.com/watch?v=blB9xZH2Ohg https://www.youtube.com/watch?v=AkakmfVnpaU https://www.youtube.com/watch?v=lRrInC4y2Cw https://www.youtube.com/watch?v=PXInC2SK2I8
Elaborado por estudiantes: https://www.youtube.com/watch?v=GhyqtqccN9c
El video de nuestra elección fue el primero: https://www.youtube.com/watch?v=blB9xZH2Ohg Sobre la destilación de Whisky 2013
2. Realizar el balance de materia y de energía en el destilador mostrado en el video: Siga los siguientes pasos: (3 puntos) -
Hacer un diagrama de bloques y de ingeniería de proceso de producción de whisky/ Ron/ de acuerdo con las instrucciones del tutor utilizando el software Microsoft Visio-2016.
-
DIAGRAMA DE OPERACIONES (WHISKY DE GRANO)
-
Deduzca a partir del video y de búsquedas en internet los datos necesarios para elaborar el balance de materia y energía. Para la elaboración del whisky se pasan por varias etapas, una de ellas la destilación, en donde en una columna se alimenta (F) con 1000 kg/h de una mezcla de etanol-agua, la cual contiene 35% de etanol. Se quiere obtener una destilación (D) del 85% de etanol. La composición del residuo (W) es 5% de etanol. Datos adicionales: o La solución se calentó a 80 C en la destilación logrando que el alcohol se separe del agua debido a que este se evapora a menor temperatura que el agua. o Se utilizará una relación de reflujo de 3.5 kg por 1 kg de producto. o La entalpía promedio de la mezcla es 393 kJ/kg
V
T1=25 T2=80 L
F=1000 kg/h
-
Elegir base de cálculo. 𝐵𝑎𝑠𝑒 𝑑𝑒 𝑐á𝑙𝑐𝑢𝑙𝑜 = 1000 𝑘𝑔/ℎ
-
Realizar el balance de materia. Balance global 𝐹=𝐷+𝑊 𝑘ℎ =𝐷+𝑊
1000 ℎ Balance parcial
𝐹(0,35) = 𝐷(0,85) + 𝑊(0,05) 1000(0,35) = 𝐷(0,85) + 𝑊(0,05) 350 = 0,85𝐷 + 0,05𝑊
Sistema de ecuaciones: 𝐷 = 1000 − 𝑊 350 = 0,85(1000 − 𝑊) + 0,05𝑊 350 = 850 − 0,85𝑊 + 0,05𝑊 350 − 850 = −0,85𝑊 + 0,05𝑊 −500 = −0,8𝑊 𝑾 = 𝟔𝟐𝟓 𝒌𝒈/𝒉 𝑫 = 𝟏𝟎𝟎𝟎 − 𝟔𝟐𝟓 = 𝟑𝟕𝟓 𝒌𝒈/𝒉 Relación de reflujo
Balance de materia del condensador
Calor latente de condensación 𝑄̇ = 𝑉𝜆𝑝𝑟𝑜𝑚 Calor sensible 𝑄̇ = 𝑚𝐶𝑝(𝑇2 − 𝑇1)
-
Balance de energía 𝑄𝑐𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 = 𝑄𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑉𝜆𝑝𝑟𝑜𝑚 = 𝑚̇ 𝐶𝑝(𝑇2 − 𝑇1)
El flujo volumétrico
Establecer los índices de rendimiento, conversión de la materia prima en producto terminado, cumplimiento de balance de materia, cumplimiento del estándar de producción.
𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑹𝒆𝒏𝒅𝒊𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 = 𝑀𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑎
R=
= 0,4 𝑘𝑔
Siga los siguientes pasos para elaborar tabla de las variables del proceso (7 puntos) - Elaborar un cuadro con todas las variables, flujo de entrada y salida de materia y energía para la operación del destilador junto con el diagrama de proceso de ingeniería conceptual, debe incluir los valores (Rangos) de operación
Alambique utilizado para el proceso de destilación del Whisky Alimentación Propiedades
Estándar
Rango de Operaciones
Flujo (kg/h)
1000 kg/h
950 - 1050
Temperatura (°C)
25°
20° – 30°
Nivel (%)
50%
45% - 55%
Condensador Propiedades
Estándar
Rango de Operaciones
Flujo (kg/h)
350
300 - 450
Temperatura (°C)
80°
60° – 100°
Nivel (%)
50%
45% - 55%
Entalpía (Kcal/h)
608
606
Liste los pasos para arrancar, operar y parar la columna de destilación que usted selecciono. • • • • • •
Se verifica que la columna se encuentre vacía. Se llena a la mitad de la columna. Se abre válvulas de refrigeración ingresando vapor de forma gradual. Se controla la presión de la columna. Se abre el reflujo total hasta un 50%. Se alimenta a la columna cuando encuentre su estado estacionario.
-
• •
Liste los principales problemas que se podrían presentar en su columna y las soluciones que se deben aplicar.
Se pueden presentar incrustaciones como suciedad en los platos del destilador, se debe realizar mantenimiento mes s mes y verificar el funcionamiento del mismo, Se pueden presentar sequedad en el destilador o rebosar los limites de agua, para ello se debe aplicar los sensores de nivel en la alimentación del destilador.
3 y 4. Resultados. Síntesis de 60 palabras (introducción, desarrollo, conclusión y recomendación): propuesta para establecer un sistema de control de proceso. Proceso de elaboración del whisky 2013 utilizando los respectivos diagramas de proceso, datos y variables intervenidas lo cual arroja resultados acordes a los datos planteados, para un control eficiente de este proceso es examinar la materia prima que este en buen estado luego verificar que el proceso de preparación sea normal y a su vez que el resultado (whisky) tenga la consistencia adecuada se recomienda seguir el mismo proceso minuciosamente para obtener una producción exitosa.
- ¿El control de materiales y energía es importante en la economía del proceso debido a que su naturaleza es diferente para cada tipo de proceso? ¿Por qué? Si, por ende, la empresa lo que busca es economizar recursos (materia prima, energía, mano de obra, etc.) todo esto lo realiza mediante gestiones de procesos entonces la importancia del control de materiales y energía está basada en que todo lo que compras, consumes o utilizas y esto es equivalente a dinero invertido y claro esto se ve reflejado en el tipo de proceso y producción que se tenga por ello, un control adecuado es necesario para producir más utilizando menos recursos.
- ¿Qué indicador sería el más eficiente para la gestión de materia y energía? Sin duda alguna desde mi punto de vista el indicador más eficiente para la gestión de materia y energía es el de Rendimiento, debido a que con este indicador en la gestión de materia obtenemos la cantidad de producto obtenido respecto a cantidad de materia que entra, lo mismo sucede con la energía, que cantidad de energía se necesita para realizar ese procedimiento.
- ¿Porque es importante las tablas de especificaciones del proceso, los pasos de operación y los listados de problemas y sus soluciones? Las tablas de especificaciones son muy importantes porque en él se encuentras las variables que intervienen en un sistema de destilación, esto se da de acuerdo al proceso que se realice en las que se incluyen la alimentación, condensador y el rehervidor, los pasos principales son los balances que se realizan tanto de materia como energía para establecer las condiciones en la que opera, además los posibles problemas que obtienen en el control del proceso y posterior dar soluciones, todas estas características son muy importantes para tener un control total del sistema y la producción fluya de una manera adecuada.
¿Porque es importante un diagrama de proceso?, ¿Para qué sirve? El diagrama de proceso es importante gracias a esta representación gráfica tenemos una mejor compresión del proceso al tratarse de gráficos, y se resume en una ilustración, si tenemos en cuenta un proceso puede contener mucha información que ocuparía algunas páginas. ya que es una herramienta fundamental. Nos sirve como ayuda identificando los problemas y conocer en el lugar que surgen, lo que nos facilita mejor el proceso donde es necesario, también nos puede ayudar como herramienta para la capacitación de nuevos empleados y continua formación de aquellos que forman parte del proceso.
- ¿Como usa un ingeniero industrial este diagrama? Un Ingeniero Industrial lo usa para poder analizar el proceso de operaciones y poder evitar errores al momento de elaborar el producto, también se puede encontrar mejoras al procedimiento de tiempos, materiales, e inspecciones al momento de pasar en cada punto de su procesamiento. - ¿Como se formula un modelo matemático? Se emplea cuando la función objetivo y las restricciones del modelo se pueden expresar en forma cuantitativa o matemática como funciones de las variables de decisión.
En términos generales el proceso de elaboración de un modelo matemático es el siguiente: Encontrar un fenómeno o problema. Formular un modelo con elementos de matemáticas representando el problema elegido identificando las variables relevantes (dependientes e independientes). Establecer hipótesis y un método de prueba de su veracidad. Aplicar los conocimientos matemáticos para resolver el modelo y hacer predicciones si es necesario. Hacer comparaciones de los datos obtenidos con datos reales. Si los resultados no se ajustan a lo esperado, ir ajustando el modelo matemático.
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