Análisis termodinámico del proceso real de extracción de aceite de Palma Africana

Abstract

En este estudio se estimaron las irreversibilidades del proceso de extracción de aceite de palma africana llevado a cabo en la planta real ubicada en el municipio de San Alberto (Cesar). Esto se hizo con el fin de identificar la localización y magnitud de los principales sumideros de exergía (relacionados con mayores pérdidas de energía útil) en el proceso mediante el uso de la primera y segunda ley de la termodinámica. Además, con los resultados encontrados es posible implementar futuras mejoras en dichas etapas con el fin de hacer más eficiente el proceso de extracción de aceite. La metodología llevada a cabo se desarrolló en 3 pasos: primero, se realizó la simulación del proceso en el cual entran 30.000 kg/h de racimos de fruto fresco y son sometidos mediante efectos de presión y temperatura a las etapas de esterilización, desfrutamiento, digestión, prensado, clarificación y secado, para obtener un total de aceite extraído de 6.756 kg/h, con la ayuda del simulador Aspen Plus 2006.5TM. Posteriormente, se realizaron los balances de energía, entropía y exergía para estimar las irreversibilidades durante el proceso, las cuales fueron de 993,1 GJ/h. También se identificó que el prensado y la digestión son las etapas que presentan las mayores pérdidas exergéticas con un valor de 388,7 y 225,7 GJ/h respectivamente. Se calcularon las eficiencias exergéticas para cada etapa del proceso, entre las cuales sobresalieron el secado con un 99% y la clarificación con un 97%. Finalmente, se compararon los valores obtenidos mediante el teorema de Gouy-Stodola con los resultados del balance exergético, encontrándose un alto grado de precisión entre ellos.

Abstract: In this work, the irreversibilities of african palm oil extraction process, that takes place in a real extraction plant on San Alberto (Cesar), was estimated. This was done in order to identify the location and magnitude of the main sinks of exergy (related to the highest losses of useful energy) in the process by using the first and second law of thermodynamics; Besides, with the found results it is possible the implementation of future improvements at those stages in order to make more efficient the extraction process. The methodology undertaken was developed in 3 steps: First of all, 30.000 kg/h of fresh fruit bunches enter the process and they are submitted under pressure and temperature effects in the stages of sterilization, stripping or threshing, digestion, pressing, clarification and drying to obtain a total of 6.756 kg/h of extracted oil, it was simulated using Aspen Plus 2006.5™. After that, energy, entropy and exergy balances were done to estimate the irreversibilities through the process, equal to 993,1 GJ/h. Additionally, it was identified that pressing and digestion steps have the highest exergy losses with values of 388,7 and 225,7 GJ/h respectively. Subsequently, exergy efficiency was calculated for each stage in the process, in which drying with 99% and clarification with 97%, were the most outstanding results. Finally, the values obtained by the Gouy-Stodola theorem were compared with the results of the exergy balance, finding a high degree of accuracy between them.