balande ce energia final corregido

5/24/2018 Balande Ce Energia Final Corregido

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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA PROCESO PRODUCTIVOFACULTAD DE CIENCIAS Cerveza

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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

BALANCE DE ENERGIA EN EL PROCESO PRODUCTIVO DE CERVEZA RED ALE EN LA EMPRESA

BARBARIAN

CURSO : Procesos Industriales

GRUPO : F

PROFESOR : Edson Morales

GRUPO N : 5

ALUMNOS CODIGOS

Alfaro Goicochea Cindy 20100111

Aguilar Ramrez, Mara Fernanda 20090106

Aguilar Torres, Alonso 20100110

Retamozo Fernndez, Mara Gladys 20100481

Ruiz Menndez, Amparo 20100130

Vallenas Arvalo, Amzy 20100132

2013-II


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OBJETIVO GENERAL:

Realizar el Balance de energa de la produccin de cerveza artesanal Red Ale, en la

empresa Cervecera Barbarian S.A.C. situada en el distrito de Huachipa, Lurigancho, Lima,Per.

OBJETIVOS ESPECFICOS:

Calcular el consumo de energa de cada uno de los procesos u operaciones unitarias quese llevan a cabo en la fabricacin de la cerveza Red Ale en la empresa Barbarian S.A.C.

Especificar las categoras de los sistemas abierto o cerrado en cada operacin unitariadurante la produccin de cerveza Red Ale de la empresa Cervecera Barbarian S.A.C.

Determinar el mayor consumo de energa en el proceso de elaboracin de la cerveza

Red Ale en empresa Barbarian S.A.C.

PROCESO DE ELABORACIN DE CERVEZA ARTESANAL - FLUJOGRAMA

RECEPCIN DE MATERIAS PRIMAS

PESADO

MOLIENDA

CALENTAMIENTO DE AGUA

MACERACION

COCCION

SEPARACION

SHOK TERMICA

FERMENTACION

FILTRACION

ENVASADO

ENCHAPADO Y ETIQUETADO


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BALANCE DE ENERGIA DEL PROCESO DE ELABORACION DE CERVEZA RED ALE

1. Descripcin de la maquinaria utilizada y balance de energa en cada operacin unitaria.1.1 Balanza de pesadoEl primer paso en la produccin de la cerveza Red Ale es el pesado de

la malta importada

Descripcin de equipo:

- Base del arrabio, plataforma y sistema rugosos de la

palanca

- Capacidad: 50KG/100 KG

- Cuatro ruedas permiten el movimiento fcil

- Balanza elctrica.

El sistema consta de una balanza y la malta y otros insumos que ingresan y salen del proceso.

Es un sistema abierto, por ello debe satisfacer la siguiente ecuacin general:

- El sistema no tiene aceleracin: = 0- En el sistema no se dan reacciones y no hay cambio de temperatura: - El sistema no se desplaza verticalmente: = 0- No existe diferencia de temperatura entre el sistema y sus alrededores:

Entonces:

La nica fuente de energa en el sistema es el trabajo aportado por la balanza.

Calculando el :

Malta PESADO Malta pesada

Q emitido (w)

Energa (w)


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El clculo de trabajo se realiz utilizando la potencia de la balanza y el tiempo de uso durante unmes de produccin.Sabiendo que el tiempo de trabajo es de 4 horas por mes.Datos:Voltaje: 0.035

Amperio: 220Tiempo de uso= 4horas

Potencia = Amperio * Voltaje= 0.035 *220= 7.7 watts= 0.0077 Kwatts .

Entonces es el trabajo que ha aportado la balanza para el pesado de losinsumos.

1.2 MoliendaEn esta etapa se trabaja con un molino, con el fin de exponer

la enzima para la maceracin.


- Material de acero inoxidable

- Capacidad : 4KG ( 64 KG/h)

- Motor con 0.5 hp y 0.37 Kwatts

- Molienda elctrica

El sistema consta de un molino y la malta que ingresan y salen del proceso. Es un sistema

abierto por ello debe satisfacer la siguiente ecuacin general:



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Entonces:

.

Para este proceso solo se ha tomado en cuenta el consumo elctrico del equipo. Ya que lasespecificaciones mecnicas del equipo resultan vuelven muy complejos los clculos.

Segn los datos tomados del balance de masa realizad, la cantidad de granos de malta que

ingresa al molino al mes es de 1248 kg. Adems segn lo consultado con el personal de la

empresa, cada vez que se utiliza el molino el proceso dura alrededor de 1.5 horas por molienda.

Teniendo en cuenta que se realizan 8 lotes al mes y que en cada lote se realizan 3 moliendas el

tiempo total de utilizacin del molino ser:

Segn el fabricante el molino de martillo tiene una potencia de 0.5HP, teniendo en cuenta que1HP=0.75KW la potencia sera 0.375kw.

Tomando en cuenta la capacidad mxima del molino segn el fabricante el tiempo ptimo de

utilizacin para triturar la cantidad de malta necesaria sera de:

Y el consumo correspondiente para este tiempo sera de:

1.3 Calentamiento del aguaEsta operacin se realiza con el propsito de calentar el agua, la cual ser necesaria para la

maceracin.

Malta pesada MOLIDO Malta molida

Q emitido (w)

Energa (w)


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Descripcin de equipo

Figura N1 Tomada por: Alfaro Cindy


- Gas GLP ( Butano y propano)

El sistema consta de una olla y agua. Es un sistema cerrado por ello debe satisfacer la siguiente

ecuacin general:

- El sistema no tiene aceleracin: = 0- En el sistema no se dan reacciones pero si hay cambio de temperatura:

- El sistema no se desplaza verticalmente: = 0- El sistema no realiza trabajo = 0

Entonces:

Calculo de U:

La variacin energa interna (U), va a ser igual a la energa que se requiere para elevarla solucin de 25C a 68C

CALENTAMIENTO

DE AGUA

Q(+)Agua

Agua

Gas licuado 40 Kg

16 Kg de Butano

24 Kg de propano


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Cvagua= Xagua* Cvagua

Q = U

Q =

Se transfiere KJ de energa al sistema en forma de calor, esto es para elproceso realizado en una olla al vapor con agua de masa de 5280 Kg.

Clculo de la eficiencia del combustible utilizado

Para calentar la olla a presin se utiliza GLP que en promedio es 40 Kg por mes.El proceso de calentamiento dura 4 .5 Horas, entonces para hallar el calor producido que es elcalor ganado por la masa para elevar su temperatura de temperatura ambiente 25 a 68C.

- El gas utilizado es GLP:GLP Composicin

Butano 40%

Propano 60%

Se utiliza 40 Kg de GLP: 16 Kg de Butano

Datos:24 Kg de propano

Reacciones de combustin:C3H8 +5O2 3CO2 + 4H2O

C4H10 + O2 4CO2 + 5H2O

Densidad del GLP es


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Tabla de Energa Liberada segn Componentes del GLP

COMPONENTES

DEL GLP

FRACCI

N

MASA

GLP(Kg/mes)

CALOR DE

COMBUSTIN

(KJ/mol)

MASA (g/mol) CALOR DE COMBUSTIN

(KJ/Kg)

ENERGA

LIBERADA(MJ)

C3H8 0.6 24 -2220 44 -50450 -1210.8

C4H10 0.4 16 -2878.5 58 -49629.3 -794.07

TOTAL 1 40 -2483.4 -49KJ/g(-49MJ/Kg) -2004.87

Cuadro N1 Fuente: Elaboracin Propia

Los datos de calor de combustin para cada una de las especies fueron obtenidas de las tablas(B1) de Felder:

Q glp= -2004.87

Q glp es el calor que libera la combustin del propano mensualmente

Q agua= = MQ aguaes el calor que ha sido aprovechado por el sistema.= M

1.4 Bombeo de traspaso a la olla de maceracinBomba especfica de movimiento del agua caliente hasta la segunda olla, donde se dar paso alproceso de maceracin. Antiguamente se vertan el contenido de una olla a otra de manera

manual, hoy han sido sustituidas por las actuales bombas con motor; estas deben tener el

marcado CE y cumplir con la normativa vigente, o estar puestas en conformidad.

-Primer trasiego: 18 horas (despus de calentar el agua hasta 68C) al ao

Ficha tcnica

- Nombre: BOMBA (V. Monofsica 220 V)- Bomba de flujo reversible. Estn construidas para ir en los dos sentidos de giro y

pueden realizar alternativamente las funciones de aspiracin e impulsin del lquido

que trasiegue.

- Con 0.5 Hp y 220 V- Se utiliza 1.5 horas por lote = 18 horas (Prendido)/mes


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-Figura N2 Tomada por: Alfaro Cindy

Balance de energa en el primer trasiego:

a. Segn la ficha tcnica:0.375 KW*18 h= 6.75 KW al aob. Real/ calculado:

Base de clculo:

De la primera olla, donde se calent el agua hasta 68C, se bombean 5279.86 L de agua a la

segunda olla (donde se proceder a la maceracin).

Se sabe que en esta etapa el agua tiene una densidad de 1000 kg/m3

5279.86 L y 18 horas de funcionamiento de la bomba sern la base clculo del balance deenerga del primer trasiego.

El balance de energa es:

Dnde:

Ek= Variacin de energa cintica

Ep= Variacin de energa potencialU = Variacin de energa interna

Q = Calor

W = Trabajo

Simplificando el balance de energa:

- m= 5279.86 Kg- es casi igual o tiende a cero porque V1V2. Debido a que los dimetros de

entrada y salida del flujo son iguales y los volmenes de entradas y salidas son

iguales, por lo tanto la velocidad de flujo volumtrico de ambos sern iguales.

- Si hay cambios de altura del punto final con respecto al punto inicial


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- =0. No hay cambios de temperatura- Q = 0: Porque el sistema y sus alrededores estn a la misma temperatura

Fuente: Elaboracin Propia

Entonces, el balance de energa:

=mg= (5279.86 kilogramos de agua)(9.81m2/s2)(1.2 m)= 62.15451 KJ

La potencia empleada en una hora de funcionamiento de la bomba:

P=W/t= 62154.51 KJ/ 3600seg = 0.0173 KWh

Agua

caliente

Olla para la

maceracin

5 cm

Masa 2 = m

= 1.2 m

5 cm


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1.5 MaceracinEsta operacin se realiza con el propsito extraer los azucares de la malata debido al contacto

con el agua caliente, la cual necesaria para la

maceracin.



Figura N 3 Tomada por: Ruiz Amparo

1247.8 kilogramos de malta molida proveniente de la molienda.

5279.86 L Agua calentada a 68 0C

El sistema consta de una olla, agua caliente y malta. Es un sistema cerrado por ello debe

satisfacer la siguiente ecuacin general:

El sistema no tiene aceleracin: EK= 0

El sistema no se desplaza verticalmente: EP= 0

En sistema no hay presencia de piezas mviles, ni paso de corriente elctrica:

W = 0

Entonces:

Q = U

Calculo de U:

5279.86 L

MostoMACERACION

Malta

1247.8Kg5030.3 L.

Agua

Densidad: 1,050 g/ml

Q (+)


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Datos: Composicin del mosto = 87 % agua y 13% carbohidratos

Para el clculo del Cv mezcla, se tomaron los datos de las capacidades calorficas de cada

uno de los componentes de la mezcla.

Componente Cv( KJ/ Kg K) Masa(Kg)

Azucares (Carbohidratos) 1.48 686.63595

Agua 4.18 4595.17905


Cvmezcla= Xcarbohidratos* Cvcarbohidratos+Xagua* Cvagua

Cvmezcla= 0.13 * 1.48

+ 0.83 * 4.18

Cvmezcla= 3.66

1.6 Bombeo de traspaso de la olla de maceracin a la olla de coccin.

-segundo trasiego: 4 horas (despus de permanecer 1 hr el agua a 68C y la malta) alao

Balance de energa en el primer trasiego:

Segn la ficha tcnica:0.375 KW*18 h= 6.75 KW al ao

Real/ calculado:

Base de clculo:

De la segunda olla, donde se mantuvo contacto entre el agua a 68C y la malta, se bombean

5030.3L de mosto (Agua + malta) a la segunda olla (donde se proceder a la coccin).

Se sabe que en esta etapa el agua tiene una densidad de 1000 kg/m3

5030.3L de mosto y 18 horas de funcionamiento de la bomba sern la base clculo del balance

de energa del primer trasiego.

El balance de energa es:


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Dnde:


Ep= Variacin de energa potencialU = Variacin de energa interna

Q = Calor

W = Trabajo

Simplificando el balance de energa:

- m= 5281.815 Kg- es casi igual o tiende a cero porque V1V2. Debido a que los dimetros de

entrada y salida del flujo son iguales y los volmenes de entradas y salidas son

iguales, por lo tanto la velocidad de flujo volumtrico de ambos sern iguales.

- Si hay cambios de altura del punto final con respecto al punto inicial- =0. No hay cambios de temperatura- Q = 0: Porque el sistema y sus alrededores estn a la misma temperatura

Figura N4 Tomada por: Vallenas Amzy

Figura N5 Fuente : Elaboracin Propia


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Entonces, el balance de energa:

=mg

= (5281.815 kilogramos de agua/mes)(9.81m2/s2)(1.2 m)= 62.1775 kJ/mes

Potencia Real =

Calculo de la eficiencia en el primer trasiego:

Dato Potencia Horas de trabajo/al mes Consumo de energa kJ /mes

Ficha Tcnica 375 W 432 583200

Real (calculado) 0.04 W 432 62.1775


1.7 CoccinEn esta etapa se lupuliza el mosto hirviendo lpulo por 90 min, Consiste en poner el mosto a

ebullicin en un caldero e controlndolo. Cuando alcanza por primera vez un hervor vigoroso

verter la primera cuota de lpulo para darle el amargor, despus de 75 min se aade la segunda

cuota de lpulo que le dar el sabor, a los 90 min apagar el caldero y aadir la tercera cuota de

lpulo que le dar el aroma. Se deja reposar de 15 a 30 min con la tapa puesta para que

sedimenten todas las partculas, procedemos a recogerlo en el fermentador.

Figura N 6 Tomada por: Cindy Alfaro




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El sistema consta de una olla a presin y la solucin de mosto a procesar con el lpulo

que ingresa y que tiene como lmite su superficie externa, por ello es un flujo cerrado

por lo cual debe satisfacer la siguiente ecuacin general:

U + EK + EP= QW

El sistema no tiene aceleracin: EK= 0

El sistema no se desplaza verticalmente: EP= 0

En sistema no hay presencia de piezas mviles, ni paso de corriente elctrica:

W = 0

Entonces:

Q = U

Calculo de U:

Par el clculo de la U primero se consider que al agregar al lpulo al mosto en el

sistema se debi elevar la temperatura, hasta alcanzar los 100C y a partir de entonces

poder absorber los aceites esenciales que le darn color y sabor a la cerveza. Este

proceso se realiza durante 90 minutos.

Para calcular el cv de la masa del sistema se realiz el clculo a partir de los Cv de suscomponentes de la manera siguiente:

Cv mezcla0

Componente Cv( KJ/ Kg K) Masa(Kg)

Azucares (Carbohidratos) 1.48 686.63595

Agua 4.18 4595.17905


Cvmezcla= Xcarbohidratos* Cvcarbohidratos+Xagua* Cvagua

Cvmezcla= 0.13 * 1.48

+ 0.83 * 4.18

Cvmezcla= 3.66

Cv del lpulo ( Aceites esenciales) :


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cido alfa C18H30O2 PM: 278 g/mol

Componentes Cv (KJ/K Kg) Fraccin

C 1.48*10-3 0.78

H 14.34 0.11

O 0.92 0.11


CvAcido= 0.78*1.48*10-3

+ 0.11*14.34

+ 0.11*0.92

CvAcido= 1.68

Cv de la mezcla

Cv de la mezcla para 5263.22 Kg

Componentes Cv (KJ/K Kg) fraccin

Carbohidratos 1.48 0.1393

Agua 4.18 0.86

cido alfa 1.68 0.0007


Cvmezcla= 0.1393*1.48

+ 0.86*4.18

+ 0.0007*1.68

CvMezcla= 3.8

Entonces:


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Clculo de la eficiencia del combustible utilizado

Para calentar la olla a presin se utiliza GLP que en promedio es 126.67 Kg por mes.El proceso de calentamiento dura 4 .5 Horas, entonces para hallar el calor producido que es elcalor ganado por la masa para elevar su temperatura de temperatura ambiente 25 a 68C.

- El gas utilizado es GLP:GLP Composicin

Butano 40%

Propano 60%

Se utiliza 126.67 Kg de GLP: 50.67 Kg de Butano

Datos:76 Kg de propano

Reacciones de combustin:C3H8 +5O2 3CO2 + 4H2O

C4H10 + O2 4CO2 + 5H2O

Densidad del GLP es

COMPONENTES

DEL GLP

FRACCI

N

MASA

GLP(Kg/mes)

CALOR DE

COMBUSTIN

(KJ/mol)

MASA (g/mol) CALOR DE COMBUSTIN

(KJ/Kg)

ENERGA

LIBERADA(MJ)

C3H8 0.6 76 -2220 44 -50450 -3834.2

C4H10 0.4 50.67 -2878.5 58 -49629.3 -2514.72

TOTAL 1 126.67 -2483.4 -49KJ/g(-49MJ/Kg) -6348.92


Los datos de calor de combustin para cada una de las especies fueron obtenidas de las tablas(B1) de Felder:

Q glp= -6348.92

Q glp es el calor que libera la combustin del propano mensualmente

Qmosto= = M


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Q mosto es el calor que ha sido aprovechado por el sistema = M1.8 Shock trmico


El equipo es un intercambiador de calor

impulsado por una compresora de 0.5hp.

El agua proveniente del grifo (25C)

ingresa y se pone en contacto con una

lmina por la que est pasando el mosto a

100C, hay un intercambio de calor entre

el agua y el mosto; hay un impulso de la

bomba hacia el fermentador.

Figura N9 Fuente: Elaboracin propia

Del intercambiador de energa

H + EK + EP= QW

El agua que sale es igual al agua que entra igual el mosto entonces es EK: 0

No hay cambio de altura es EP: 0

No hay partes mviles que intervengan en el proceso W: 0

H= Q; el agua

Entrada de agua a 25C (grifo)

Salida de agua a 70 Salida del mosto a 25C

Entrada del mosto a 100C

Figura N8 Tomada por: Alfaro CIndy


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= 27375.5 moles de agua

Esto es equivalente a la prdida de calor del mosto.

Balance de energa de la bomba

= KJ

1.9 Energa liberada en la fermentacin

Es un proceso por el cual los azcares se transforman en alcohol, CO2y otros que se encuentran

en menor cantidad y que se conocen con el nombre de productos secundarios de la

fermentacin, debido a la actividad enzimtica producida por las levaduras. Este proceso

biolgico se produce con una importante liberacin de energa, debe ser controlado, a fin de

que las levaduras se encuentren en un medio adecuado para desarrollar su actividad; la

concentracin de azcares, la temperatura, la acidez, el PH, el desprendimiento de CO2, el

alcohol, son factores que inciden sobre la actividad de las levaduras, y que deben ser

controlados y regulados a fin de que en el proceso se desarrollen normalmente.

La cantidad de azcar necesaria para producir un grado de alcohol (1% en vol.), es de 17.5 g./l.,

lo que equivale a 1 Be. (Baum).

Las levaduras pueden metabolizar a los azcares de dos formas: oxidativamente y

fermentativamente.

En la primera las levaduras transforman los azcares en CO2, y H2O y pequeas cantidades de

alcohol, aprovechando esta energa para multiplicarse.

EQUIPO CARACTERISTICAS CAPACIDAD TIEMPO DETRABAJO

OTROS

TANQUES DE ACERO

INOXIDABLE

En estos tanques

ocurre la

fermentacin, hay

desprendimiento de

energa en forma de

calor porque este

proceso es

exotrmico.

600 LT

14

das/mes

Reaccin :

C6H12O6

2C2H5OH + 2CO2 +

X caloras


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En la segunda las levaduras escasamente se multiplican y producen grandes cantidades de

alcohol.

Glucosa CO2+ alcohol + H2O + 40 Caloras liberadas por mol.

De las 40 caloras liberadas, 14.6 son utilizadas por las levaduras para su metabolismo; ladiferencia, es decir, 25.4 caloras se liberan en forma de calor, provocando el calentamiento del

mosto.

Para el clculo de balance de energa del proceso de Fermentacin, se considera la

ecuacin general de balance energtico:

U + EK + EP= QW

Dnde:


Ep= Variacin de energa potencial

U = Variacin de energa interna

Q = Calor

W = Trabajo

Para el balance de energa se asume que:

0. Porque no hay cambios de temperatura Ep = 0 No hay cambios de altura del punto final con respecto al punto inicial

EK= 0 porque no hay variacin de aceleracin

Por tanto:

C6H12O6 2 CH3-CH2OH + 2 CO2+ X Kcal

Segn el Manual de Enologa en la pgina 48 menciona que: para un mol de Glucosa se

desprende 25.5 Kcal.

C6H12O6 2 CH3-CH2OH + 2 CO2+ 25.5 Kcal

Entonces para , elcalor desprendido ser 149124.51 Kcal

Sabemos que: 1 calora = 4,18 joule (o 1 joule = 0239 caloras)

Entonces el calor desprendido es de 623951924.7 J.

En la Fermentacin Alcohlica:

C6H12O6 2 CO2+ CH3- CH2OH + 25.4 Kcal/mol glucosa

U = Q


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180.06 gramos 2 x 46.02 gramos + 2 x 44.01 gramos + 25.4 Kcal

K = 25.4 / 180.06 = 0.1411 Kcal / gramo ~ 0.14 Kcal / gramo

Ahora bien, este valor que qumicamente es correcto, se ve influenciado en la prctica por

diversos factores:

El CO2 cuando se desprende arrastra calor; el agua y el alcohol estn evaporndose en la

superficie, por tanto su cambio de estado absorbe calor, enfriando la masa del mosto en

fermentacin.

Por ejemplo, debido al CO2 hay un arrastre de 3.26 Kcal. Por cada mol de glucosa / fructosa

metabolizada por las levaduras, ya que el calor de vaporizacin del CO2 a 20C es de 37 Kcal

/gramo.

El calor absorbido por el alcohol y el agua, puede ser hallado aplicando la ecuacin que

determina la velocidad de evaporacin de un lquido que segn Dalton es:

V = C x S x (PmPa) / H, en donde:

C: constante de lquido considerado Kg /m2h

S: superficie del lquido en m2

Pm: presin de vapor mxima o de saturacin en una columna de Hg.

Pa: presin de vapor actual, en mm Hg.

H: presin atmosfrica en mm Hg.

Pero adems de todo esto, existen otros factores difciles de evaluar. Por ejemplo, el calor

aportado por toda la masa del recipiente cuando se introduce un mosto con una temperatura

inferior a la que tiene el recipiente en ese momento.

Por tanto, la cantidad de calor necesaria a eliminar en el proceso de control de la temperaturade fermentacin de un mosto, ser la suma de los siguientes aspectos:

Calor a extraer al mosto para reducir su temperatura de entrada en fermentadora, hasta el

inicio de la fermentacin.

q1 = m x Ce x T , siendo:

m: cantidad de mosto en Kg

Ce: calor especifico del mosto

T: diferencia de temperatura entre el mosto a la entrada en bodega con el inicio de la

fermentacin.

Como la temperatura a la que pretendemos fermentar estar por debajo de la temperatura de

entrada del mosto en la bodega, este apartado no se tendr en cuenta


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Calor desarrollado en la fermentacin:

Dentro de las condiciones de trabajo de la fermentadora estarn:

- Temperatura de fermentacin 28C

- Producto: mosto fermentado , 13.5 que equivalen a 244 gramos de azcar por litro.

- Temperatura media de fermentadora: 20C

- Volumen de llenado del depsito: 5264.423 Kg.

q2= (m x q x K) /( 24 x d ), siendo:

m: Kg. de mosto por depsito

q: gramos de azcar por litro de mosto

K: Kcal desarrolladas por gramo de azcar fermentado

d: das que dura la fermentacin

q2= (5264.423 x 244 x 0.14) / (24 x 14) = 535.22 Kcal / h por depsito

Mediante este procedimiento, se supone una fermentacin regular a lo largo del tiempo, sin

tener en cuenta que hay das con fermentacin mucho ms activa.

Calor cedido por el depsito al ambiente:

q3= K x S x T, siendo:

K: coeficiente de transmisin de calor que depende de las superficies de transmisin de calor

(aire y mosto en fermentacin) y del material que separa ambos ambientes .

Teniendo en cuenta los coeficientes de transmisin de calor del ambiente, aire en calma (haire)

y del mosto (hmosto), y sabiendo que el espesor de acero inoxidable es de 0,05 m, el coeficiente

de transmisin de calor, K oscila entre 1.46 y 1.89 K = 1.67.

S: superficie en m2del depsito. La superficie de un depsito troncocnico se puede calcular

mediante la siguiente expresin:

S = x ( R + r ) x (R- r )2 + h2, siendo:

R: radio del dimetro ms grande, la parte inferior del depsito (m)

r : radio del menor dimetro, la parte superior (m)

h: altura del depsito (m)

S = x (1.53 + 1.2) x (1.53 -1.2)2 + 3.252 = 16.96 m2

T = diferencia de temperatura entre el ambiente de bodega (20C) y la de fermentacin

(28C).


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As, el calor cedido por depsito en fermentacin, quedara de la siguiente manera:

q3= 1.67 x 16.96 x (28-20) = 226.59 Kcal /h

Como la temperatura ambiente es ms baja que la temperatura de fermentacin, se refrigera el

mosto, y por tanto q3 ser de signo negativo.

Calor total, necesario de evacuar por depsito:

q = q2 + q3= 535.22- 226.59 = 308.63 Kcal/h

U = 308.63 Kcal/h *18 horas = 5555.347 KJ /mensual

1.10FiltradoEn esta etapa se trabaja con un filtro, con el fin de extraer todo material procedente de la

maceracin y coccin.


- Motor con 2 hp y 1.5 Kwatts

- Filtrador elctrico

El sistema consta de un filtrador y el mosto fermentado que ingresan y salen del proceso. Es un

sistema abierto por ello debe satisfacer la siguiente ecuacin general:


Consumo energtico

1.11Almacenamiento


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Para el clculo de balance de energa del proceso de almacenamiento, se considera la

ecuacin general de balance energtico:

U + EK

+ EP= QW

Dnde:


Ep= Variacin de energa potencial

U = Variacin de energa interna

Q = Calor

W = Trabajo

Para el balance de energa se asume que:

= 0. Porque no hay cambios de temperatura Ep = 0 No hay cambios de altura del punto final con respecto al punto inicial

EK= porque no hay variacin de aceleracin

W=0 por que no se realiza trabajo

Q= 0 no hay transferencia de calor

Por tanto: No hay datos para realizar balance de energa

1.12EnvasadoEn esta etapa se trabaja con un embotellador, con el fin de llenar la cerveza en cada una de las

botellas.


- Motor con 2.5 hp y 1.875 Kwatts

- Embotellador elctrico

El sistema consta de un embotellador y la cerveza terminada que ingresan al proceso. Es unsistema cerrado por ello debe satisfacer la siguiente ecuacin general:


Consumo energtico

Figura N 10 Tomada por: Alfaro CIndy


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1.13Enchapadora y etiquetadoraEn estas dos operaciones (Enchapado

y etiquetado) son realizadas

manualmente por lo que el balance

de energa en cada una de ellas no se

puede evaluar.


1.14Bombeo de agua



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Figura N12 Fuente: Elaboracin Propia

El sistema consta con un tanque de agua subterrneo al cual ingresa agua, y sale

constantemente aguaDatos: Potencia del motor de la bomba =3 HP

Ws = 3 HP

=

=2250 W=2250 J/s

Flujo volumtrico: 36 L/min

Durante el proceso de elaboracin de cerveza red ale, el gasto total de agua que se

utiliza en la empresa en produccin es de 42240 L /mes

x

Esta cantidad es equivalente a MJ / mes.El trabajo W que realiza la bomba de agua para elevar este volumen es 1584.036 MJ /

mes.

W= 1584.036 MJ / mes.


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CUADRO RESUMEN

Maquina Operacin unitaria Consumo energtico

Pesado 110.88 KJ

Molienda 48600 KJ

Primer trasvaso 62.15451

Segundo transvaso 62.1775

Shock trmico 8692.450

Filtrado 43200


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Envasado 216000

Bombeo de agua 158403600

158720327.7

DISCUSIONES

En el anlisis de la operacin de molienda, se realiz un anlisis de capacidad del

molino por hora hallado que est en prctica es 34.67 Kg/h y segn informacin

de su ficha tcnica esta capacidad tiene un valor igual a 64 kg/h , la diferencia es

29.33 Kg /h siendo este el 45 % de falta de uso que se le da al molino.

El uso de bombas para el trasvase de agua caliente a la olla donde se realizara el

malteado o para el trasvase de este a la olla de lupulado realiza un trabajo de

62.15 KJ por mes que es igual a decir 6.75 KW y segn ficha tcnica para estamima cantidad de horas de trabajo el motor debi realizar un trabajo de 0.3114

KW, dndose una diferencia de aproximadamente 6.43 KW .Podemos encontrar

un perdida de energa.

CONCLUSIONES

Desde el inicio hasta el final del proceso productivo de la cerveza red Ale

notamos la presencia del flujo de energa.

Las operaciones de: pesado, molienda, filtracin y envasado, son sistemascerrados.

Las operaciones de: calentamiento de agua, maceracin y coccin, son sistemas

abiertos.

A travs de los clculos realizados y las grficas presentadas anteriormente

podemos observar que a operacin unitaria con mayor consumo de energa es la

de envasado. Esto puede deberse a que se trata de un embotellador elctrico

con alto consumo energtico.

Adems, el bombeo de agua es otra etapa con un gran consumo de energa,

incluso mayor al del envasado; sin embargo, no lo tomamos en cuenta dentrodel proceso de produccin propiamente dicho.


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Podemos observar que en ambos transvases se da un consumo de energa muy

similar. Adems son las operaciones con menor consumo de energa.

Las operaciones de menor consumo de energa adems de los transvases son: el

pesado, el filtrado y la molienda.

En los casos de la operaciones donde se emple el consumo de combustibles ladiferencia entre el calor emitido por el combustible y el consumido

efectivamente dentro del proceso, por el equipo (ollas) se debe a que este calor

pudo haber sido liberado en el ambiente o se utiliz para calentar las ollas.

En general, el calor absorbido por la mezcla, dentro de todo el proceso, es de

640.007552 en comparacin con el calor cedido por el gas el cual toma un valor

igual a 6348.92 MJ/mes, presentndose un perdida de 5708.91 MJ/mes , la cual

puede suponerse est siendo utilizada para calentar la olla o est siendo perdida

en el ambiente

BIBLIOGRAFIA

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Pirineos 25 - Nave 16 - 28703 San Sebastin de los Reyes MADRID. Actualizado en

2013.Recuperado 25/08/2013.

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comparacin con otras bebidas. Dr. Jos Mara Sendra y Dr. Jos V. Carbonell.

Instituto de Agroqumica y Tecnologa de los Alimentos Consejo Superior de

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balande ce energia final corregido

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