Oportunidades de aprovechamiento térmico y de eficiencia energética de una fábrica de procesamiento de aceites y bagazos de aceite de oliva

Abstract

[Resumen] Este trabajo de fin de Máster consiste en el planteamiento sistemático de una serie de modificaciones técnicas del actual sistema de condensación, y diseño de un condensador industrial como una segunda alternativa, para llevar a cabo el proceso de condensación del hexano utilizado en la extracción de aceite de oliva de la fábrica Mirabaga, ubicada en la comunidad de Mirandela, Portugal. El actual sistema de condensación consiste en un estanque que es llenado con agua del río Tua, en cuyo interior está sumergido la tubería por la cual circula el hexano que se va a condensar. La primera modificación es hacer que el estanque funcione en estado estacionario, haciendo que la misma cantidad de agua que ingrese, salga del estanque. Al interior se construirán 8 canales de 1,0 m de ancho y 1,5 m de altura que alcanzara el agua, que permitan el cambio de dirección y un flujo cruzado, para aumentar la turbulencia y haya un mayor flujo de transferencia de calor. La selección del flujo másico del agua a utilizar dependerá primeramente de la época del año en que se trabaje ya que, para invierno, la temperatura del agua del río oscila alrededor de los 10 oC y en verano en los 18 oC, y lo otro es si habrá o no un aprovechamiento térmico del calor ganado por el agua de enfriamiento. Se ha decidido, en caso de aprovechamiento térmico, precalentar la corriente de bagazo al inicio del proceso de extracción, de la cual se debe evaporar 0,436 kg/s de agua. Después que el agua proveniente del estanque cumpla con ceder parte de su calor, debe retornar al río cumpliendo con la diferencia mínima de temperatura recomendada de 5 oC para invierno y 3 oC para verano. El flujo másico de agua a utilizar habiendo aprovechamiento térmico en verano, será de 36,59 kg/s y de 21,95 kg/s para invierno; en ambos casos la temperatura para descarga será de 30 oC. La bomba que garantice el flujo másico más grande, debe tener una potencia hidráulica de 44,43 kW. El flujo másico requerido en el caso de no haber aprovechamiento térmico será de 43,91 kg/s en verano como en invierno, pero con temperaturas de descarga directa de 28 oC y 20 oC, respectivamente, y la potencia hidráulica de la bomba será de 67,29 kW. En cualquiera de los casos en los que ocurra o no aprovechamiento térmico, las temperaturas de descarga seleccionadas se verán disminuidas aún más debido a la falta de aislamiento térmico alrededor del estanque y la pérdida de calor a lo largo del trayecto al río, que es de aproximadamente 420 m.

[Abstract] This final project of Master’s program, consists of the systematic approach of a series of technical modifications to the current condensation system, and the design of an industrial condenser as a second alternative to carry out the condensation process of hexane used in the extraction of oil from olive from the Mirabaga factory, located in the community of Mirandela, Portugal. The current condensation system consists of a pond that is filled with water from the Tua river, inside which the pipe through which the hexane to be condensed circulates is submerged. The first modification is to make the pond work in a steady state, making the same amount of water that enters, leaves the pond. Inside, 8 channels, 1.0 m wide and 1.5 m high that water will reach, will be built to allow a change of direction and a cross flow, to increase turbulence and find a better heat transfer rate. The selection of the mass flow of the water to be used will depend first of all on the time of the year in which the factory is working, for winter, the temperature of the water of the river oscillates around 10 oC and in summer at 18 oC, and the other thing is whether there will be or not a thermal use of the heat gained by the cooling water. It has been decided, in case of thermal energy recovery, to preheat the bagasse stream at the beginning of the extraction process, from which 0.436 kg / s of water must evaporate. After the water from the pond complies with giving up part of its heat, it must return to the river with the minimum recommended temperature difference of 5 oC for winter and 3 oC for summer. The mass flow of water to be used, having thermal energy recovery in summer, will be 36.59 kg/s and 21.95 kg/s for winter; in both cases the discharge temperature will be 30 oC. The pump that guarantees the largest mass flow must have a hydraulic power of 44.43 kW. The required mass flow in the case of no thermal energy recovery will be 43.91 kg/s in summer and in winter, but with direct discharge temperatures of 28 oC and 20 oC respectively and the pump hydraulic power will be 67.29 kW. In any case in which thermal energy recovery does or does not occur, the selected discharge temperatures will be further decreased due to the lack of thermal insulation around the pond and the loss of heat along the path to the river, which is approximately 420 m.