AHORRO DE ENERGÍA Y DISMINUCIÓN DE EFLUENTES EN … · En la Argentina el bioetanol se elabora...

VII CAIQ 2013 y 2das JASP

AAIQ Asociación Argentina de Ingenieros Químicos - CSPQ

AHORRO DE ENERGÍA Y DISMINUCIÓN DE EFLUENTES EN

LA PRODUCCIÓN DE BIOETANOL A PARTIR DE CAÑA DE

AZÚCAR

George Ebri, Fernando Daniel Mele*

y Mauricio Colombo

Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología

(Universidad Nacional de Tucumán)

Av. Independencia 1800 – T4002BLR S. M. de Tucumán - Argentina

E-mail: [email protected]

Resumen. En la Argentina el bioetanol se elabora mayormente a partir de la

caña de azúcar producida en la región noroeste (65% en Tucumán), en

instalaciones denominadas “ingenios”, que cuentan con destilerías anexas.

El presente trabajo se enfoca en este proceso, buscando dos objetivos

concretos: aumentar la producción de etanol y reducir el daño ambiental

causado por la generación de residuos líquidos (vinazas). El estudio se

centra en el esquema del proceso particular de separación etanol/agua de las

destilerías por lo que se han considerado dos esquemas de separación: por

un lado un esquema de alta presión, en donde las columnas operan a presión

atmosférica; y por el otro, un esquema de baja presión, en el que parte del

sistema de separación opera en vacío. De cada uno de estos esquemas se

determina su costo para lo cual se optimizan las variables de operación,

encontrando el punto óptimo de trabajo de cada esquema. Finalmente se

realiza una evaluación económica determinando así el esquema de mayor

rentabilidad. Para realizar los casos de estudio se utilizaron herramientas de

simulación de procesos (UniSim®) y herramientas de integración energética

(Hint®).

Palabras clave: Optimización, Simulación, Industria Azucarera, Biorefinería

* A quien debe enviarse toda la correspondencia


AAIQ, Asociación Argentina de Ingenieros Químicos - CSPQ

1. Introducción

Actualmente se considera al etanol como un ejemplo exitoso del cambio del

paradigma “fuentes fósiles de energía” a “biocombustibles”. Entre los diferentes

combustibles alternativos, el etanol es uno de los más adecuados para los motores de

explosión: se produce a partir de fuentes renovables y no contiene las impurezas

presentes en productos derivados del petróleo, tales como compuestos azufrados y

aromáticos cancerígenos, principales fuentes de contaminación de las grandes áreas

urbanas (Balat, 2007; Hsieh et al., 2002).

Fig. 1. Matriz Energética de la Argentina en 2011. Fuente: Secretaría de Energía de la Nación

En 1976, la mezcla etanol-nafta se hizo obligatoria en Brasil, con lo cual, en 2006 el

porcentaje de energías renovables en la matriz energética brasileña alcanzó el 45%

(Dias Leite, 2009). En 1978, en EE.UU. se aprobó una ley para promover el uso de

energías renovables y como resultado, en 2009 había 170 destilerías de alcohol con una

capacidad de 10,6 mil millones de galones anuales (RFA, 2009). Siguiendo esta

tendencia mundial, en 2006, la Argentina sancionó la Ley 26.093 de Promoción de

Biocombustibles que fija un porcentaje obligatorio de etanol en las naftas, gran parte del

cual se produce a partir de caña de azúcar, constituyendo un coproducto de la

producción de azúcar. La Ley 26.093 establecía para el año 2010 el mezclado de

biocombustibles con combustibles fósiles, con un corte en biodiesel y bioetanol del 5%

en gasoil y nafta respectivamente. Este porcentaje podrá aumentar (en función de las

variables del mercado) o disminuir (en situaciones de escasez) (INTA, 2007). Además



en el decreto reglamentario se otorga a la Autoridad de Aplicación la facultad de fijar el

precio de los biocombustibles de manera que los productores puedan cubrir sus gastos

de producción y obtengan una utilidad razonable. Se busca, además, la promoción de:

medianas y pequeñas empresas, y de economías regionales.

La matriz energética actual de la Argentina (Figura 1) muestra la gran dependencia

de los combustibles fósiles que presenta el país, hecho que requiere acciones rápidas e

inmediatas para lograr una pronta reversión de dicha tendencia.

Es necesaria la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero, para lo cual

se ha impulsado la utilización de combustibles producidos a partir de biomasa (Gupta et

al., 2009), los cuales son una fuente renovable de carbono que puede convertirse de

manera eficiente en combustibles sólidos, líquidos y gaseosos (Balata et al., 2008). La

combustión de combustibles fósiles es la responsable del 73% de emisiones de CO2

(Balata et al., 2008; Wildenborg y Lokhorst, 2005).

Fig. 2. Producción de azúcar por provincia (izquierda) y cupo de bioetanol por empresa en % (derecha), en el año 2010

La necesidad de incrementar la producción de combustibles renovables toma gran

importancia también, debido a los crecientes gastos en importación de energía que la

Argentina realiza año a año por la falta de recursos y explotaciones nacionales. Se

pronostica un incremento de los gastos en importaciones de energía para los próximos

años por lo cual, el Estado Nacional busca además de promover la exploración y

aumento de la producción de petróleo y gas natural, el incentivo a la producción de

biocombustibles tendientes a reducir el consumo de los anteriores.

En medio de este escenario y debido a la gran presencia de los ingenios azucareros

en Tucumán, aparece en esta provincia la gran posibilidad de constituirse en un

importante productor que abastezca el mercado interno. En ella existen 15 ingenios de



los 23 en operación que hay en Argentina, que en 2010 produjeron el 62% del azúcar

total del territorio Nacional y el 74% del bioetanol nacional (Figura 2).

Fig. 3. Esquema de producción de azúcar y etanol deshidratado

La caña de azúcar es una materia prima muy eficiente para la producción de

bioetanol: el consumo de combustibles fósiles durante el proceso de caña de azúcar es

mucho menor que el del maíz (Macedo et al., 2008). La industria sucroalcoholera

(Figura 3) consume energía proveniente mayoritariamente de la combustión del bagazo

(fibra residual del proceso de molienda de la caña), pero también de combustibles

fósiles. En condiciones de estado estacionario, la cantidad generada de bagazo es más

que suficiente para abastecer las demandas de calor útil, energía eléctrica y mecánica de

la industria. Los excedentes de bagazo pueden usarse para generar electricidad

adicional.

Con la sanción de la Ley 26.093 y siendo el bioetanol el biocombustible más

utilizado para el transporte (Franceschin et al., 2008), éste deja de ser un producto

secundario de la producción de azúcar, para transformarse en un coproducto de gran

rentabilidad y con grandes oportunidades de desarrollo. En este nuevo escenario,

aparece el problema de que la producción de etanol genera gran cantidad de desechos

líquidos (vinazas) –a razón de 12 L vinaza/L etanol– con elevada carga orgánica y



contenido de sales, situación de difícil solución para las plantas fabriles. Para mitigar

esta situación se han reportado algunas propuestas, todas ellas de elevado costo y gran

consumo energético. Del análisis de esta situación compleja ha surgido la necesidad y la

oportunidad de investigar esquemas alternativos de ahorro de energía en el proceso, que

generen excesos de bagazo para ser utilizados ya sea en la generación de energía

eléctrica o bien contribuyan directamente a disminuir la carga energética de los

tratamientos de efluentes.

Por lo expuesto, se propone en el presente trabajo el análisis de diferentes esquemas

para disminuir la producción de efluentes y a reducir los consumos de servicios

auxiliares. Se analizan dos arreglos de destilerías, una a presión atmosférica y otra en

vacío, en donde, además, se instala una recirculación de vinaza de manera de obtener el

vapor para autoabastecer las columnas y reducir la formación del mencionado efluente.

Para ello se parte de un caso base, común en las destilerías de Tucumán y se

implementan distintas modificaciones tendientes a optimizar el proceso en cuestión.

2 Materiales y métodos

El presente estudio se llevó a cabo mediante el uso de dos herramientas: simulación

de procesos e integración energética.

Los simuladores de procesos son para la industria química una herramienta

computacional adecuada para el diseño, caracterización, optimización y monitoreo del

funcionamiento de procesos industriales (Martínez y col., 2000). En la actualidad se

utiliza la simulación para la resolución de diversos problemas como ser optimización de

variables de procesos, búsqueda de procesos alternativos, comparación de distintos

esquemas productivos, entre otros. El simulador utilizado en el presente trabajo es el

UniSim®1

Por otro lado, en los procesos existen corrientes que deben ser calentadas (corrientes

frías) y otras que deber ser enfriadas (corrientes calientes). Esto podría hacerse con

servicios auxiliares externos que elevarían el costo de operación del proceso y harían un

proceso ineficiente. Frente a esta problemática surge la integración energética,

metodología que busca aprovechar la energía de las corrientes de alta temperatura para

.

1 Unisim® Design Suite.Honeywell, 2009.



calentar a las de baja, reduciendo así los requerimientos de servicios auxiliares e

incidiendo de manera directa en los costos operativos del proceso en cuestión. El

método utilizado para la integración energética es el del punto de corte o pinch

(Linnhoff y col., 1982), el cual es un método heurístico que necesita de la adopción de

una diferencia mínima de intercambio Tmin (diferencia de temperatura mínima entre la

corriente fría y caliente. Para aplicar este método se empleó el software Hint®2, que

permite detectar rápidamente el punto de corte y los requerimientos mínimos de

servicios auxiliares, para luego instalar los intercambiadores de calor necesarios,

diseñando así una red de intercambio calórico.

3 Descripción de los casos de estudio

El esquema típico de funcionamiento de una destilería de Tucumán (Figura 4) consta

de tres columnas de destilación que reciben el mosto obtenido en la fermentación

alcohólica, para obtener al final de las tres etapas un alcohol en su punto azeotrópico,

que se dirige a la deshidratación. Se logra un alcohol anhidro listo para ser mezclado

con las naftas, como exige la Ley 26.093.

Fig. 4. Esquema general simplificado de una destilería de Tucumán

En la primera columna –destiladora–, se elimina la mayor cantidad de agua, que sale

con los compuestos orgánicos más pesados y algunos compuestos inorgánicos,

2 Martin y Mato (2007). Hint: An educational software for heat exchanger network design with the pinch method.



conformando la vinaza, un efluente de elevada carga orgánica. Por la cabeza de dicha

columna se obtiene el etanol con otros compuestos más volátiles y agua.

La segunda columna –depuradora–, se utiliza para eliminar compuestos volátiles que

conforman el llamado alcohol mal gusto, que debe eliminarse en el caso de utilizar el

etanol final para consumo humano. Por las colas se obtiene etanol con agua, que se

dirigen a la tercera columna para realizar la última separación.

Por último, en la tercera columna –rectificadora–, se obtiene por la cabeza etanol en

su punto azeotrópico conocido como alcohol buen gusto, y por las colas se obtiene

mayormente agua, con pequeñas trazas de otros compuestos que constituyen la

flegmasa.

A partir del esquema descripto, se decidió prescindir de la segunda columna de

destilación, debido a que dicha separación es innecesaria para la utilización del etanol

como agregado de las naftas, ya que los compuestos más volátiles no afectan el

comportamiento de los motores de combustión interna. Así, la nueva configuración de

trabajo presenta únicamente dos columnas de separación con lo cual se lograría en

principio reducir el consumo de servicios auxiliares y evitar la pérdida de etanol en la

cabeza de la depuradora. Se plantearon dos esquemas de separación:

1) Esquema de Alta Presión (EAP): es el esquema convencional utilizado en las

actuales destilerías de Tucumán en donde ambas columnas están a presión levemente

superior a la atmosférica (1,17 at). Dicho esquema se presenta en la Figura 5.

Fig. 5. EAP con el anillo de recirculación de vinaza (vista del simulador)



2) Esquema de Baja Presión (EBP): propuesta por Dias et al. (2011), la primera

columna trabaja en vacío (0,25 at), lo cual ayuda a reducir los servicios auxiliares de

calefacción haciendo al sistema más integrable energéticamente, mientras que la

segunda columna opera a presión superior a la atmosférica al igual que EAP (Figura 6).

Fig. 6. EBP con el anillo de recirculación de vinaza (vista del simulador)

En los sistemas anteriores se observa un “anillo de vinaza (Dias et al., 2011; Latina,

2010)”, el cual busca recuperar agua de la vinaza para disminuir los requerimientos de

vapor externo, y al mismo tiempo reducir el volumen de vinaza desechada,

disminuyendo los costos de tratamiento de efluentes. Para ello se evapora parte de la

vinaza obteniéndose dos fases: vapor de agua y vinaza líquida más concentrada. El

vapor se utiliza para abastecer las columnas y la vinaza resultante se dirige a

tratamiento. Se tomó como límite práctico una concentración de vinaza a la salida del

flash de 20% (masa).

En los dos esquemas, el anillo de vinaza se encuentra a igual presión que la columna

destiladora, por lo cual en el caso de EAP se obtiene un vapor para recircular de 1,17 at

y 105 °C, mientras que para EBP se obtiene un vapor de 0,25 at y 65 °C que debe

comprimirse para ingresar en la segunda columna, produciendo así un aumento en los

consumos de energía eléctrica.

Definidos los dos esquemas, este trabajo busca la condición óptima de operación de

cada sistema desde el punto de vista ambiental y económico.



La primera columna cuenta con 11 platos y la segunda con 23 platos con una relación

de reflujo de 8,8. La alimentación del sistema tiene la composición que muestra la Tabla

1 (Latina, 2010).

Tabla 1. Composición de la corriente de alimentación de los esquemas EAP y EBP

Componente Flujo molar [kmol/h]

acetato de etilo 0,0095

etanol 40,20

2-propanol 0,093

1-propanol 0,093

agua 1215,81

1-butanol 0,023

4 Optimización de los casos de estudio

4.1 Sistema de alta presión (EAP)

Se analizaron las condiciones de entrada de las corrientes a las columnas, buscando

mejorar dos variables: la recuperación y la concentración de alcohol en la corriente de

salida. Para ello se implementaron distintos casos de estudio en el simulador UniSim®.

a) Primera Columna (véase la Figura 5)

Se hizo variar el (i) caudal, (ii) temperatura y (iii) presión del vapor ingresado en la

columna; y (iv) la temperatura del vino fresco ingresado en la columna. Los resultados

pueden verse en la Figura 7. Resultó que las condiciones de ingreso de las corrientes en

la columna, logrando valores aceptables de recuperación y concentración de etanol, son:

Caudal de Vapor: 250 kgmol/h

Temperatura de Vapor: 105 °C

Presión de Vapor: 1,17 at

Temperatura de Vino Fresco: 50 °C



a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

Fig. 7. Variación del flujo y la pureza de etanol con el caudal de vapor (a-b),

temperatura y presión del vapor (c-f) y temperatura del vino (g-h) para la primera columna del esquema EAP



b) Segunda Columna (véase la Figura 6)

Se estudian las variaciones de las condiciones de ingreso del vapor alimentado a la

columna rectificadora. Se hizo variar el (i) caudal, (ii) temperatura y (iii) presión del

vapor. Los resultados pueden verse en la Figura 8. Las condiciones de ingreso del vapor

que dan buenas condiciones de recuperación y concentración de etanol son:


Temperatura: 105 °C

Presión: 1,17 at a)

b)

c)

d)

e)

f)

Fig. 8. Variación del flujo y la pureza de etanol con el caudal de vapor (a-b), y

temperatura y presión del vapor (c-f) para la segunda columna del esquema EAP



4.2 Sistema de baja presión (EBP)

Al igual que en el sistema de alta presión, se realizó el estudio buscando las

condiciones más favorables de ingreso de las corrientes a las columnas destiladora y

rectificadora. El análisis se basó en casos del estudio planteados en el simulador

UniSim®. Los resultados son:

a) Primera Columna


Temperatura de Vapor: 65 °C

Presión de Vapor: 0,25 at

Temperatura de Vino Fresco: 40 °C

b) Segunda Columna


Temperatura: 267,5 °C

Presión: 1,17 at

4.3 Optimización del anillo de recirculación de vinaza

Se trabajó con el anillo de recirculación de vinaza con el objetivo de reducir la

producción de vinaza y satisfacer en lo posible los requerimientos de vapor para la

operación de las columnas de destilación. Para ello se estudiaron diferentes casos.

(i) Para EAP, comprimir la vinaza de la destiladora para reducir sus necesidades de

calentamiento, tomando como función objetivo a minimizar, el costo total de la

operación. La función objetivo (FO) se presenta en la Ec. 1:

$ $[ ] [ ] W QFO c W kW c Q kW

kW kW = × + ×

(1)

siendo cW el costo del trabajo requerido y W el trabajo, cQ el costo de calefacción y Q el

calor requerido. Implementando la función anterior en UniSim® y variando la presión

de compresión se obtuvo la Figura 9.

Se observa un claro aumento de la función costo con el aumento de presión por lo

cual se decide no aumentar la presión y producir la evaporación de la vinaza

proveniente de la columna de destilación. Para entender este comportamiento se estudió

también las variaciones del trabajo y el calor con la presión de salida de la bomba que se



presentan en la Figura 10. Allí se observa un aumento apreciable del trabajo realizado

por la bomba, mientras que el calor de evaporación se mantiene prácticamente constante

siendo éste el motivo de aumento de la función objetivo.

Fig. 9. Variación de la función objetivo en función de la presión de salida de la

bomba en el EAP.

Fig. 10. Variación del calor de vaporización de la vinaza que sale de la columna de destilación y del trabajo de

compresión de la bomba, en función de la presión de salida de la bomba para el EAP.

(ii) Para EBP, comprimir la vinaza de la destiladora y luego evaporarla obteniendo

vapor de alta presión (1,17 at), o comprimir el vapor que sale del separador de manera

de calentar la vinaza a menor temperatura. Para ello se estudia el comportamiento del

proceso al variar la presión de salida de la bomba. La función objetivo planteada es

similar a la de la Ec. 1, donde un término corresponde al trabajo efectuado por la bomba

y el compresor, y el otro representa el calor necesario luego de la integración energética.

Se observa en la Figura 11, al principio, un gran aumento de la función objetivo que se

debe a que el sistema pierde integrabilidad energética y se producen rápidos aumentos

en los servicios auxiliares derivando en aumento de costos que superan ampliamente la

reducción de ellos por la disminución del trabajo de compresión. Una vez alcanzado un

máximo los servicios auxiliares se mantienen prácticamente constantes, pero al reducir

los costos de compresión la función objetivo disminuye nuevamente. El mínimo

encontrado se da a 0,25 at la cual es la presión de trabajo de la columna destiladora por

lo cual se decide no comprimir el líquido, y mantener la compresión en el vapor.

(iii) Para EAP, realizar vacío en la línea de recirculación de la vinaza para aumentar la

integrabilidad energética del sistema, o mantener todo el sistema a igual presión.

Observando la ventaja de trabajar a presión atmosférica que presenta EAP y la ventaja

de la integrabilidad energética que se manifiesta en el EBP, se procuró combinar ambas



condiciones para lograr una operación de separación de menor costo. Para ello se

consideró poner la línea de recirculación de vinaza en vacío logrando así reducir la

temperatura de evaporación de la vinaza, reduciendo los requerimientos de servicios

auxiliares. La desventaja que presentaba esto es la necesidad de comprimir el vapor para

ingresarlo a la rectificadora y destiladora.

Fig. 11. Variación de la función objetivo en función de la presión de salida de la bomba en el EBP.

La función objetivo empleada es también similar a la de la Ec. 1. A partir de la

Figura 12 se observa un aumento de la función objetivo con la presión de salida de la

válvula, debido al incremento en la temperatura de ebullición de la vinaza, la cual afecta

la integración energética del sistema. Al mismo tiempo que incrementan los costos de

servicios auxiliares de calefacción, se reducen los requerimientos de energía eléctrica

necesaria para el accionamiento del compresor y la bomba. La disminución de estos

últimos es más importante a altas presiones, reduciendo el valor de la función objetivo,

y por lo tanto los costos. Por ello se decide mantener la presión de la línea de

recirculación, igual a la presión de trabajo de las columnas (1,17 at), eliminando así la

necesidad de comprimir el vapor producido.

4.4 Discusión de los resultados de la optimización

Partiendo del caso base (Latina, 2012) de tres columnas de separación, se lograron

mejoras tanto en la producción de etanol como la reducción de vinaza producida. Los

resultados del caso base y de los esquemas propuestos se observan en la Tabla 2.



Fig. 12. Variación de la función objetivo en función de la presión de salida de la válvula en el EAP.

Tabla 2. Comparación de los distintos casos de estudio teniendo en cuenta las variables de interés

Caso base EAP EBP

etanol obtenido [m3/h] 1,8205 2,014 2,014

pureza [ºGL] 93,43 95,25 95,25

etanol ingresado [m3/h] 2,32 2,32 2,32

recuperación [%] 78,2 86,6 86,6

vinaza [kmol/h] 1095,0 882,7 822,7

calefacción [kW] 1815 5618 465,4

refrigeración [kW] 3201,6 5627,4 922,6

potencia [kW] 287,9 0 826,4

vapor [kmol/h] 165 0 0

Tanto en EAP como en EBP aumenta el caudal de alcohol obtenido debido a la

eliminación de la segunda columna de destilación donde junto a los componentes

volátiles se eliminaba también cierta cantidad de etanol. Se observa un importante

aumento en la recuperación de etanol (86,6%).

Debido a las optimizaciones realizadas en la columna rectificadora, hay un aumento

de la pureza del etanol producido, lo cual lo acerca al punto azeotrópico.



Se logró reducir el volumen de vinaza debido a la mejor separación lograda en el

anillo de recirculación y a la recuperación del vapor para el abastecimiento de las

columnas.

Puede observarse que el vapor requerido en los sistemas EAP y EBP es nulo debido

al abastecimiento del mismo a partir de la vinaza evaporada. Por lo cual el anillo cumple

dos funciones: por un lado la reducción del caudal de vinaza disminuyendo así los

costos de tratamiento, y por otro lado reduce los servicios auxiliares ya que produce el

vapor necesario para la operación de ambas columnas.

Es importante resaltar que en el EBP disminuyen enormemente los requerimientos de

servicios auxiliares de calefacción y refrigeración debido a que el sistema es más

integrable energéticamente, pero requiere mayor consumo eléctrico debido a la potencia

necesaria para el accionamiento de los compresores.

Al comparar el EAP y el EBP se observa que el segundo presenta las ventajas de

menor producción de vinaza y menores requerimientos de servicios auxiliares. Sus

desventajas son la necesidad de vacío en parte del sistema de separación, que incluye la

primera columna de separación y el anillo de recirculación de vinaza, y los costos

adicionales de compresión de las corrientes salientes de la primera columna, que opera

en vacío, para poder ingresarlas en la segunda.

5 Evaluación económica

Para decidir la conveniencia de uno u otro sistema se los ha evaluado considerando

todos los costos que conllevan, determinando el proyecto de menor costo anual

equivalente (CAE).

El método del CAE es utilizado para evaluar proyectos donde únicamente hay

egresos de dinero, en este caso la inversión de equipos y los costos de generación de

insumos. También es utilizado para evaluar proyectos que presentan distinta vida útil,

logrando así realizar comparaciones que de otra manera no sería posibles.

En este caso, se evalúan los costos de los equipos y de los servicios auxiliares, y se

determinan los flujos netos de caja, para lo cual se considera que la inversión en capital

fijo se realiza en el año cero. También se considera una tasa de corte del 30%, y una

vida útil de 10 años.



De lo anterior se determinan las inversiones necesarias y se calcula para cada año de

proyecto el flujo neto de caja (NCF) con la Ec. 2.

( ) (1 )NCF I CCN V C D t D R= − − + − − × − + + (2)

donde: I: Capital Fijo, CCN: Capital Circulante Neto, V: Ventas, C: Costos de

Operación, D: Depreciación, t: Impuestos y R: Residuo.

A partir de los flujos de caja anteriores se obtiene el costo anual equivalente (CAE)

con la Ec. 3: 1010

100

(1 )(1 ) (1 ) 1

jj

j

NCF i iCAEi i=

+ += ×

+ + −∑ (3)

donde: NCF: flujo neto de caja e i: tasa de corte.

Los resultados se presentan en la Tabla 3.

Tabla 3. Costos anuales equivalentes para ambos sistemas

Esquema CAE

EBP 10.202.071

EAP 3.482.430

Como conclusión se deduce que el sistema de alta presión es más económico debido

al menor CAE obtenido. Esto se justifica debido al mayor costo en equipo y al mayor

consumo de electricidad que representa el sistema de baja presión.

6 Conclusiones

En este trabajo se partió de los esquemas de separación habituales en las destilerías

de los ingenios azucareros existentes en Tucumán, planteándose como primera

modificación la eliminación de la segunda columna de destilación (depuradora), con lo

cual se logra un importante incremento en la recuperación del etanol ingresado al

sistema. Luego se plantearon dos esquemas de separación, diferenciados por la presión

de la primera columna (destiladora), estudiando su comportamiento ante variaciones en

las condiciones de operación para encontrar las condiciones más favorables de trabajo.

Una vez logrado esto, se procedió a la optimización del anillo de recirculación de

vinaza, buscando reducir la producción de vinaza y abastecer los requerimientos de

vapor del esquema de separación.



A partir de las mejores condiciones de operación de ambos esquemas, se procedió al

análisis de éstos identificando ventajas y desventajas de cada uno. Así se concluye que

en el caso del esquema de baja presión, se logra reducir los servicios auxiliares de

calefacción y enfriamiento, pero se necesita mayor cantidad de equipos y mayor

consumo de energía eléctrica. En cambio en el esquema de alta presión se requiere

menor equipamiento y no tiene consumo de energía eléctrica, pero el sistema presenta

baja integrabilidad energética y produce mayor cantidad de vinaza.

Finalmente se evaluaron ambos esquemas de producción calculando su costo anual

equivalente, para lo cual se consideraron los costos de equipamiento y servicios

auxiliares. El esquema de alta presión resultó ser el más rentable debido al menor costo

total que presenta. Esto último se debe a que el esquema de alta presión presenta menor

cantidad de equipamiento, derivando en menor necesidad de inversión inicial, y también

al menor requerimiento de energía eléctrica resultando en un esquema más económico.

Reconocimientos

Los autores desean expresar su agradecimiento al Consejo de Investigaciones de la

Universidad Nacional de Tucumán (CIUNT), al Consejo Interuniversitario Nacional

(becas CIN) y al CONICET (PIP 00785).

Referencias

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