Estudio térmico, económico y de calidad en sistemas de producción de panela

Abstract

Colombia es el primer productor de panela en América y el segundo productor mundial de después de la India con más del 10% de la producción mundial, siendo este un producto de gran importancia en la agroindustria nacional, posicionándolo como una de las principales actividades económicas del país. No obstante, y pese su participación económica, el proceso productivo de la misma presenta ineficiencias energéticas debido al atraso tecnológico en el mismo.

Actualmente existen dos tipos de sistemas productivos, el primero emplea la hornilla panelera en la que el medio de calentamiento son los gases de combustión del bagazo de caña y evaporadores abiertos como intercambiadores de calor denominados “pailas”, este proceso es más conocido como sistema abierto y presenta baja eficiencia en el uso de la energía. El segundo sistema productivo emplea en la etapa de evaporación un sistema múltiple efecto y el medio de calentamiento es vapor de agua proveniente de la combustión del bagazo de caña en una caldera el cual sede su energía al primer efecto y el vapor generado en el mismo se emplea para calentar el segundo efecto hasta el cuarto efecto.

La implementación de nuevas tecnologías de producción de panela ha creado incertidumbre en los productores del sector con respecto a que configuración genera mejores ganancias y es más eficiente para su modelo económico generando la necesidad de establecer criterios de comparación entre los dos sistemas productivos que generen desde el punto de vista energético, productivo y económico la selección de la tecnología más apta para cada productor.

Se presentan los resultados de la evaluación técnica y económica de dos sistemas productivos de panela ubicados en la finca Santa Barbará en el municipio de San José de Suaita - Santander en condiciones de operación, sin alterar el funcionamiento de las mismas. Adicional a ello, se presenta la simulación del uso de vapor en los sistemas, para minimizar su consumo energético.

Los resultados muestran una disminución en el costo de fabricación de panela al emplear el sistema de evaporación múltiple efecto el cual a su vez es más eficiente desde el punto energético y productivo, no obstante, para los dos sistemas la panela cumple con los estándares de calidad definidas en el decreto 779 de 2006. Adicional a ello se evidencia disminución en la producción de gases de efecto invernadero teniendo en cuenta el porcentaje de disminución de quema de bagazo de caña.

Palabras clave: Producción de panela, hornilla panelera, evaporación múltiple efecto, eficiencia energética, optimización

Colombia is the first producer of panela in America and the second world producer after India with more than 10% of world production, this being a product of great importance in the national agribusiness, positioning it as one of the main economic activities of the country. However, despite its economic participation, its production process has energy inefficiencies due to its technological backwardness. Currently there are two types of production systems, the first uses the pane burner in which the heating medium is the combustion gases of the cane bagasse and open evaporators as heat exchangers called "pailas", this process is better known as open system and has low efficiency in the use of energy. In the evaporation stage, the second production system uses a multiple effect system and the heating medium is water vapor from the combustion of the cane bagasse in a boiler, which bases its energy at the first effect, and the steam generated therein. Used to heat the second effect to the fourth effect. The implementation of new panela production technologies has generated uncertainty in the producers of the sector with respect to which configuration generates better profits and is more efficient for its economic model generating the need to establish criteria for comparison between the two production systems that generate from the energy, productive and economic point of view the selection of the most suitable technology for each producer. The results of the technical and economic evaluation of two-panela production systems located in the Santa Barbará farm in the municipality of San José de Suaita - Santander in operating conditions are presented, without altering their operation. In addition to this, the simulation of the use of steam in the systems is presented, to minimize their energy consumption. The results show a decrease in the cost of manufacturing panela by using the multiple effect evaporation system, which in turn is more energy efficient and productive, however, for both systems the panela meets quality standards defined in decree 779 of 2006. In addition to this, there is evidence of a decrease in the production of greenhouse gases taking into account the percentage of decrease in the burning of cane bagasse. Key words: panela production, panela burner, multiple effect evaporation, energy efficiency, optimization.