Diseno-planta-valorizacion-biomasa

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Diseño operativo de una planta para valorización de biomasa residual de la 
papa en Boyacá 
 
 
Eduard Camilo Torres Arenas 
 
 
Director 
Ms. María del Pilar Triviño Restrepo 
 
 
Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia 
Facultad de ingeniería 
Escuela de ingeniería ambiental 
Tunja 
2021 
 
 
Agradecimientos 
Para la realización del presente trabajo de investigación, es relevante agradecer a la 
ingeniera María del Pilar Triviño por su acompañamiento y asesoramiento. De igual forma el 
apoyo familiar recibido, a pesar de las dificultades que se nos presentan en el transcurrir de la 
vida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resumen 
El presente estudio describe el diseño conceptual de una planta de carbonización 
hidrotermal, como una herramienta para la transformación de biomasa residual de papa en 
productos como biocarbón y líquidos fertilizantes. Dando uso a revisión técnica y especializada 
que permite estimar los diagrama de flujo, balances de masa y dimensionamiento de equipos. 
Los resultados obtenidos definen una etapa de pre tratamiento compuesta por el equipo de 
almacenamiento, lavado y trituración. Que posteriormente experimenta conversión termoquímica 
dispuesta en un reactor con el manejo de temperaturas entre 180 °C y 220 °C a presión 
autogenerada. Para finalizar el proceso se estipula el mecanismo de filtración, secado, peletizado 
y almacenamiento. 
 El flujo másico teórico bajo las condiciones de mejor rendimiento presentes a 180 °C y 5 
horas de tratamiento, precisa la producción de 343 kg de hidrochar a partir de 500 kg de biomasa. 
Además se obtiene rendimiento líquido con un valor de 26,38% comprendido por 0,53 𝑚3 y la 
constitución gaseosa se valora bajo un 5 % v/v. 
 
 
 
 
Palabras clave: Carbonización hidrotermal, biorrefinería, balance de masa. 
 
 
Contenido 
1. Introducción .............................................................................................................. 1 
1. Marco Teórico ........................................................................................................... 6 
1.1. Marco Conceptual.............................................................................................. 6 
2.1.1. Combustión directa ........................................................................................... 6 
2.1.2. Pirólisis ............................................................................................................. 7 
2.1.2.1. Pirólisis lenta:............................................................................................. 8 
2.1.2.2. Pirólisis rápida ........................................................................................... 8 
2.1.3. Gasificación ...................................................................................................... 9 
2.1.4. Procesos hidrotermales ................................................................................... 10 
2.2.5. Licuefacción hidrotermal ................................................................................ 11 
2.2.6.Gasificación hidrotermal:................................................................................. 11 
2.2.Marco Referencial ................................................................................................... 12 
2.3. Marco legal ...................................................................................................... 15 
3. Metodología ............................................................................................................ 16 
4. Presentación de Resultados, Análisis y Discusión .................................................. 21 
 
 
4.1. Operación de planta piloto de biomasa residual ........................................................ 21 
4.1.1. Biomasa como materia prima ......................................................................... 21 
4.1.2. Biomasa Residual en Boyacá ......................................................................... 24 
4.1.3. Procesamiento de biomasa .............................................................................. 25 
4.2. Ingeniería conceptual ............................................................................................. 30 
4.2.1. Planta piloto .................................................................................................... 33 
4.2.1.1. Caracterización biomasa lignocelulósico ................................................. 35 
4.3. Diseño Conceptual CHT ................................................................................ 41 
4.3.1. Almacenamiento ................................................................................................. 44 
4.3.2. Lavado................................................................................................................. 49 
4.3.3. Molturación ......................................................................................................... 52 
4.3.4. Reactor ................................................................................................................ 54 
4.3.5. Filtrado ............................................................................................................... 57 
4.3.6. Secado ................................................................................................................. 59 
4.3.7. Peletizado ............................................................................................................ 60 
4.3.8. Depósito ............................................................................................................. 62 
 
 
4.4. Balance de Masa .................................................................................................... 63 
4.4.1. Fracción sólida- hidrochar .............................................................................. 67 
4.4.2. Fracción líquida .............................................................................................. 68 
4.4.3. Fracción gaseosa ............................................................................................. 68 
4.5 Fases de operación .................................................................................................. 69 
4.5.1. Descripción ..................................................................................................... 69 
4.5.2. Pretratamiento ................................................................................................. 70 
4.5.3. Precalentamiento ............................................................................................. 70 
4.5.4. Proceso ............................................................................................................ 71 
4.5.5. Productos......................................................................................................... 71 
4.6. Optimización del Proceso ...................................................................................... 72 
4.6.1. Reutilización agua del proceso ....................................................................... 72 
4.6.1.1. Digestión anaerobia ................................................................................. 73 
4.6.2. Recirculación energética ................................................................................. 74 
4.6.2.1. Intercambiadores de calor ........................................................................ 74 
4.6.2.1.1. Tubería doble .................................................................................... 75 
 
 
4.6.2.1.2. Enfriados por aire .............................................................................. 76 
4.6.2.1.3. Tipo placa. ....................................................................................... 77 
4.6.2.1.4. Casco. ................................................................................................ 774.6.2.2. Co-combustión ......................................................................................... 78 
4.7. Aplicación industrial .............................................................................................. 79 
5. Conclusiones ........................................................................................................... 83 
6. Recomendaciones ................................................................................................... 85 
7. Bibliografía ............................................................................................................. 86 
8. ANEXOS .............................................................................................................. 101 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Lista de Tablas 
Tabla 1 Clasificación de los procesos pirolíticos ............................................................... 8 
Tabla 2 Bases de información estudio ............................................................................. 19 
Tabla 3 Componentes biomasa ....................................................................................... 22 
Tabla 4 Biomasa para aprovechamiento .......................................................................... 24 
Tabla 5 Caracterización Biomasa Residual .................................................................... 35 
Tabla 6 Análisis inmediato de los datos promedio para la obtención de hidrochar. ...... 39 
Tabla 7 Masa de ingreso al proceso ................................................................................ 45 
Tabla 8 Dimensión unidad de almacenamiento. .............................................................. 48 
Tabla 9 Masa unidad de lavado ....................................................................................... 49 
Tabla 10 Dimensión unidad de lavado ............................................................................ 51 
Tabla 11 Masa unidad de reactor .................................................................................. 55 
Tabla 12 Dimensión reactor ............................................................................................ 56 
Tabla 13 Dimensión filtro prensa .................................................................................... 58 
Tabla 14 Dimensión unidad de secado ............................................................................. 60 
Tabla 15 Dimensión almacenamiento hidrocarbón ......................................................... 62 
 
 
Tabla 16 Dimensión almacenamiento líquido ................................................................. 63 
Tabla 17 Condiciones modelo másico ............................................................................. 64 
Tabla 18 Corrientes másicas ........................................................................................... 65 
Tabla 19 Flujo de balance másico ................................................................................... 66 
Tabla 20 Balance másico ................................................................................................. 67 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Lista de Figuras 
Figura 1 Diagrama de fases en conversión hidrotermal ................................................ 11 
Figura 2 Esquema del proceso metodológico desarrollado en la presente investigación17 
Figura 3 Estructura biomasa ........................................................................................... 23 
Figura 4 Obtención Hidrochar......................................................................................... 26 
Figura 5 Descomposición Biomasa .................................................................................. 28 
Figura 6 Proceso Productivo Ingelia ............................................................................... 30 
Figura 7 Modelo Descriptivo de Diseño .......................................................................... 31 
Figura 8 Ingeniería Conceptual ....................................................................................... 32 
Figura 9 Ruta Experimental Hidrochar ........................................................................... 34 
Figura 10 CHT Escala Laboratorio ................................................................................. 36 
Figura 11 Rendimiento biocarbón ................................................................................... 37 
Figura 12. Ubicación planta ............................................................................................ 42 
Figura 13. Diagrama De Flujo CHT................................................................................ 44 
Figura 14 Métodos de Almacenamiento Biomasa ............................................................. 46 
Figura 15 Almacén Rectangular ..................................................................................... 48 
 
 
Figura 16 Lavadora de Papa ........................................................................................... 52 
Figura 17 Trituradora de Papa ........................................................................................ 53 
Figura 18 Filtro Prensa ................................................... ¡Error! Marcador no definido. 
Figura 19 Unidad de Secado ............................................................................................ 59 
Figura 20 Planta Peletizadora ......................................................................................... 61 
Figura 21 Operación CHT y Digestión ............................................................................ 74 
Figura 22 Intercambiador de calor tubo doble ................................................................ 75 
Figura 23 Intercambiador de calor por aire .................................................................... 76 
Figura 24 Intercambiador de calor tipo placa ................................................................. 77 
Figura 25 Intercambiador casco ....................................................................................... 78 
Figura 26 Esquema de Proceso Optimizado .................................................................... 81 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 
 
 
1. Introducción 
Una de las grandes preocupaciones que se tienen en la actualidad es la perdida 
correspondiente a materia prima útil para procesos industriales. Por ello, se presentan nuevas 
alternativas como la creación de industrias para aprovechamiento químico y biológico estipuladas 
bajo el concepto de biorrefinería. Este tipo de complejos industriales presentan ventajas de 
transformación dando uso a procesos como combustión, pirólisis, gasificación, carbonización y 
licuefacción hidrotermal. 
La generación de biomasa residual a nivel mundial presenta grandes estimaciones, ya que 
según (FAO, 2019) se pierden alrededor de 9,76 millones de toneladas relacionadas a biomasa 
correspondientes al 34% en producción donde un 25% representa raíces y tubérculos. Esta 
dinámica aplicada en el departamento de Boyacá representa el cultivo de papa con un rendimiento 
de 22,31 ton/ hectáreas con una producción de 716790 toneladas para el año 2021 (Boletin 
regional Boyacá, 2021). 
 En consideración a grandes proporciones de materia prima para la industria energética, 
química y biológica se hace viable la aplicación de nuevas alternativas que permitan el 
aprovechamiento de materiales como los relacionados al tratamiento de material residual. Por tal 
motivo la biomasa desechada a partir del cultivo de papa presenta alternativas de tratamiento 
dando uso a reactores termoquímicos. 
 
 
2 
 
 
La aplicación de nuevos conceptos de bioenergía y bioproductos permiten transformar 
biomasa de segunda generación como los residuos agroindustriales. Fomentando de esta manera 
el concepto de energíacircular y gestión de residuos sólidos, guiados bajo el concepto de 
carbonización hidrotermal (CHT) donde se presentan reacciones de hidrólisis, deshidratación, 
aromatización y polimerización condicionados en aguas subcrítica a temperaturas de 180 °C a 250 
°C con presiones de 10 y 50 bar (LihuiGao, MaurizioVolpe, MichelaLuciand, LucaFiorid, 2019). 
La concepción del proyecto de planta piloto dando uso a tecnologías CHT, permite 
considerar la generación de industrias enfocadas en la investigación, desarrollo y tecnologías 
limpias. Tal es el caso del instituto de ingeniería de la UNAM en ciudad de México que presenta 
el tratamiento de 72 toneladas de materia prima con la producción de 8,7 toneladas diarias de 
hidrochar (UNAM, 2021). De igual forma la empresa española Ingelia, quien en conjunto con la 
Universidad Politécnica de Valencia estipulan patentes asociadas al proceso como el sistema de 
control- temperatura y el sistema de reactor invertido (Ingelia, 2021). 
El desarrollo conceptual a nivel industrial surge para solucionar especificaciones técnicas 
propias de una problemática. Por esta razón, para implementar este principio se específica como 
producto final la generación de hidrocarbón y líquidos fertilizantes. En donde se propone evaluar 
métodos de procesamiento que van desde la formulación de diagrama de flujo, balances de masa 
y requerimiento de equipos valorando principios para generar alternativas en la aplicación de 
tecnologías verdes. 
 
3 
 
 
La sostenibilidad ambiental viene comprendida por el equilibrio correspondiente al nivel 
económico, social y ambiental. Debido a ello la formulación de proyectos que fomentan las 
tecnologías de aprovechamiento para disminuir el consumo de materias primas naturales, es uno 
de los grandes avances para el cumplimiento de los objetivos de desarrollo sostenible consolidados 
en el objetivo 7 de energía asequible no contaminante y el 13 acción por el clima. 
El tipo de aprovechamiento viene enmarcado dentro de la situación actual de la perdida de 
materiales dispuestos en la industria por procesos de tratamiento, transformación y la disposición 
final del producto. En relación a la problemática expuesta se presenta la creación de industrias 
que comprenden entornos de sostenibilidad abarcando frentes como la disminución de gases 
efecto invernadero. Ya que el producto finalmente generado presenta una nivelación de carbono 
neutro, por tanto el CO2 adsorbido por la materia orgánica se reconvierte en combustible que 
aporta energéticamente en la industria de carbonización hidrotermal, además de generar un 
producto rico en carbono para la enmienda de suelos y un líquido fertilizante. 
El desarrollo de los avances para disminuir la afectación climática, trae consigo la 
intervención de compromisos como los estipulados por la conferencia de las naciones unidas sobre 
el cambio climático Cop26, donde se abarcan temas de adaptación, mitigación y financiación. Con 
el objeto de mantener un incremento de la temperatura en un rango menor a 1,5 °C (Changes, 
2021). 
 
 
4 
 
 
Uno de los aspectos tenidos en cuenta para la disminución de gases efecto invernadero, 
vienen establecidos por los combustibles utilizados en los sistemas de producción. Es por esto que 
dentro del marco de la cumbre del clima desarrollado por expertos de Latinoamérica y el Caribe 
se trata el tema de mercados de carbono, estableciendo las dinámicas de compra y venta de bonos 
por emisiones generadas. 
Dentro del entorno nacional se comprenden políticas establecidas por la ley 1819 de 2016 
y decreto 926. Emiten los diversos mecanismos contenidos dentro del marco de bonos de carbono, 
creados para disminuir el consumo de combustible fósiles. De esta manera se presentan valores 
alrededor de $17660 por tonelada de dióxido de carbono emitido, en este contexto la aplicación 
de energías renovables presentara una amplia factibilidad para el sector empresarial ya que se 
reducirán costo a nivel económico y se contribuirá al bienestar ambiental (Colombia : Impuesto 
Nacional al Carbono Colombia : Impuesto Nacional al Carbono, 2019). 
Como estrategia para mitigar las diversas afectaciones que se presentan dentro del concepto 
de consumo, se presenta la opción de economía circular que interviene los ciclos de producción y 
aprovechamiento haciendo uso eficiente de los recursos, basándose en la recuperación 
ecosistémica aplicando tecnologías e innovación fomentados bajo el concepto de desarrollo 
sostenible (Comercio, n.d.). 
El contexto de sostenibilidad enmarca la posibilidad de generación de industrias verdes, 
principalmente ocasionado por la falta de gestión de residuos sólidos. Debido a estas condiciones 
la aplicación de procesos termoquímicos como carbonización hidrotermal presenta condiciones 
idóneas por las características de la materia prima y equipos destinados para el proceso, que 
5 
 
 
comprende el manejo de temperaturas entre 180 y 220 °C a presión autógena en agua subcrítica 
(Jimenez, 2021). 
El aporte conceptual desarrollado en la industria genera la caracterización de procesos 
como la CHT, permitiendo observar nuevas alternativas de transformación de material como el 
procedente de biomasa residual de papa. Visto de esta manera se describen temáticas en nivel 
detallado correspondientes al proceso, describiendo en un nivel teórico los diversos aportes 
generados para poder extraer información de viabilidad para ejecutar el diseño aplicado en la 
región. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
 
1. Marco Teórico 
1.1.Marco Conceptual 
La aplicación de procesos termoquímicos ha sido usada desde tiempos antiguos, con la 
finalidad de transformar la materia en biocombustibles, compuestos químicos y energía (Stevens, 
C., & Brown, 2011). Los procesos mayormente aplicados son combustión directa, pirólisis, 
gasificación y procesos hidrotermales (Demirbaş, 2001). 
La biomasa permite liberación de energía a través de combustión o transformación en 
productos líquido, sólido y gaseoso, los cuales varían dependiendo el tipo de proceso y sus 
condiciones establecidas. Dentro de los productos obtenidos se obtiene un bioaceite con alto 
contenido de agua, oxígeno y altamente viscoso, el contenido gaseoso se obtiene por 
descomposición química en ausencia de oxígeno donde se obtiene hidrogeno, monóxido y dióxido 
de carbono, vapor de agua e hidrocarburos gaseosos, por parte del compuesto sólido se precisa 
como fertilizante y para captura de carbono. 
2.1.1. Combustión directa 
 Se da aprovechamiento de energía química que poseen los compuestos orgánicos para la 
producción de calor y/o energía eléctrica a través de vapor en calderas, generadores y plantas 
energéticas (McKendry, 2002). Por tanto, la combustión consiste en el quemado de fueles a alta 
temperatura en presencia de oxígeno suele ser la tecnología químico-térmica más utilizada(De 
Máster & Ponce Ballester, n.d.). 
7 
 
 
Una combustión completa requiere de altas temperaturas de entre 800–1000 ºC. Aparte del 
gran aporte calorífico necesario, la biomasa utilizada para este proceso deberá estar seca, ya que 
este proceso no acepta más de un 50% de humedad de la biomasa (De Máster & Ponce Ballester, 
n.d.). Por ende el calor generado durante la combustión depende del poder calorífico y del 
contenido de carbono, cenizas y humedad de la biomasa. La referencia del poder calorífico se 
refiere a la energía liberada en presencia de oxígeno, su rendimiento ve un gran aumento con el 
aumento de carbono dentro de la materia prima (Tekin, Karagöz, & Bektaş, 2014). 
2.1.2. Pirólisis 
Proceso de descomposición térmica de la biomasa seca a unas temperaturas relativamente 
bajas (entorno a unos 400 – 650 °C) y en ausencia de oxígeno o, en su defecto con una 
concentración de oxígeno inferior a la requerida para llevar a cabo una combustión completa(S. 
Wang et al.,2006). Para observar los diversos tipos de pirólisis según las variables de operación 
tiempo de residencia, velocidad de calentamiento, temperatura y productos ver tabla 1. 
En este proceso el contenido en agua de la biomasa no deberá superar el 10%, en 
consecuencia se requiere biomasa seca para la generación de producto sólido con alto contenido 
de carbono denominado char o hidrochar. Además se generan compuestos volátiles que son 
parcialmente condensados formando una fase líquida y, a su vez, una fracción gaseosa compuesta 
por aquellos gases no condensables (Brownsort, 2009). 
La medida del calor transferido a la biomasa permite clasificar diversos tipos de pirólisis 
por los tipos de productos generados: 
8 
 
 
2.1.2.1. Pirólisis lenta: Se presenta un procesamiento corto manejando rangos de 
transferencia de calor entre 5 y 7°C/min y 30°C/min. Estableciendo rangos de temperatura entre 
300 y 700 °C donde se tienen tiempos de residencia por largos periodos horas o días. Como 
productos finales se obtienen rendimientos de char entre 25-35% y líquidos entre 30-50%(Onay & 
Kockar, 2003). 
 
2.1.2.2. Pirólisis rápida: Se tiene transferencia de calor entre 200 o 300 °C/min a 
1000°C/s- 10000 °C/s. Se da uso a un tamaño de partícula pequeño debido a la baja conductividad 
eléctrica de la biomasa. Se obtiene una producción de Char entre 15-25% y líquido entre 60-75% 
Tabla 1 
Clasificación de los procesos pirolíticos 
 
Nota. Se muestra las diversos tipos de pirolisis inmersos en variables como tiempo de 
residencia, velocidad de calentamiento, temperatura y productos. Fuente: (Balat, M., Kirtay, E., 
Balat, H,2009) 
9 
 
 
2.1.3. Gasificación 
El proceso de gasificación es un proceso en el que se aplica la oxidación parcial de biomasa 
en presencia de aire, oxígeno o vapor de agua en temperaturas de 800°C-900°C. Generando gas 
de síntesis destinado para generar metanol y un gas combustible de 4-6 MJ/N𝑚3 destinado para 
motores, turbinas, químicos, fertilizantes, combustibles líquidos, hidrógeno y electricidad. 
Además se desarrolla una gasificación integrada de ciclo combinado que usa el combustible 
gaseoso generado a través de combustión en electricidad, por tanto con la mejora de este proceso 
se presenta una eficiencia de conversión global elevada que permite generar un gas limpio antes 
de entrar a las turbinas(Peter McKendry,2001). 
Dentro del aplicativo de opciones para el gas de síntesis se pueden aplicar procesos 
fermentativos que constituyen bajas presiones, temperaturas y no se requiere enzimas ni procesos 
de pretratamiento. Su principio de funcionamiento consta del procesamiento de bacterias 
acetógenas por consumo de carbono, entre ellas se encuentran Eubacterium limosum, Clostridium 
ljungdahlii, Clostridium autoethanogenum (Liu et al., 2014). Estas bacterias anaeróbicas actúan 
bajo la característica de organismos autótrofos para producción de combustibles y compuestos 
plataforma a través de compuestos CO, H2 y CO2. Para el desarrollo productivo se tiene la 
inmersión de cultivos bacterianos por medio de reactores de siembra, crecimiento y procesamiento. 
En primera medida el gas se enfría para crecimiento celular y fermentación, luego se procede a 
separación por medio de evaporación- condensación en donde los subproductos depositados en el 
fondo se recirculan al proceso. Como último paso se da uso a un tamiz molecular para cumplir con 
las especificaciones requeridas(Phillips, Huhnke, & Atiyeh, 2017). 
10 
 
 
El accionar de las bacterias se ve afectada por consideraciones como pH, concentración de 
nutrientes, temperatura y gas de síntesis determinada por la concentración de metabolitos y 
cinética enzimática soportada por la célula. Otra opción se deriva de la catálisis química dando uso 
a reactor de lecho fijo de molibdeno, donde se condensan alcoholes para la obtención del 
biocombustible (Zhang et al., 2019). 
2.1.4. Procesos hidrotermales 
 Los procesos hidrotermales presentan el manejo de materiales en presencia de agua en 
estado supercrítico o subcrítico. Estas condiciones se dan considerando que el punto crítico del 
agua se presenta en 374 °C y 22 Mpa. Estipulando condiciones en estado subcrítico de 100 °C 
hasta el límite crítico y supercrítico por encima de estos escenarios (Peterson et al., 2008). En la 
medida que se presenta cercanías al punto crítico, las condiciones de solubilidad varían a 
condiciones no polares ocasionadas por la disminución de constante dieléctrica, de igual forma se 
disminuye la viscosidad y densidad mejorando condiciones de difusión relacionadas con el rango 
de temperatura a través del tiempo (Guo et al., 2010). Dichos comportamientos son valorados bajo 
la gráfica de fases contemplando las variables presión y temperatura como se observa en la figura 
1. 
 
 
 
11 
 
 
Figura 1 
 Diagrama de fases en conversión hidrotermal 
 
Nota. Se presenta las diversas regiones de procesos hidrotermales. Fuente:(Bona Otal, 2016) 
2.2.5. Licuefacción hidrotermal: Para este proceso se tienen rangos de temperatura entre 
200 y 350 °C con el manejo de presiones entre 4 y 20 MPa. Este proceso también conocido como 
pirólisis hidratada , es un proceso de despolimerización termoquímica en un reactor cerrado para 
convertir biomasa húmeda en aceite biocrudo y productos químicos a temperatura moderada 
(típicamente 200-400 ° C) y alta presión (típicamente 10-25 ° C). MPa)( Direct Thermochemical 
Liquefaction for Energy Applications, 2018). 
2.2.6.Gasificación hidrotermal: Para este tipo de tratamiento se tienen regiones tanto 
subcrítica como críticas con el objeto de obtener gases como H2, CO2, CH4, CO e hidrocarburos 
ligeros (Modell, 1985). Se estima gasificación catalítica hasta los 500°C ya que se requiere de un 
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/hydrous-pyrolysis
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/depolymerisation
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/wet-biomass
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/bio-oil
12 
 
 
medio catalizador. Mientras superando esta barrera de temperatura se tiene una gasificación 
homogénea (Peterson et al., 2008). 
2.2.Marco Referencial 
El desarrollo de biorrefinerías a nivel mundial estima que: 
El concepto aplicado de biorrefinerias para el año 2014, constituyo 5 plantas 
lignicelulósicas con el desarrollo de 10 aceites procesados; a su vez en paises como Noruega se 
procesa material residual de poda para obtener material lignocelulósico, complementando esta 
propuesta se tiene el desarrollo de 21 patentes para la obtención de compuestos como glicerol y 
biomasa hidrolizada. Por ende la aplicación de nuevas tecnologías comprende la inclusión de 
reactores para tratar olefinas polimeros destinados a la producción de plástico, al igual se tratan 
fenoles para el procesamiento de maderas e industrias plásticas. Lo dispuesto anteriormente se 
refleja en usos industriales como la producción de bioetanol en Brasil a partir de caña de azúcar o 
las propuestas desarrolladas en Europa del norte en paises como Suecia y Finlandia estipuladas en 
la producción de biocombustibles y calefacción (Millan, 2015). 
El centro de biotecnología de Fraunhofer chile realiza trabajos entornos al diseño, 
validación y escalamiento de CHT para procesar diversos residuos agrícolas. Los parámetros 
tenidos en cuenta para su producción valoran temperaturas entre 180-250 °C en un periodo de 72 
horas; se consolidan diversas rutas de descomposición comprendidas por: hidrólisis, 
deshidratación, descarboxilación, condensación, polimerización y aromatización para obtener 
como productos finales lignito y gases (Research, 2021). 
13 
 
 
Las 25 biorrefinería integradas que se complementan en diversas escalas , 4 en escala 
inicial, 4 en escala operativa y 17 en piloto, donde se da uso a productos como maíz, sorgo, 
residuos agrícolas, caña de azúcar,suero láctico, celulosa, residuos leñosos, almidón, trigo y 
cebada (Energy, n.d.). 
En Malasia se propone la construcción de una biorrefinería constituida por un área de 1000 
hectáreas en el Kertih Biopolymer Park. Se espera que en sus 30.000 hectáreas de campo se plante 
materia prima (Acacia mangium y Leucaena leucocephala) para producir 10,5 millones de 
toneladas de biomasa al año. Se cuenta con el apoyo industrial por parte de (BiotechCorp), de 
igual forma se busca apoyo en países como Europa, los Estados Unidos, Corea y Japón. El 
estimado final pretende usar material lignocelulósico para convertirlos en carbohidratos 
avanzados, biomateriales, biofertilizantes y alimentos para animales, utilizando celulosa como 
materia prima (Corporation, 2012). 
Una de las empresas con mayor crecimiento dentro de la industria de carbonización 
hidrotermal es Ingelia. Su crecimiento viene dado desde finales de 2005. El objetivo de la empresa 
es desarrollar la Tecnología de Carbonización Hidrotermal y adoptarla a escala industrial. El apoyo 
principal viene dado por Instituto de Tecnología Química (ITQ) de la Universidad Politécnica de 
Valencia en cabeza del profesor Avelino Corma quien patentó el proyecto a escala industrial 
(Ingelia, 2021). 
El crecimiento de este complejo industrial se desarrolló en Valencia España. Donde en 
2010 Ingelia finalizó el primer proceso operativo de carbonización hidrotermal con el 
procesamiento de 6000 toneladas de residuos orgánicos. Para el año 2013 se desarrolló un proceso 
de eficiencia por parte de la planta para tratar residuos orgánicos municipales y lodos de 
14 
 
 
depuradora en fertilizante líquido e hidrochar; Este proyecto fue financiado por la comisión 
Europea bajo el nombre FP7 <<NEWAPP>>. En continuidad con el crecimiento empresarial para 
el 2014 busca expandir su mecanismo energético a países como Portugal, Polonia, Bélgica, 
Canadá, Reino Unido e Italia. Esta expansión se constituye en los años 2015 y 2017 donde se 
instala un segundo reactor con capacidad de14000 Ton/año y un tercer reactor en Reino Unido 
respectivamente. 
En el entorno regional se consideran: 
El estudio realizado por la universidad de la Salle, constituyó la construcción de 3 lechos 
filtrantes para remover color de aguas residuales. La materia a tratar para la obtención del 
adsorbente por medio de carbonización hidrotermal se constituyeron por: cascara de cebolla larga, 
maíz y arveja; para su evaluación se hacen pruebas a través del espectrofotómetro antes y después 
del tratamiento. Dichos resultados mostraron que el lecho con mayor adsorción muestra eficiencias 
del 36,65% en la longitud de onda de 520 y de 34,92% en la longitud de 620, seguido del lecho de 
hidrochar de arveja con un 22,77% en la longitud de onda de 520 y de 20,07% en la de 620, el 
lecho de hidrochar de maíz presentó el tercer lugar en eficiencia con un 18,81% en la longitud 520 
y 13,26% en la longitud de 620 y por último la hoja de la cebolla con una eficiencia en la longitud 
de onda de 520 de 6,91% y en la longitud de 620 presento una eficiencia de 6,43% (Ximena, 
Pineda, Camilo, & Guarín, 2019). 
 
 
15 
 
 
2.3.Marco legal 
Dentro de la normatividad colombiana se tienen los siguientes aspectos: 
Ley 09 de 1979: Código Sanitario Nacional, donde se establecen los procedimientos y 
medidas para legislar, regular y controlar las descargas de los residuos y materiales. Indica, además 
los parámetros para controlar las actividades que afecten el medio ambiente. 
Ley 99 de 1993: Gestión integral de residuos sólidos. 
Resolución 605 de 1996: Disposiciones sanitarias sobre residuos sólidos. Reglamenta las 
normas sanitarias aplicables para el almacenamiento, presentación, recolección, transporte y 
disposición de basuras. 
Ley 1259 de 2008: La finalidad de la presente ley es crear e implementar el Comparendo 
Ambiental como instrumento de cultura ciudadana, sobre el adecuado manejo de residuos sólidos. 
Decreto 838 de 2005: Por el cual se modifica el Decreto 1713 de 2002 sobre disposición 
final de residuos sólidos y se dictan otras disposiciones. 
Acuerdo 515 de 2012: La finalidad de este Acuerdo es la de aplicar los instrumentos legales 
y normativos en el Distrito Capital para el Comparendo Ambiental como instrumento de cultura 
ciudadana, sobre el adecuado manejo de residuos sólidos. 
 
16 
 
 
3. Metodología 
Los términos abordados por cada una de las etapas de investigación comprenden el 
abordaje de parámetros teóricos en relación a datos consultados en nivel laboratorio, de esta 
manera se realiza la interpretación de cada uno de los conceptos entorno al proceso y se constituye 
el aporte experimental con base en estudios previos. 
Por tanto, los parámetros de análisis dispuestos dentro del estudio se fundamentan bajo 
propuestas industriales en operación. Garantizando de esta manera la relación entre tecnologías 
aplicadas para cada una de las fases operativas, efectuando recolección de información para la 
generación de propuestas en respuesta al dimensionamiento, operación y fases del proceso. 
La característica principal de la presente investigación se determina por tener el carácter 
no experimental, de esta manera el tratamiento de información se adapta a partir de esquemas 
realizados a escala laboratorio. Esta situación permite consolidar que variables son importantes 
para definir operaciones y parámetros se tuvieron en cuenta a partir de bases conceptuales. 
En la figura 2 se muestran las etapas tenidas en cuenta para el desarrollo metodológico. 
Estipulando como principales características el análisis de procedimientos y pasos investigativos 
la característica sistémica aportada por el ciclo productivo de las biorrefinería tomando como 
principal base el proceso de carbonización. Entendiendo este proceso como la relación de 
elementos para constituir en forma íntegra la valorización de biomasa residual de papa. 
 
17 
 
 
Figura 2 
Esquema del proceso metodológico desarrollado en la presente investigación 
 
 
 
 
Etapa 1. Revisión 
bibliográfica
Etapa 2. Recolección 
de datos de 
carbonización 
hidrotermal a nivel 
de laboratorio 
Etapa 3. Diagrama 
de flujo y balances 
de masa 
Etapa 4. proceso 
industrial CHT.
18 
 
 
Etapa 1. Se procedió a realizar una revisión teórica de conceptos, variables de operación, 
equipos y comportamiento de reacción asociados a carbonización hidrotermal, partiendo de 
fuentes clasificadas como: 
Primarias: Información explícita de contenidos presentes en tesis, artículos originales y 
patentes. 
Secundarios: Presentan una revisión de las fuentes primarias, dichos documentos son 
referidos a resúmenes, revisiones sistemáticas, bases de datos y catálogos. 
Terciarios: Confrontan información de unidades primarias y secundarias como el caso de 
estudios de caso y catálogos. 
La finalidad de esta etapa viene comprendida por la descripción de parámetros importantes 
en la caracterización de biorrefinería, por tal motivo se presenta la ilustración de conceptos de 
procesos termoquímicos, materia prima a tratar y condiciones estipuladas para la implementación 
de fases industriales. 
La búsqueda de información viene referida a clasificación bajo el criterio fundamentado 
en palabras clave, dando uso a conceptos como conversión hidrotermal, biorrefinería, 
carbonización hidrotermal y diseño operativo CHT. Este proceso se efectuó por medio de 
búsquedas en línea considerando escalas como patentes industriales, repositorio universidades y 
bases de datos. En donde para el desarrollo del presente estudio se estipularon como principales 
fuentes: 
19 
 
 
Tabla 2 
 Bases de información estudio 
Fuente Palabras clave Título Autor 
Motor de 
búsqueda 
Año 
Primaria 
Carbonización 
hidrotermal 
Procedimiento para la 
extracción de productos 
bioquímicos 
obtenidos a partir de un 
procesode carbonización 
hidrotermal 
de biomasa. 
Ingelia 
Google 
patents 
2012 
Primaria Biorrefinería 
Mejora de la biomasa: 
formas alternativas de 
tratamiento de biomasa. 
Diego Ching 
Escuela de 
Ingeniería y 
Gestión 
Industrial 
KTH 
2014 
Primaria Biorrefinería 
Análisis de factibilidad 
aplicado a una planta de 
biorefinación por 
conversión hidrotermal 
HTC de la biomasa 
residual de la papa, para 
la obtención de 
bioproductos. 
John Medina 
Repositorio 
Universidad 
pedagógica y 
tecnológica 
de Colombia 
2019 
Primaria 
Carbonización 
hidrotermal 
Efecto de la aplicación de 
hidrochar en suelos 
erosionados en Boyacá. 
Juliana 
Zarate 
Documentos 
grupo de 
investigación 
carbones y 
carboquímica 
GIC 
2021 
Primaria 
Conversión 
hidrotermal 
Tratamientos 
termoquímicos para 
valorización energética 
de residuos biomásicos: 
Viabilidad técnica y 
comparativa económica. 
Judith 
González 
Arias 
Repositorio 
universidad 
de León 
2021 
 
20 
 
 
Etapa 2. Para fundamentar la recolección de datos de carbonización hidrotermal a nivel 
de laboratorio se consideró la fase experimental desarrollada por el trabajo de grado titulado efecto 
de la aplicación de hidrochar en suelos erosionados en Boyacá. Al operar la misma materia residual de 
papa y el mismo entorno regional. 
El estudio consultado presenta una fase experimental manipulando parámetros estadísticos 
para estimar medidas marginales y rendimientos por parte del hidrochar. Por ende, para este apartado 
se considera la consulta de datos desarrollados en la etapa 1, los cuales permiten estimar rendimientos 
y características de las demás fases por parte de los estados de la materia. 
Etapa 3. Diagrama de flujo y balances de masa. Se estructuraron bajo el concepto de 
experiencias desarrolladas en fase laboratorio, operando rendimientos másicos y variables 
dependientes del proceso. Consolidando fases operativas como la desarrollada por la patente del 
grupo empresarial Ingelia. 
Este proceso se desarrolla con la interpretación del proceso que permite condensar la 
información relevante en el nivel operativo, tomando como principios de manejo el diseño 
experimental consultado. 
Etapa 4. Proceso industrial. Se efectúa luego de revisión primaria que permite describir 
fases que fundamentan la operación, maquinaria y equipos. Consignando de esta manera opciones 
de mejora que actúan en diseños operativos e industrias de biorrefinería. 
 Cabe resaltar que la estimación de información integrada en el presente estudio busca 
describir opciones de operación industrial que beneficien la región, para ello se parte de supuestos 
determinados en bibliografía desarrollada. 
21 
 
 
4. Presentación de Resultados, Análisis y Discusión 
En el presente capítulo se efectúa la descripción y análisis de conceptos propios de la 
carbonización hidrotermal, para ello en primera medida se describe la biomasa a procesar 
establecida como la biomasa residual de papa, posteriormente se evalúan las distintas fases de 
operación presentes en la industria. Donde se adapta la dimensión de los equipos y se llega al 
posterior manejo de alternativas establecidas para un mejor ambiente operativo. 
4.1. Operación de planta piloto de biomasa residual 
4.1.1. Biomasa como materia prima 
La biomasa se compone principalmente por material biodegradable proveniente de 
productos, desechos y residuos de origen biológico procedentes de actividades agrarias (incluidas 
las sustancias de origen vegetal y de origen animal). Por tanto, los recursos biomásicos provendrán 
de fuentes muy diversas y heterogéneas (Herguedas, Taranco, Rodrígez, & Paniagua, 2012). 
Según su origen se clasifican biomasa leñosa, donde se caracterizan las plantaciones y 
residuos forestales como árboles, arbustos y matorrales. Mientras el material proveniente de 
cultivos y residuos agrícolas, incluidos los cultivos energéticos dedicados, los residuos 
industriales, el estiércol animal y los desechos domésticos se consideran no leñosos (Situmorang, 
Zhao, Yoshida, Abudula, & Guan, 2020). 
 
Para analizar los diversos componentes de la biomasa se tiene una composición típica en 
base seca de la biomasa con carbono 40%-50%, oxígeno 6%-7%, hidrógeno 40%-50% y nitrógeno 
22 
 
 
0,4%-1% en peso (Jahirul, Mohammad I., 2012). De igual forma tal como se evidencia en la tabla 
3, se describe su composición por parte de tres polímeros: hemicelulosa, celulosa y lignina (Basu, 
2010). 
Tabla 3 
 Componentes biomasa 
Componente Descripción 
Celulosa La celulosa es un polímero lineal que constituye aproximadamente el 
45% del peso seco de la madera. Presenta alto peso molecular que forma las 
fibras en los materiales lignocelulósicos, y su degradación comienza entre 240 
y 350 °C debido a la alta resistencia de su estructura cristalina a la 
despolimerización térmica. (Tumuluru JS, Sokhansanj S, Wright CT, 2010). 
Hemicelulosa La hemicelulosa es un polímero complejo de carbohidratos con un 
peso molecular más bajo que la celulosa. Constituye entre el 25 y el 30% del 
peso seco total (Pérez, Muñoz-Dorado, de la Rubia, & Martínez, 2002). Su 
degradación ocurre entre la temperatura de 130 y 260 °C, y la mayor parte de 
la pérdida de peso ocurre por encima de 180 °C (Arias et al., 2008). 
Lignina La lignina junto con la celulosa es el polímero más abundante en la 
naturaleza. Es un polímero no estructurado y altamente ramificado que llena 
23 
 
 
los espacios en la pared celular entre los componentes de celulosa, 
hemicelulosa y pectina (Tumuluru JS, Sokhansanj S, Wright CT, 2010) Es de 
naturaleza relativamente hidrófoba y aromática y se descompone entre 280 y 
500 °C cuando se somete a un tratamiento térmico.(Bridgeman, Jones, 
Williams, & Waldron, 2010). 
Nota. Se presentan los diversos compoenentes de biomasa 
Figura 3 
Estructura biomasa 
 
Nota. Se muestran los diversos componentes inmersos en biomasa. Fuente :(Volynets B, 
Ein-Mozaffari F, 2017) 
 
24 
 
 
4.1.2. Biomasa Residual en Boyacá 
La disponibilidad de biomasa se estipula según los datos valorados por la planificación 
rural agropecuaria (UPRA) ,donde se cuentan con 360000 hectáreas de siembra al año 
representado un 16% de producción a nivel nacional, siendo considerado el segundo departamento 
con mayor productividad de papa del país (Boletin regional Boyacá, 2021). 
Tabla 4 
Biomasa para aprovechamiento 
Rubro 
Diacol 
capiro 
Superior 
Rendimiento 
total (ton/Ha) 
28,66 31,07 
Rendimiento 
comercial 
(ton/Ha) 
15,03 13,81 
Pérdida (ton/Ha) 13,63 17,26 
Nota. Análisis de biomasa con proyección de aprovechamiento. Fuente : (Boletin regional Boyacá, 
2021) 
Estimando las pérdidas generadas del cultivo de papa se obtiene un valor de 15,45 ton/ha 
al año, además se estima un valor de 32.392 hectáreas cultivadas (Boletin regional Boyacá, 2021). 
Por ende se estima un valor aproximado de 500.456 toneladas suficiente para abastecer la 
propuesta de materia prima requerida de 182,5 toneladas al año. 
 
 
25 
 
 
4.1.3. Procesamiento de biomasa 
Para abarcar la transformación de biomasa se estipula el proceso de carbonización 
hidrotermal (CHT), establecido para tratamiento de materiales orgánicos principalmente biomasa 
para ser convertidos en carbón. El principio de funcionamiento viene desarrollándose desde el 
siglo XX, donde se presenta la variación entre presión y temperatura desarrollada en 1913 por 
Berguis(T. Wang, Zhai, Zhu, Li, & Zeng, 2018), quien experimento la transformación 
hidrotérmica de celulosa en carbón. Esta serie de percepciones moldearon los productos finales 
para obtener una forma, tamaño y porosidad. Dentro de sus parámetros operativos se valora 
igualmente el valor del calentamiento, capacidad de adsorción y conductividad. 
La formación del carbón procede principalmente de la producción de líquidos como 
productode degradación de azúcares, ácidos orgánicos y compuestos aromáticos. Estas fases son 
dispuestas por reacciones como hidrólisis, deshidratación, descarboxilación, polimerización, 
aromatización y re condensación (Titirici, M.-M., Antonietti, A., y Baccile, 2008). Los productos 
obtenidos van desde materiales híbridos, catalizadores, almacenamiento de energía, 
supercondensadores y electrodos; además de considerar como principales productos sólidos 
hidrófobo, líquidos compuestos por componentes orgánicos y gas. Por tanto se tiene carbono 
aromático y oxígeno con grupos funcionales que pueden ser destinados para la enmienda de suelo, 
secuestro CO2, como combustible o adsorbente. 
Los distintos componentes principales de la biomasa con base en su estructura química se 
componen por lignina, celulosa y hemicelulosa. Estos se transforman teniendo distintas vías de 
reacción obteniendo mejores resultados en componentes puros, e ste comportamiento se observa 
en polímeros como celulosa, carbonizado sin completar la hidrólisis a monosacáridos por medio 
26 
 
 
de la condensación intermolecular, deshidratación y reacciones de descarboxilación (Falco, C., 
Baccile, N., y Titirici, 2011), 
La composición de las diferentes estructuras químicas puede resultar en una afectación 
teniendo en cuenta la materia prima y condiciones del proceso. Ocasionando dificultades de los 
grupos funcionales e inexactos para mezcla, contenido de energía y rendimiento (Lu, 2014); 
Debido a que el material a tratar presenta una composición heterogénea. Según estas condiciones 
el proceso CHT al tratar lodo biológico llega a ser complementado por prácticas actuales como 
digestión anaeróbica o deshidratación sencilla (Jermakka, J., Grönberg, V., Wikberg, 2013). 
Los productos finales por tanto pueden asumirse como un producto carbonoso similar al 
lignito, el lodo procesado es adsorbente de plaguicidas, contaminantes orgánicos y metales 
pesados. Donde se tienen propiedades favorables para la enmienda del suelo, elevar el contenido 
de carbono, la estructura, la capacidad de adsorción de agua, la capacidad de adsorción de 
nutrientes, flujo de aire, las características anti-intemperie, anti-erosión del suelo y sumidero de 
carbono (Glaser, B. y Lehmann, 2002),(Lehmann, J. y Joseph, 2009). 
Figura 4 
 Obtención Hidrochar 
Gas Polimerización y condensación 
 Intermedio acuoso Char secundario 
Biomasa Degradación 
 Char primario Sólido- Sólido conversión 
27 
 
 
Nota. Se presentan las 2 vías de degradación de biomasa para la obtención de carbón primario y 
secundario. (Keiller, B.G., Muhlack, R., Burton, R.A., Van Eyk, 2019). 
Las condiciones del carbón obtenidas por las distintas fases de operación, se estiman por 
un carbón primario formado por la conversión sólido-sólido y el carbón secundario determinado 
por la fase acuosa por la condensación y re polimerización. Las rutas estimadas en los diversos 
componentes como hemicelulosa, celulosa y lignina se componen por rutas como hidrólisis, 
deshidratación y polimerización; La manera en la que se estipulan los grados de descomposición 
se desarrolla por la obtención de pentosas, furfurales, benceno y líquidos fragmentados por 
biomacromoleculas. La celulosa por su parte se descompone en partículas como la hexosa, 
polisacáridos, furfurales y ácidos orgánicos condensados en biocrudo. La ruta establecida por parte 
de lignina está destinada por fenoles, aparición de procesos como descarboxilación y condensación 
de rutas transformadas por reformadas e hidrogenación(dos Santos-Rocha, M.S.R., Pratto, B., de 
Sousa, R., Almeida, R.M.R.G., Cruz, 2017). 
Las rutas de descomposición por parte de las tres principales estructuras de la biomasa 
observadas en la figura 5, se efectúan por la descomposición de hemicelulosa que en primer lugar 
se transforma en pentosa como producto de la reacción de hidrólisis, por medio de la 
deshidratación se forman estructuras furfurales que pasan a formar parte de los líquidos 
fragmentados por biomacromoleculas. 
 
28 
 
 
Figura 5 
Descomposición Biomasa 
 
 
 
 
 
 
Nota. Se ilustran los diversos mecanismos de descomposición por parte de la hemicelulosa, 
celulosa y lignina. Fuente : (Lucian, M., Volpe, M., Fiori, 2019),(Kruse, Funke, & Titirici, 2013) 
La celulosa se descompone en hexosa siguiendo la ruta de furfurales que componen 
benceno y ácidos orgánicos que forman el biocrudo. Por su parte los compuestos asociados a 
polisacáridos presentan la reconversión sólido-sólido para la transformación en carbón. 
La lignina forma fenoles que componen biocombustible. Por otra parte se experimentan 
reacciones de descarboxilación para formación de hidrochar e hidrogenación para el tratamiento 
de dióxido de carbono. 
 
 
29 
 
 
El desarrollo industrial para el tipo de industrias CHT viene desarrollándose por empresas 
como Ingelia, la cual se encarga de la obtención de productos bioquímicos dando uso al concepto 
de biorrefinería por medio del concepto de carbonización hidrotermal. Este a su vez se compone 
por un tubo de precalentamiento de la biomasa húmeda, un reactor vertical con la adecuación de 
vapores y gases. 
Las etapas comprendidas por la patente van desde un entorno de calentamiento que 
sobrepasa la temperatura de evaporación contenida en la mezcla húmeda de biomasa este proceso 
se lleva a cabo directamente en el reactor, este sistema se puede aplicar de igual forma en una etapa 
anterior de precalentamiento. 
El producto obtenido por el calentamiento permite generar una acumulación de gases en la 
parte superior del reactor. Para posteriormente llegar a fase de enfriamiento por el manejo de 
presión y temperatura alcanzando de esta manera el cambio de materia gas- líquido. 
Por tanto la invención de la mencionada industria química, tal como se observa en la figura 
6 radica en la obtención de un producto carbonoso con características biológicas y químicas para 
aprovechamiento. En donde se describen métodos de aprovechamiento para los tres estados de la 
materia, este concepto es propio del concepto de biorrefinería al generar aprovechamiento 
completo de la materia prima procesada. 
 
 
 
30 
 
 
Figura 6 
 Proceso Productivo Ingelia 
 
 
Nota. En este apartado se describen los diversos procesos productivos por parte de la empresa 
Ingelia. Fuente : (Pct, 2012). 
4.2. Ingeniería conceptual 
La aplicación de este concepto lleva consigo el manejo de información para tratar 
condiciones, necesidades y exigencias. Por lo tanto el producto final es un modelo descriptivo que 
aborde estas problemáticas abarcando una serie de etapas 
Las fases tenidas en cuenta para el modelo descriptivo surgen desde la identificación de 
necesidades que se puedan plantear en la región, para el presente caso de estudio es el 
aprovechamiento de material lignocelulósico proveniente del residuo de papase estima en primera 
medida un diseño conceptual en el que se exploran las diversas alternativas en busca de una mejor 
31 
 
 
propuesta. Como siguiente paso se tiene la selección de una ruta de diseño en busca del diseño 
preliminar, que luego se complementa con el diseño detallado en la figura 7. 
Figura 7 
Modelo Descriptivo de Diseño 
 
 
 
 
 
 
 
Nota. Se presentan las diversas etapas para abordar la ingeniería descriptiva. Fuente : (CHAUR 
BERNAL, 2005). 
Para lo estipulado como ingeniería conceptual se debe seguir una ruta donde se abarque 
desde la especificación de un producto deseado hasta la evaluación de alternativas, que a su vez 
requieren de herramientas como: materia prima y capacidad de producción, normativa, 
descripción del proceso, diagrama del proceso, lista de equipos e inversión económica. 
32Figura 8 
Ingeniería Conceptual 
 
Nota. Proceso desarrollado por la aplicación de ingeniería conceptual. Fuente : (Chaur Bernal, 
2005). 
Para la puesta en marcha del diseño, se consideran en primera medida la capacidad de 
producción estimada por la cantidad de materia a procesar. A su vez se abarcan términos 
normativos que permitan calcular el proceso de acuerdo a condiciones estipuladas por la región 
para el manejo de residuos, subproductos y producto final. 
De la caracterización del proceso se desprende un diagrama de operaciones donde se 
identifican variables de operación como presión y temperatura. Por lo tanto se comprenden los 
diversos procesos unitarios consolidados generalmente como bloques de operación. 
La fase final contempla la compra de equipos, por ende se requiere de la estimación de 
costos que generalmente varían entre un 30% para el diseño preliminar y detallado. De esta manera 
se determina el costo real para el desarrollo de la planta. 
33 
 
 
4.2.1. Planta piloto 
La consideración de plantas piloto requieren a su vez de medidas como: tipo de proceso, 
nivel de información disponible y tamaño propuesto por la unidad industrial. Debido a estas 
condiciones permite abarcar objetivos como la evaluación de factibilidad para un proceso 
tecnológico, determinar información para el diseño de una planta comercial y obtener cantidades 
para productos con fines comerciales (Castellanos, 2000). Para la caracterización de la planta de 
carbonización hidrotermal planteada se estudiará la corroboración de teorías sobre mecanismos de 
los procesos dispuestos para la obtención de hidrochar. 
El proceso llevado a escala laboratorio aborda la toma de 6 muestras de papa categorizadas 
como superior pastusa, tocarreña, parda pastusa, Ica, Huila y Rubí. Posteriormente dado los 
análisis de caracterización se llega a la combinación de estos materiales según normas TAPPI 
donde se evidencian propiedades similares. Luego la muestra a tener en cuenta es de 50 gramos 
que se procesan en un reactor BSS4 a temperaturas que oscilan entre 180°C y 220°C con un tiempo 
de residencia entre 3 a 9 horas; posterior al procesamiento se lleva a filtración donde se obtiene 
producto sólido pre secado de 105°C a 5 horas y un producto líquido. Como se observa en la 
figura 9. 
 
 
 
34 
 
 
Figura 9 
Ruta Experimental Hidrochar 
 
Nota. Esquema llevado a cabo en nivel laboratorio para la síntesis y caracterización fisicoquímica 
del hidrochar. Fuente : (Jimenez, 2021) 
 
 
 
35 
 
 
4.2.1.1. Caracterización biomasa lignocelulósico 
El material residual proveniente del cultivo de papa procesado por (Jimenez, 2021) 
proviene de una baja calidad o mal corte, los tipos de tubérculo son superior pastusa, tocarreña, 
parda pastusa, Ica, Huila y Rubí. Este material orgánico manipulado a nivel laboratorio fue lavado 
y triturado donde se obtuvo como resultado propiedades como humedad con un valor de 78,2% y 
cenizas estimadas en 4,66%; Posteriormente dada la caracterización se conformó un único 
material lignocelulósico compuesto por 2,994% de hemicelulosa 3,946% de celulosa, 2,496% de 
lignina y 0,953% de extractos. 
Tabla 5 
 Caracterización Biomasa Residual 
ESTRUCTURA LIGNOCELULÓSICA DE LA PAPA 
Variedad 
Humedad 
% 
Cenizas % 
Materia 
volátil % 
Carbono fijo 
% 
Superior pastusa 76,2 4,51 5,32 90,17 
Tocarreña 78,1 4,01 4,26 91,73 
Betina 77,1 4,62 4,47 90,91 
Parda pastusa 80,1 4,63 1,33 94,04 
ICA Huila 79,4 5,38 1,01 93,61 
Rubí 78,3 4,67 2,82 92,51 
Desviación estándar 1,4338 0,4388 1,7702 1,7843 
MUESTRA 
COMBINADA 
% Celulosa %Lignina 
% 
Hemicelulosa 
% Extracto 
Promedio 39,46 24,96 29,94 5,64 
36 
 
 
Nota. Composición biomasa residual de papa. Fuente : (Jimenez, 2021). 
La estructura que se muestra por parte de la biomasa residual permitirá obtener productos 
finales con propiedades físicas y químicas base. Por ende para su valoración se estipulan 5 especies 
base hemicelulosa, lignina, celulosa, solubles acuosos y cenizas (Narayanan, 2014); Según las vías 
de reacción los componentes de hemicelulosa se degradan de 180 a 240 °C, celulosa de 240 °C 
a 350 °C, y lignina de 280 °C a 500 °C (Al., 2021);(Singh, Camps-Arbestain, Lehmann, & CSIRO 
(Australia), 2017). 
Figura 10 
CHT Escala Laboratorio 
 
Nota. Se presentan condiciones de operación y rendimiento CHT. Fuente : (Jimenez, 2021). 
37 
 
 
La materia procesada por el estudio consultado se manipulo en un reactor tipo Bach de 
200 ml aplicando una relación 1:3 en contenido de papa y agua, por tanto siguiendo esta 
proporción se tienen 50 gramos de materia en 150 ml de agua destilada. El procesamiento por parte 
del reactor se llevó a cabo a temperaturas entre 180°C, 200°Cy 220°C donde se alcanzaron tiempos 
de tratamiento entre 5,7 y 9 horas. 
Los rendimientos asociados al proceso muestran condiciones similares en temperaturas 
entre 180 °C y 200 °C determinados por la composición del material. El mayor valor obtenido se 
caracterizó en 5 horas a 180 °C con un porcentaje de 68,62%, seguidos por los tiempos de 5 a 7 
horas en 220°C con valores entre 43,19% y 47,03.Tal como se muestra en la figura 11 lo observado 
ocurre dada la descomposición rápida de materia orgánica. 
Figura 11 
Rendimiento biocarbón 
 
Nota. Gráfico rendimiento carbonización hidrotermal. Fuente :(Jimenez, 2021) 
38 
 
 
 
𝑅𝐸𝑁𝐷𝐼𝑀𝐼𝐸𝑁𝑇𝑂 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑎 =
34,31 𝑔𝑟
50 𝑔𝑟
∗ 100 
 RENDIMIENTO HIDROCHAR = 68,62% 
𝑅𝐸𝑁𝐷𝐼𝑀𝐼𝐸𝑁𝑇𝑂 𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 =
52,76 𝑔𝑟
200 𝑔𝑟
∗ 100 
 RENDIMIENTO LÍQUIDO = 26,38% 
 RENDIMIENTO GAS= 100%- Rendimiento hidrochar- Rendimiento líquido 
 RENDIMIENTO GAS= 5% 
 
El comportamiento de los rendimientos obtenidos por las fracciones sólidas, líquidas y 
gaseosas, se ve influenciada por las reacciones observadas en el proceso que van desde una 
disminución de la constante dieléctrica, permitiendo de esta manera generar compuestos no polares 
(M. J. Antal, W. S. L. Mok, 1990). De esta forma se constituye la deshidratación y ligera 
despolimerización de celulosa y hemicelulosa para la generación de glucosa (Y. Yun, L. Xia, 
2008).consecutivamente se tiene la fragmentación e hidrólisis de la fructuosa para generar 
hidroximetilfurfural y furfural; En consideración las vías de descomposición tienen en cuenta la 
despolimerización llevada a cabo por la celulosa en temperaturas entre 180 y 220 °C para 
condensar compuestos aromáticos (Sharma & Dubey, 2020). 
39 
 
 
Tabla 6 
 Análisis inmediato de los datos promedio para la obtención de hidrochar 
Temperatura 
ºC 
Tiempo 
(h) 
Rendimiento 
(%) 
%Cenizas % 
Humedad 
% 
Materia 
volátil 
% 
Carbo
no fijo 
180 3 34,95 7,86 1,33 0,91 89,46 
200 3 36,38 6,63 1,20 1,58 90,58 
220 3 35,33 6,65 0,85 2,19 87,94 
180 5 68,62 7,63 1,39 1,09 89,67 
200 5 31,47 7,77 1,17 1,23 89,25 
220 5 43,19 6,72 1,23 1,62 90,97 
180 7 41,52 4,88 0,05 2,89 92,17 
200 7 37,27 6,89 1,74 1,02 90,46 
220 7 47,04 4,66 0,10 2,78 92,46 
180 9 41,63 2,07 0,07 3,09 94,78 
200 9 38,55 1,25 0,20 2,51 96,04 
220 9 39,33 1,54 0,21 2,63 95,61 
 
Nota. Medidas descriptivas humedad, cenizas, material volátil y carbono fijo. Fuente : (Jimenez, 
2021) 
 Según lo estipulado por (Jimenez, 2021) se evidencian los siguientes resultados: 
Los análisis llevados a cabo por niveles estadísticos permiten estimar que la temperatura 
y tiempo tienen efectos en el rendimiento promedio por parte del hidrochar. Lo indicado estipula 
que estas variables son de vital importancia para caracterizar el proceso. 
La humedad presenta efectos respecto al tiempo y no presenta dependencia de la 
temperatura. Esto se debe principalmente a las condiciones de adsorción de alcoholes, ácidos 
orgánicos y partículas de menorpeso molecular, que se experimentan con el paso del tratamiento 
hidrotermal (Hammes & Michael W. I. Schmidt, 1984). 
40 
 
 
Consignando los resultados obtenidos se tienen rendimientos que oscilan entre el 35 y 
68,62% por parte de la obtención del combustible sólido. Como consecuencia de ello se obtiene 
un carbón similar al lignito con un contenido de 90% correspondiente a carbono fijo, además según 
resultados obtenidos por parte de adsorción y desorción se obtiene un índice de yodo 
correspondiente a 120 mg/g y azul de metileno con 3,8 mg/g. Cabe destacar que dentro de los 
procesos experimentales se ve reflejada la polimerización de partículas carboxílicas y aromáticas. 
La caracterización de material volátil permitió estimar que entre mayor energía térmica y 
tiempo se obtiene una mayor proporción. De tal forma, para la CHT de papa se tienen bajos niveles 
de material volátil ocasionados por la descomposición incompleta de materiales como lignina. Esta 
característica se debe igualmente a la disolución de material orgánico en agua, aumentando de esta 
manera el contenido de cenizas y carbono fijo. 
A causa de la descomposición de materiales orgánicos a temperaturas correspondientes a 
180 y 200 °C se obtienen menores contenidos de cenizas. En consecuencia se estipula que el 
calentamiento, tiempo y características de la materia prima influyen en la cantidad obtenida (A. 
Enders, K. Hanley, T. Whitman, S. Joseph, 2012). Para el caso de la biomasa de papa al tener 
contenidos altos de celulosa y hemicelulosa sobre proporciones de lignina tiende a producir bajos 
contenidos. 
Una de las propiedades que permite estipular rendimientos adecuados de combustión es el 
carbono fijo, expresado como carbono aromático consolidado luego de la extracción de 
componentes como cenizas y compuestos volátiles en particular la biomasa tratada muestra una 
relación entre la temperatura y tiempo expresadas en reacciones de condensación- polimerización 
para consolidar el hidrochar (Sharma & Dubey, 2020). 
41 
 
 
4.3. Diseño Conceptual CHT 
Abarcando el desarrollo de ingeniería conceptual, se considera que los productos finales 
son un sólido carbonoso (hidrochar), líquido fertilizante y gas. En consecuencia se tiene el 
desarrollo de problemáticas de manejo correspondiente a residuos agroindustriales no 
aprovechados. Por lo cual se plantea el diagrama de flujo, balance de masa y dimensionamiento 
de equipos. 
Para lograr los objetivos propuestos a escala piloto, se comprende el escalamiento de datos 
obtenidos en nivel laboratorio. Considerando igualmente bases literarias para la definición de 
equipos, operaciones y estructuras. 
La determinación de la ubicación óptima ilustrada en la figura 12 para el procesamiento 
industrial, consta de una serie de análisis donde se consideran: la inclinación del terreno, usos de 
suelos POT de la ciudad de Tunja, presencia de acuíferos, drenajes, vías y zonas de paramo. Con 
coloración roja se estima la zona indicada bajo las coordenadas 5.507344, -73.382553 en la ciudad 
de Tunja. 
Para determinar este punto se presenta un sitio estratégico respecto a vías de acceso, al 
presentar cercanía a centros poblados como Tunja, Soracá y Siachoque donde se obtiene la 
materia prima y servicios públicos, como lo estipulado en la figura 11. Respecto a zonas geológicas 
se identifican zonas arenosas con presencia de acuíferos y arcilla relacionada a permeabilidad del 
campo. De igual forma se identifican las inclinaciones del terreno estimadas entre 25, 50, 12, 25, 
0 y 7 grados. Donde se ven comprometidos zonas de drenaje referentes a municipios de Tunja, 
Cucaita, Soracá y Boyacá. 
42 
 
 
Figura 12 
 Ubicación planta 
 
Nota. Ubicación planta. Fuente : (Medina Reyes, 2019). 
El proceso de carbonización hidrotermal comprende una serie de etapas, que van desde la 
fase de almacenamiento donde se dispone biomasa residual que posteriormente se traslada al 
equipo de lavado. A continuación se introduce a una máquina de picado o triturado donde se tiene 
una granulometría requerida para su tratamiento. Siguiendo con la etapa de avance industrial se 
llega al punto central del esquema de operación “reactor”; a causa del tratamiento termoquímico 
se desprenden tres productos vapor, líquidos y sólidos (Ferrentino, R., Ceccato, R., Marchetti, V., 
Andreottola, G., Fiori, 2020) comprenden la obtención de productos finales derivados por una 
etapa de filtrado donde se obtiene fertilizante y biocarbón. 
Los residuos de segunda generación estimados por los residuos agrícolas y forestales 
prevalecen bajo unas características heterogéneas y con alta humedad. El sistema principalmente 
dirigido por una temperatura entre 180-250 °C combinado con una presión de 10 a 50 bares(Gao, 
L., Volpe, M., Lucian, M., Fiori, L., Goldfarb, 2019). El mecanismo de reacción desarrollado 
43 
 
 
principalmente por agua subcrítica que actúa a su vez como reactivo y disolvente. Como resultado, 
las reacciones heterogéneas estimadas vienen a su vez comprendidas por deshidratación. hidrólisis, 
aromatización y polimerización contenidas en el reactor. 
Las condiciones dispuestas para el proceso CHT vienen contenidas por la descomposición 
de partículas como celulosa, lignina y hemicelulosa. Para la consideración de planta piloto se 
propone un flujo correspondiente a 500 kg/ día, un tiempo de tratamiento de 5 horas estimando 4 
ciclos productivos por día. A su vez se evalúan propiedades determinadas a nivel laboratorio, tal 
como contenido de cenizas, humedad, material volátil y carbono fijo. En tal sentido se 
determinaran las fases de operación asociadas a entrada y salida del material, con la finalidad de 
estimar un dimensionamiento primario por parte de los equipos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
44 
 
 
Figura 13 
Diagrama De Flujo CHT 
 
Nota. Operaciones unitarias estipuladas en el proceso de carbonización hidrotermal. 
4.3.1. Almacenamiento 
En esta etapa se tiene la acumulación del material que pasa a ser procesado, teniendo en 
cuenta el manejo de tubérculos se debe seguir la técnica de apilamiento por parte del material. Para 
obtener unas mejores condiciones para su procesamiento se estipulan características 
fisicoquímicas y bioquímicas, automatización y condiciones atmosféricas y climatológicas 
(Marcel & Martínez, 2014). Tal y como se muestra en la tabla 6 se estiman una serie de perdidas 
provenientes de la materia prima que deben ser tenidas en cuenta para considerar modelos de 
producción adecuados. 
45 
 
 
Tabla 7 
 Masa de ingreso al proceso 
Unidad: almacenamiento 
Corriente/ 
componente 
Masa 
Ingreso 
Masa 
disponible 
Flujo 510 kg 500kg 
Nota. Masa inicial en CHT. 
Los 10 kg de perdida estimadas, provienen de los diversos mecanismos que degradan la 
papa. Tal es el caso de la respiración mecanismo que transforma azúcares en agua y gas carbónico, 
situación que permite adecuar entornos de ventilación y manejo de temperatura. Esta propiedad 
presenta el 1% de pérdidas en este sistema integrados con las propiedades de brotación que 
estimulan el crecimiento de nuevos tallos y la transpiración referente a perdida de agua dentro del 
componente orgánico se llega a considerar un estimativo total del 2% en disminución de materia 
prima (PUMISACHO, M. Y SHERWOOD, 2002). 
Para el caso del suministro de materia prima en el proceso CHT, se consideran importantes 
parámetros como el acondicionamiento de la zona donde se contiene el material. Ya que 
dependiendo de las condiciones del lugar se puede generar problemáticas relacionadas a lixiviados 
generados por el desprendimiento líquido ocasionado por la maduración del material. Además, se 
valoran problemáticas tal como la generación de vectores y olores. Referidas a su vez al tiempo 
de acumulación donde a través de grandes periodos se llega a ser inestable. 
 
46 
 
 
Por tantodadas las condiciones del sistema, la biomasa puede almacenarse de tres diversas 
maneras dentro del almacén destinado para el trabajo operativo, en un espacio separado de todo 
el nivel operativo o un cuarto cercano al reactor. Debido a estas situaciones se pueden adoptar 
equipos como tornillo sinfín, rampas de descarga o bandas transportadoras. El sistema identificado 
para el transporte y sistemas de suministro va dispuestos por zonas de carga y descarga. Debido a 
qué que según lo estipulado para el caso de los silos y depósitos se debe considerar el mecanismo 
de transporte comprendidos por vehículos, transporte o caja basculante (Idae, 2007). 
Figura 14 
Métodos de Almacenamiento Biomasa 
 
Nota. Mecanismos de almacenamiento en interior, exterior y cercano al nivel de operación. Fuente 
: (Idae, 2007). 
La elección del sistema y el volumen de almacenamiento depende de varios factores: 
características de los sistemas de distribución y suministro de biomasa, necesidad anual de 
biomasa, espacio disponible para caldera y almacén, etc. (Instituto para la Diversificación y Ahorro 
de la Energía, 2009). Del mismo modo presentan clasificación según el tamaño de biomasa a 
tratar, para pequeños tamaños como pellet y hueso de aceituna se da uso a sistemas prefabricados 
mientras para estillas o cáscaras de fruto se utilizan sistemas de obra. 
47 
 
 
Las consideraciones tenidas en cuenta para el almacenamiento de papa parten desde la 
reducción de contaminación microbiana, química o física (La & FAO, 2007). Así mismo,para su 
construcción se estipulan el manejo de materiales no tóxicos con el objeto de evitar contaminación 
y plagas. Las unidades destinadas van desde contenedores, estibas, cajas, bandejas de 
almacenamiento o sacos. 
Según la NTC 341, para el almacenamiento de tubérculos se deben considerar humedades 
elevadas para favorecer la suberización y cicatrización. Según la variedad o zona de alimentación 
puede ser almacenada por un periodo entre 4 a 5 meses(NTC 341 Especificaciones empaque 
papa.pdf, n.d.). 
Al considerar la construcción se estima aislamiento térmico correspondiente al techo y 
pared, estimando baja iluminación. La estructura se constituye por acero estructurado en vigas de 
acero u hormigón (Wolf haus, 2021). 
Para el dimensionamiento de biomasa residual, se pretende almacenar este material por 7 
días. El silo debe tener una capacidad para almacenar 3570 kg/ semana de papa. Considerando 
una densidad de 1228 kg/𝑚3 (Buitrago, G. V., López, A. P., Coronado, A. P., & Osorno, 2004), 
además de una pérdida de 10 kg por carga. 
El contenedor se dimensiona de forma tal, que el material se reparta de forma uniforme 
no llegue a rebasar el final del cuerpo del almacén. Para ello las paredes de la estructura deben 
seguir las condiciones estipuladas por la tabla 8. 
48 
 
 
Tabla 8 
 Dimensión unidad de almacenamiento. 
Variable Unidad 
Masa 
almacenamiento 
3570 kg 
Porosidad papa 40% 
Volumen 
 
6𝑚3 
 
Dimensión 
Largo 2 m 
Ancho 1 m 
Alto 3 m 
Nota. Datos referidos a capacidad de unidad de almacenamiento. 
Figura 15 
 Almacén Rectangular 
 
Nota. Sistema de almacenamiento propuesto. Fuente : (Centrales, Nueva, Asociado, & Hortalizas, 
2015) 
49 
 
 
4.3.2. Lavado 
La unidad de lavado presenta las corrientes expuestas por la tabla 8, presenta el manejo 
operativo de agua con la manipulación de 1𝑚3 por 500 kg de biomasa. De esta manera se tiene el 
escalamiento de medidas establecidas por la unidad de laboratorio donde se tiene la manipulación 
de 50 g de masa con 100 ml de agua. 
Tabla 9 
 Masa unidad de lavado 
Unidad: lavado 
Corriente/ 
componente 
Escala 
laboratorio 
Escala 
piloto 
Flujo-masa 50 g 500kg 
flujo- agua 100 ml 1 m^3 
Nota. Contenido de materia en lavadora. 
La unidad de lavado comprende el manejo de 500 kg de masa bajo un flujo líquido de 1 
𝑚3. Por las condiciones del proceso se estima un descargue de la biomasa dispuesta inicialmente 
en bultos que se somete a un proceso de lavado a través de un mecanismo circular que contiene 
agua para operar bajo las condiciones de limpieza homogénea. 
Las condiciones estimadas en el lavado de papa son las siguientes: evaluación de 
propiedades y características físicas de la biomasa residual, la capacidad de producción de la 
máquina, material de los módulos de selección, tiempo de clasificación y lavado, velocidad de 
clasificación y lavado, potencia del motor eléctrico, transmisión de movimiento poleas y correas 
(Riascos, V., Aníbal, J., Morales, P., & Alexander, n.d.). 
50 
 
 
El sistema de lavado se compone por una cámara en cuyo interior se encuentra un cilindro 
de acero inoxidable rotatorio complementado a un sistema en espiral, el cual mantiene un ritmo 
constante de lavado. Para la estimación de un correcto funcionamiento se tienen en cuenta aspectos 
tales como las propiedades de la papa (grado de madurez, variedad, tamaño), lo que implica la 
elaboración de un diagrama de flujo para interpretar las actividades de clasificación y lavado que 
va a ejecutar la máquina. Estos procesos pueden verse por dos etapas: 
La etapa del clasificado es una fase donde se separan los tubérculos por diámetros en 
diferentes tamaños, dependiendo el requerimiento granulométrico para el proceso se pueden 
clasificar en delgada, mediana y gruesa. Este material pasa al sistema de rodillos rotatorios, donde 
se tiene una pendiente de 15° y una separación con las medidas reglamentadas, en este paso el 
tubérculo se clasifica permitiendo pasar la materia orgánica del tamaño requerido para continuar 
la operación. Sin embargo, la materia no útil pasa a ser almacenadas según requerimientos 
técnicos. 
Para el diseño y construcción de la maquina lavadora, se tienen en cuenta los cálculos de 
los siguientes componentes: 
El módulo de clasificación se comprende de las siguientes variables: volumen a contener 
de la papa, potencia requerida del motor, relación de transmisión, potencia de trabajo, selección 
de correas y diseño de eje. De igual forma el módulo de lavado se compone de una potencia 
mínima para generar movimiento al cilindro de lavado, relación de transmisión, selección de 
correas y potencia de trabajo. 
51 
 
 
Las rutas de construcción se componen inicialmente para la clasificación donde se 
selecciona un recubrimiento de acero inoxidable, motor eléctrico, canal, polea, rodillos y una 
rampa de salida. De igual forma el módulo de lavado se compone por acero inoxidable, motor 
eléctrico, canal, polea, cilindro rotatorio y boquillas de aspersión. 
El dimensionamiento de lavado se realiza en 4 ciclos de lavado por día, por tanto se tiene una 
masa inicial de 125 kg. A su vez, la operación de lavado comprenderá una duración de 20 minutos, 
en los que se estipula el cargue, desarrollo de operación y descargue. Se precisa operar 2 ciclos 
por hora debido a detalles tecno-económicos, donde se manifiesta la necesidad de ingreso para 
dos reactores que efectúan su desempeño por un periodo de 5 horas. 
Tabla 10 
Dimensión unidad de lavado 
Variable Unidad 
Masa a 
procesar 
70 kg 
Porosidad 40% 
Factor de 
carga 
 
80% 
 
Volumen 0,06 
Dimensión 
Diámetro 0,34 m 
Longitud 0,68m 
Nota. Datos referidos a capacidad unidad de lavado. 
52 
 
 
Con el objeto de identificar una maquina lavadora de papa industrial que abarque el 
proceso, se describe el equipo desarrollado por INAGRO, donde se emplea un equipo con una 
velocidad de giro de 40-50 rpm con el complemento de fuerza motriz eléctrica de 3 hp 1800 rpm, 
gasolina 6,5 hp y diésel 6,7 hp. 
Figura 16 
 Lavadora de Papa 
 
Nota. Maquina lavadora de papa. Fuente : (INAGRO, n.d.) 
4.3.3. Molturación 
 El objetivo principal de este sistema es reducir el material a una granulometría adecuada 
para obtener rendimientos óptimos, para el caso de la trituración orgánica se considera