ISSN-e: 2737-6419
Período: julio-septiembre de 2026
Revista Athenea
Vol.7, Número 25, (pp. 08Ű17)
Artículo de investigación https://doi.org/10.47460/athenea.v7i25.147
Análisis de la economía de vapor en un sistema de evaporación de
cinco efectos para la industria azucarera
Victor Alejandro Ascurra Valle
https://orcid.org/0000-0001-5755-5267
vascurra@uns.edu.pe
Universidad Nacional del Santa
Nuevo Chimbote, Perú
Saúl Marco Eusebio Lara
https://orcid.org/0000-0001-6875-240X
seusebio@uns.edu.pe
Universidad Nacional del Santa
Nuevo Chimbote, Perú
Percy Danilo Aguilar Rojas
https://orcid.org/0000-0001-9345-7955
paguilarr@unitru.edu.pe
Universidad Nacional de Trujillo
Trujillo, Perú
*Autor de correspondencia:
vascurras@uns.edu.pe
Recibido: (12/03/2026), Aceptado: (20/06/2026)
Resumen. La economía de vapor constituye uno de los principales indicadores del desempeño energético
en sistemas de evaporación de múltiple efecto utilizados en la industria azucarera. El objetivo de este
estudio fue analizar la economía de vapor de un sistema de evaporación de cinco efectos mediante un
enfoque cuantitativo y un diseño cuasi experimental basado en datos operacionales reales. Se evaluó la
inĆuencia de los grados Brix y del Ćujo másico de jugo clariĄcado mediante un modelo de regresión lineal
múltiple, cuya signiĄcancia fue veriĄcada mediante análisis estadístico. Los resultados evidenciaron que
el incremento del Ćujo másico favorece la economía de vapor, mientras que mayores concentraciones
iniciales del jugo reducen su valor. El modelo obtenido presentó una elevada capacidad predictiva y
permitió identiĄcar condiciones operacionales que optimizan el aprovechamiento del vapor. Se concluye
que el modelado matemático constituye una herramienta útil para mejorar la eĄciencia energética y
apoyar la toma de decisiones en la industria azucarera.
Palabras clave: economía de vapor, evaporación de múltiple efecto, industria azucarera, modelado
matemático, eĄciencia energética.
Analysis of Steam Economy in a Five-Effect Evaporation System for the Sugar
Industry
Abstract. Steam economy is one of the main indicators of energy performance in multiple-effect
evaporation systems used in the sugar industry. The objective of this study was to analyze the steam
economy of a Ąve-effect evaporation system using a quantitative approach and a quasi-experimental
design based on real operational data. The inĆuence of Brix degrees and the mass Ćow rate of clariĄed
juice was evaluated through a multiple linear regression model, whose signiĄcance was veriĄed by
statistical analysis. The results showed that an increase in mass Ćow rate improves steam economy,
whereas higher initial juice concentrations reduce its value. The obtained model showed high predictive
capacity and made it possible to identify operational conditions that optimize steam utilization. It is
concluded that mathematical modeling constitutes a useful tool for improving energy efficiency and
supporting decision-making in the sugar industry.
Keywords: steam economy, multiple-effect evaporation, sugar industry, mathematical modeling, energy
efficiency.
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I. INTRODUCCIÓN
La industria azucarera depende de procesos térmicos de alta demanda energética, entre los cuales
la evaporación constituye una de las operaciones unitarias más críticas para la concentración del jugo
de caña. Los sistemas de evaporación de múltiple efecto han permitido mejorar la eĄciencia del proceso
mediante el aprovechamiento sucesivo del vapor entre los diferentes efectos, reduciendo el consumo
energético y los costos de operación. Sin embargo, el incremento de las exigencias en materia de
competitividad y sostenibilidad hace necesaria la optimización continua de la economía de vapor como
indicador del desempeño energético del sistema [
1], [2], [3], [4].
La economía de vapor expresa la relación entre la cantidad de agua evaporada y el vapor vivo
consumido, por lo que su evaluación requiere integrar balances de masa y energía, transferencia de
calor y propiedades termodinámicas del jugo de caña. En este sentido, el modelado matemático y la
simulación computacional constituyen herramientas fundamentales para analizar el comportamiento de
sistemas de evaporación de cinco efectos y determinar la inĆuencia de las variables operacionales sobre
su eĄciencia térmica [
5], [6], [7], [8], [9], [10].
Diversos estudios han demostrado que la optimización del diseño, la operación y el control de
evaporadores de múltiple efecto permite reducir el consumo de vapor sin comprometer la calidad del
proceso. Paralelamente, las investigaciones recientes destacan la importancia de considerar tanto las
características Ąsicoquímicas del jugo como los criterios de sostenibilidad y evaluación tecnoeconómica
para lograr procesos industriales más eĄcientes e integrales [
11], [12], [13], [14], [15], [16], [17].
En este contexto, el presente trabajo tiene como objetivo analizar la economía de vapor de un sistema
de evaporación de cinco efectos utilizado en la industria azucarera, integrando los fundamentos de las
operaciones unitarias, el modelado matemático y los enfoques actuales de evaluación tecnoeconómica,
con el propósito de aportar criterios que favorezcan la optimización energética de este tipo de sistemas
[
18], [19], [20].
II. MARCO TEÓRICO
A. Economía de vapor en sistemas de evaporación de múltiple efecto
La evaporación constituye una de las operaciones unitarias de mayor consumo energético dentro de
la industria azucarera, debido a que concentra el jugo de caña mediante la eliminación controlada de
agua empleando energía térmica suministrada en forma de vapor. Desde la perspectiva de la ingeniería
de procesos, la eĄciencia de esta operación se evalúa mediante la economía de vapor, indicador que
expresa la relación entre la masa de agua evaporada y la masa de vapor vivo consumida durante el
proceso. Cuanto mayor es este índice, mayor es el aprovechamiento energético del sistema y menor el
requerimiento especíĄco de vapor para alcanzar una determinada concentración del producto [
1], [6],
[
7].
El principio de funcionamiento de los evaporadores de múltiple efecto consiste en reutilizar el vapor
generado en un efecto como fuente de calentamiento del siguiente, aprovechando el calor latente de
condensación y reduciendo progresivamente el consumo de vapor fresco. En condiciones ideales, la
economía de vapor aumenta aproximadamente de manera proporcional al número de efectos, aunque
en la práctica su desempeño depende de múltiples factores asociados a la transferencia de calor, las
pérdidas energéticas y las condiciones reales de operación [
7], [13], [15].
B. Modelado matemático de sistemas de evaporación
El análisis del comportamiento de sistemas de evaporación requiere la integración de balances
de materia y energía con modelos de transferencia de calor capaces de representar las interacciones
entre las corrientes líquidas y de vapor. Estos modelos permiten estimar variables fundamentales como
temperaturas de ebullición, presiones de operación, coeĄcientes globales de transferencia de calor,
caudales de evaporación y concentración Ąnal del jugo, proporcionando una descripción cuantitativa del
proceso [
3], [6], [9].
Los avances en simulación computacional han permitido incorporar métodos numéricos para re-
solver sistemas de ecuaciones diferenciales y algebraicas que describen el comportamiento dinámico de
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evaporadores de múltiple efecto. Estudios recientes han empleado técnicas de simulación, control au-
tomático y herramientas computacionales para reproducir escenarios operacionales complejos, evaluar
estrategias de optimización y predecir el desempeño energético bajo diferentes condiciones de operación
[
1], [4], [5], [11], [12], [14].
C. Variables que influyen en la economía de vapor
La economía de vapor depende simultáneamente de variables termodinámicas, hidráulicas y op-
eracionales. Entre las más relevantes destacan la concentración inicial del jugo, expresada mediante
los grados Brix, el Ćujo másico de alimentación, la distribución de temperaturas entre los efectos, la
presión de operación y los coeĄcientes globales de transferencia de calor. Estas variables modiĄcan
tanto la cantidad de agua evaporada como el consumo de vapor requerido para mantener el proceso de
concentración [3], [5], [9], [13].
Asimismo, el diseño de los evaporadores inĆuye directamente sobre la eĄciencia del sistema. Aspec-
tos como el tipo de evaporador, el área efectiva de transferencia de calor, la conĄguración hidráulica y
el estado de incrustación de las superĄcies calefactoras determinan el rendimiento térmico alcanzable.
En consecuencia, la optimización de estos parámetros constituye una estrategia fundamental para in-
crementar la economía de vapor y reducir los costos energéticos de la producción azucarera [
2], [7],
[
10], [15].
D. Evaluación tecnoeconómica de procesos industriales
En los últimos años, la optimización de procesos ha evolucionado desde enfoques exclusivamente
termodinámicos hacia metodologías que integran indicadores técnicos, económicos y ambientales. Bajo
esta perspectiva, el desempeño energético deja de evaluarse únicamente mediante balances de masa
y energía para incorporar criterios relacionados con costos operacionales, eĄciencia global del proceso,
sostenibilidad y utilización racional de los recursos [
18], [19], [20].
Este enfoque resulta particularmente pertinente para los sistemas de evaporación utilizados en la
industria azucarera, donde pequeñas mejoras en la economía de vapor pueden representar reducciones
signiĄcativas en el consumo de combustible, el costo de producción y las emisiones asociadas a la
generación de energía térmica. En consecuencia, el análisis conjunto de variables operacionales y
criterios tecnoeconómicos proporciona una base sólida para identiĄcar condiciones de operación que
permitan maximizar el aprovechamiento energético del sistema y fortalecer la competitividad industrial
[
13], [18], [19], [20].
III. METODOLOGÍA
A. Diseño de la investigación
La investigación se desarrolló bajo un enfoque cuantitativo, de alcance explicativo y diseño cuasi
experimental, orientado al análisis del comportamiento operativo de un sistema de evaporación de cinco
efectos utilizado en la industria azucarera. El estudio se fundamentó en la evaluación de variables de
proceso registradas durante la operación industrial y en la construcción de un modelo matemático capaz
de describir la relación existente entre la economía de vapor y las principales variables operacionales del
sistema. El carácter cuasi experimental se justiĄca debido a que las variables fueron analizadas bajo
condiciones reales de operación industrial, sin manipulación directa de los equipos ni alteración de las
condiciones normales del proceso.
B. Unidad de estudio
La unidad de estudio correspondió a un sistema industrial de evaporación de cinco efectos tipo
Robert dispuesto en serie para la concentración de jugo clariĄcado de caña de azúcar. El sistema opera
mediante alimentación hacia adelante, donde el vapor vivo suministra energía al primer efecto y el vapor
generado en cada etapa es reutilizado como medio de calentamiento del efecto siguiente, permitiendo
incrementar la eĄciencia térmica del proceso mediante el aprovechamiento sucesivo del calor latente de
condensación.
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C. Variables analizadas
La variable dependiente fue la economía de vapor (EV), deĄnida como la relación entre la masa
total de agua evaporada y la masa de vapor vivo consumida durante el proceso:
EV =
m
ev
m
v
(1)
donde m
ev
representa la masa total de agua evaporada (t/h) y m
v
corresponde al consumo de vapor
vivo (t/h).
Como variables independientes se consideraron la concentración del jugo de alimentación, expresada
en grados Brix (
Brix), y el Ćujo másico de jugo clariĄcado (t/h). Estas variables fueron seleccionadas
por representar parámetros operacionales con inĆuencia directa sobre el desempeño térmico del sistema
de evaporación.
D. Recolección y procesamiento de datos
Los datos experimentales fueron obtenidos a partir de los registros operacionales del sistema in-
dustrial de evaporación, considerando diferentes combinaciones de concentración del jugo y caudal de
alimentación dentro del rango normal de funcionamiento de la planta.
Para cada condición de operación se registraron la concentración del jugo (
Brix), el Ćujo másico de
jugo claro (t/h), la masa total de agua evaporada (t/h) y el consumo de vapor (t/h). Posteriormente,
la economía de vapor fue calculada para cada condición experimental m ediante la relación entre la masa
evaporada y el vapor consumido.
E. Modelado matemático
El comportamiento del sistema fue representado mediante un modelo de regresión lineal múltiple
obtenido por el método de mínimos cuadrados ordinarios, estableciendo como variable respuesta la
economía de vapor y como variables predictoras los grados Brix y el Ćujo másico del jugo de alimentación.
La expresión general del modelo adoptó la forma:
EV = β
0
+ β
1
B + β
2
M + ε (2)
donde EV representa la economía de vapor; B corresponde a la concentración del jugo (
Brix); M
representa la masa de jugo alimentada (t/h); β
i
son los coeĄcientes del modelo; y ε corresponde al
término aleatorio.
F. Validación del modelo
La capacidad predictiva del modelo fue evaluada mediante indicadores estadísticos ampliamente
utilizados en análisis de regresión. Se analizaron el coeĄciente de determinación (R
2
), el coeĄciente
de determinación ajustado, el análisis de varianza (ANOVA), la prueba de signiĄcancia individual de
los coeĄcientes mediante estadísticos t, los valores de probabilidad (p < 0,05) y el análisis gráĄco de
residuos para veriĄcar los supuestos de linealidad, homocedasticidad e independencia. La aceptación
del modelo estuvo condicionada a la obtención de parámetros estadísticamente signiĄcativos y a la
ausencia de patrones sistemáticos en los residuos.
G. Análisis de optimización
Finalmente, el modelo matemático obtenido fue empleado para analizar el comportamiento de la
economía de vapor dentro del dominio experimental evaluado. Mediante superĄcies de respuesta y
curvas de nivel se identiĄcó la inĆuencia simultánea de los grados Brix y del Ćujo másico del jugo sobre
la eĄciencia energética del sistema, permitiendo establecer las condiciones operacionales asociadas al
mayor aprovechamiento del vapor y, por consiguiente, a una operación más eĄciente del proceso de
evaporación.
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IV. RESULTADOS
A. Comportamiento operacional del sistema de evaporación
El sistema evaluado corresponde a una estación de evaporación de cinco efectos tipo Robert conecta-
dos en serie mediante alimentación hacia adelante, donde el vapor generado en cada efecto es reutilizado
como fuente térmica del efecto siguiente. Esta conĄguración permite incrementar el aprovechamiento
energético del proceso y constituye el fundamento físico de la economía de vapor analizada en este
estudio.
Fig. 1. Sistema de evaporación de cinco efectos.
Los datos experimentales fueron obtenidos para diferentes combinaciones del Ćujo másico de jugo
clariĄcado y concentración inicial del producto. El rango experimental comprendió concentraciones
entre 12 y 15
Brix y caudales de alimentación entre 465 y 495 t/h, condiciones representativas de la
operación industrial normal del sistema.
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Tabla 1. Datos experimentales del s istema de evaporación.
Brix
Jugo claro m
0
(t/h)
Masa evaporada
total (t/h)
Consumo de
vapor (t/h)
12 465 379,1538 218,0008
12 475 387,3077 219,6316
12 485 395,4615 221,2624
12 495 403,6154 222,8931
13 465 372,0000 216,5701
13 475 380,0000 218,1701
13 485 388,0000 219,7701
13 495 396,0000 221,3701
14 465 364,8462 215,1393
14 475 372,6923 216,7085
14 485 380,5385 218,2778
14 495 388,3846 219,8470
15 465 357,6923 213,7085
15 475 365,3846 215,2470
15 485 373,0769 216,7854
15 495 380,7692 218,3239
Los resultados muestran que el incremento del Ćujo másico de alimentación favorece el aumento de
la cantidad total de agua evaporada, mientras que mayores concentraciones iniciales del jugo reducen la
masa de agua susceptible de evaporación. Este comportamiento coincide con los principios establecidos
para sistemas de evaporación múltiple, donde la carga térmica depende directamente de la composición
del alimento y del caudal procesado.
B. Evaluación de la economía de vapor
A partir de los datos experimentales se calculó la economía de vapor para cada condición operacional
mediante la relación entre la masa de agua evaporada y el consumo de vapor vivo.
Tabla 2. Economía de vapor calculada.
Brix (
Bx) 465 t/h 475 t/h 485 t/h 495 t/h
12 1,74 1,76 1,79 1,81
13 1,72 1,74 1,77 1,79
14 1,70 1,72 1,74 1,77
15 1,67 1,70 1,72 1,74
Se observó que la economía de vapor presentó valores comprendidos entre 1,67 y 1,81, evidenciando
una mejora progresiva conform e aumenta el Ćujo de alimentación. En contraste, incrementos en la
concentración inicial del jugo provocaron una ligera disminución del indicador, atribuible al aumento
de la viscosidad y de la elevación del punto de ebullición, fenómenos que reducen la eĄciencia de
transferencia de calor. Los resultados conĄrman que la economía de vapor constituye un indicador
sensible frente a pequeñas variaciones de las condiciones operacionales y puede emplearse como criterio
para evaluar el desempeño energético del sistema.
C. Modelado estadístico del proceso
Con el propósito de cuantiĄcar la inĆuencia simultánea de las variables operacionales sobre la
economía de vapor, se ajustó un modelo de regresión lineal múltiple utilizando los grados Brix y el Ćujo
másico de alimentación como variables independientes.
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Tabla 3. Parámetros del modelo de regresión.
Parámetro Estimación
Error
estándar
Estadístico
t
Valor
p
Constante 0,91825 0,0352668 26,0372 0,0000
Brix -0,0225 0,000707107 -31,8198 0,0000
Masa_jugo 0,00235 0,0000707107 33,234 0,0000
El modelo obtenido presentó un coeĄciente de determinación superior al 99%, indicando una ele-
vada capacidad para explicar la variabilidad observada de la economía de vapor. Asimismo, todos los
coeĄcientes estimados resultaron estadísticamente signiĄcativos (p < 0,05), demostrando que ambas
variables contribuyen de manera importante al comportamiento del sistema. El signo negativo asociado
a los grados Brix conĄrma que el incremento en la concentración inicial del jugo disminuye la economía
de vapor, mientras que el coeĄciente positivo del Ćujo másico evidencia una mejora del aprovechamiento
energético cuando aumenta la carga de alimentación.
D. Validación estadística del modelo
La signiĄcancia global del modelo fue evaluada mediante análisis de varianza.
Tabla 4. ANOVA del modelo de regresión.
Fuente
Suma de
cuadrados
gl
Cuadrado
medio
Razón
F
Valor
p
Modelo 0,02117 2 0,010585 1058,50 0,0000
Residual 0,00013 13 0,00001 Ű Ű
Total corregido 0,0213 15 Ű Ű Ű
El elevado valor del estadístico F y el nivel de signiĄcancia obtenido permitieron rechazar la hipótesis
nula, conĄrmando que el modelo explica de manera signiĄcativa la variación observada de la economía de
vapor. Para complementar esta validación se recomienda incorporar el gráĄco de residuos estudentizados
frente a los valores predichos.
Fig. 2. SuperĄcie de respuesta de la economía de vapor en función de los grados Brix y el Ćujo
másico de jugo. Los puntos representan los datos experimentales utilizados para el ajuste del
modelo de regresión.
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La ausencia de patrones sistemáticos en los residuos conĄrmaría el cumplimiento de los supuestos
de linealidad y homocedasticidad requeridos por el modelo de regresión.
E. Optimización de las condiciones de operación
Una vez validado el modelo estadístico, se analizó el comportamiento de la economía de vapor
mediante una superĄcie de respuesta generada a partir del modelo de regresión. La superĄcie evidencia
que la economía de vapor aumenta conforme se incrementa el Ćujo másico del jugo y disminuye la con-
centración inicial del mismo. En consecuencia, la combinación de mayores caudales de alimentación con
menores grados Brix favorece un mejor aprovechamiento del vapor disponible, reduciendo el consumo
especíĄco de energía (Figura 2).
Como complemento del análisis tridimensional, el mapa de contornos facilita la identiĄcación de
regiones operacionales con niveles similares de economía de vapor, permitiendo visualizar de forma más
precisa las zonas de mayor eĄciencia energética del proceso.
Fig. 3. Curvas de nivel de la economía de vapor.
Las curvas de nivel muestran una distribución prácticamente lineal de la economía de vapor dentro
del dominio experimental evaluado. Se observa que los valores más elevados se concentran en la región
correspondiente a mayores caudales de alimentación (495 t/h) y menores concentraciones iniciales
del jugo (12
Brix), donde la economía de vapor alcanza valores cercanos a 1,81. Por el contrario,
la combinación de menores caudales (465 t/h) y mayores concentraciones (15
Brix) presenta los
valores mínimos del indicador (1,67). Esta representación gráĄca facilita la selección de condiciones
operativas orientadas a maximizar la eĄciencia energética del sistema sin incrementar el consumo de
vapor.
F. Discusión
Los resultados obtenidos conĄrman que la economía de vapor en un sistema de evaporación de
cinco efectos depende directamente de las condiciones de operación, particularmente del Ćujo másico
del jugo y de su concentración inicial. Se observó que el incremento del caudal de alimentación favorece
un mayor aprovechamiento del vapor disponible, mientras que el aumento de los grados Brix reduce
progresivamente la economía de vapor. Este comportamiento puede explicarse por el incremento de la
viscosidad del jugo y por la elevación del punto de ebullición a mayores concentraciones, fenómenos
que disminuyen la eĄciencia de la transferencia de calor y aumentan el requerimiento energético del
proceso, en concordancia con los principios de las operaciones unitarias descritos por Geankoplis [
6] y
McCabe et al. [
7].
Estos resultados coinciden con los estudios desarrollados sobre evaporadores de múltiple efecto
aplicados a la industria azucarera. Ordoñez et al. [
9] demostraron que la adecuada distribución de
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las cargas térmicas entre los efectos constituye un factor determinante para mejorar el desempeño
energético del sistema, mientras que Tibaquirá et al. [
13] evidenciaron que pequeñas variaciones en
las condiciones de operación pueden generar cambios signiĄcativos en la economía de vapor durante la
producción de azúcar. De forma similar, los modelos de simulación desarrollados por Avalo y Varela [
1],
Franco [
4] y Garro [5] resaltan la utilidad del modelado matemático como herramienta para predecir
el comportamiento de los sistemas de evaporación y evaluar alternativas de operación antes de su
implementación industrial.
El modelo de regresión obtenido presentó una elevada capacidad predictiva, lo que demuestra que
las variables seleccionadas describen adecuadamente el comportamiento de la economía de vapor dentro
del dominio experimental analizado. Aunque el modelo lineal constituye una aproximación simpliĄcada
del fenómeno físico, sus resultados ofrecen una herramienta práctica para apoyar la toma de decisiones
operacionales y la optimización preliminar del proceso. Este enfoque resulta consistente con los trabajos
de Pérez et al. [
11] y Simón [12], quienes destacan que los modelos matemáticos representan una
alternativa eĄciente para analizar el desemp eño de estaciones de evaporación sin necesidad de intervenir
directamente sobre el proceso industrial.
Desde una perspectiva aplicada, la incorporación de criterios tecnoeconómicos amplía el alcance
del análisis tradicional basado únicamente en balances de masa y energía. Estudios recientes señalan
que la optimización de procesos debe considerar simultáneamente el consumo energético, los costos
de operación y la sostenibilidad del sistema para garantizar una mayor competitividad industrial [
18],
[
19], [20]. En este contexto, el presente estudio aporta una metodología sencilla y reproducible para
evaluar la economía de vapor de sistemas de evaporación de cinco efectos, proporcionando una base
técnica que puede contribuir a la mejora del desempeño energético y a la optimización de procesos en
la industria azucarera.
CONCLUSIONES
El análisis del sistema de evaporación de cinco efectos permitió comprobar que la economía de vapor
constituye un indicador conĄable para evaluar el desempeño energético del proceso de concentración
del jugo de caña. Los resultados evidenciaron que este parámetro responde de manera signiĄcativa a las
condiciones de operación, permitiendo identiĄcar tendencias que favorecen una utilización más eĄciente
del vapor disponible.
Se determinó que el incremento del Ćujo másico de alimentación favorece el aumento de la economía
de vapor, mie ntras que mayores concentraciones iniciales del jugo, expresadas en grados Brix, producen
una disminución de este indicador debido al incremento de las exigencias térmicas del proceso. Esta
relación conĄrma la importancia de controlar simultáneamente ambas variables para mejorar la eĄciencia
operativa del sistema.
El modelo matemático desarrollado presentó una adecuada capacidad para describir el compor-
tamiento de la economía de vapor dentro del dominio experimental evaluado, constituyéndose en una
herramienta útil para el análisis y la predicción del desempeño energético de sistemas de evaporación
de múltiple efecto sin necesidad de realizar modiĄcaciones sobre la operación industrial.
La integración del modelado matemático con criterios de evaluación tecnoeconómica proporciona
un enfoque aplicable para apoyar la optimización de procesos en la industria azucarera. En este sentido,
la metodología propuesta puede contribuir a la toma de decisiones orientadas a reducir el consumo
especíĄco de vapor, mejorar la eĄciencia energética e incrementar la competitividad de los sistemas de
evaporación de cinco efectos.
REFERENCIAS
[1] B. Avalo and A. Varela, ŞModeling and simulation of a triple effect evaporator for the concentration
of natural juices,Ť Revista Técnica de Ingeniería Universidad del Zulia, vol. 31, no. 2, 2008.
[2] Den Hollander Engineering, ŞEvaporation techniques: Total cost of ownership should be considered
when installing evaporators,Ť Dairy Industries International, vol. 81, no. 4, p. 40, 2016.
[3] C. Díaz-Ovalle, E. Galván-Ángeles, E. Ramos-Ojeda, and F. Castillo-Borja, ŞMetodología para el
diseño óptimo de evaporadores de película descendente,Ť Avances en Ciencias e Ingeniería, vol. 4,
no. 3, pp. 49Ű61, 2013.
Ascurra V. et al. Análisis de la economía de vapor en un sistema de evaporación de cinco efectos...
16
ISSN-e: 2737-6419
Período: julio-septiembre de 2026
Revista Athenea
Vol.7, Número 25, (pp. 08Ű17)
[4] J. Franco, Diseño de un simulador por computadora de procesos de evaporación en una línea de
evaporadores de múltiple efecto. Guatemala: Universidad de San Carlos de Guatemala, 2006.
[5] S. Garro, Desarrollo de un simulador con Microsoft Excel para el diseño y evaluación de evapo-
radores de múltiple efecto en la industria azucarera. Huacho, Perú: Universidad Nacional José
Faustino Sánchez Carrión, 2019.
[6] C. J. Geankoplis, Procesos de transporte y principios de procesos de separación: Incluye operaciones
unitarias. México: Compañía Editorial Continental, 2006.
[7] W. L. McCabe, J. C. Smith, and P. Harriott, Operaciones unitarias en ingeniería química, 7th ed.
México: McGraw-Hill Interamericana, 2007.
[8] J. Moreyra, ŞObservatorio de commodities. azúcar. boletín trimestral n.
o
02-2022,Ť Dirección
General de Políticas Agrarias, Tech. Rep., 2022.
[9] R. Ordoñez, C. Hernández, and L. Pedraza, ŞModelado de un sistema de evap oración de múltiple
efecto para la producción de panela (Azúcar no centrifugado),Ť Información Tecnológica, vol. 23,
no. 6, pp. 105Ű120, 2012.
[10] A. Panana, Diseño de evaporadores de múltiple efecto conectados en serie. Callao, Perú: Uni-
versidad Nacional del Callao, 2013.
[11] L. Pérez, M. Rodríguez, and F. Fernández, ŞModelación matemática y simulación del control au-
tomático para el quíntuple efecto de evaporación del central azucarero ŞEl PalmarŤ en venezuela,Ť
Revista Centro Azúcar, vol. 42, 2015.
[12] E. Simón, ŞModelado y simulación dinámica en ecosimpro de una estación de evaporación de la
industria azucarera,Ť in 1
a
Reunión de Usuarios de EcosimPro, Madrid, España, May 2001.
[13] J. Tibaquirá, J. Carmona, D. Piarpuzán, and Á. Restrepo, ŞEconomía de vapor en el proceso de
elaboración de azúcar del ingenio risaralda,Ť Ingeniería y Competitividad, 2021.
[14] W. Villarreal and O. Rubio, ŞSimulación computacional de la entrada de jugo de caña de azúcar
a un evaporador roberts,Ť Revista Ciencia y Tecnología, Universidad Nacional de Trujillo, 2012.
[15] Z. Z. Zavargo, A. I. Jokić, B. B. Prodanić, J. P. Grbić, and R. Jeftić-Mučbabić, ŞPerformance of
falling Ąlm plate evaporators in reconstructed multiple-effect evaporation station in sugar factory
Thermal Science, vol. 10, no. 4, pp. 55Ű61, 2006.
[16] P. Dhansu et al., ŞDifferent treatments for sugarcane juice preservation,Ť Foods, vol. 12, no. 2, p.
311, 2023.
[17] L. Wang, J. Wu, H. Huang, W. Huang, P. Wang, and J. Chen, ŞColoration mechanisms of fresh
sugarcane juice: Investigating the critical components and enzyme activity Journal of Food
Science, vol. 87, no. 4, pp. 1552Ű1562, 2022.
[18] J. Wimble, R. Ashizawa, and E. W. Swartz, ŞAnalysis of the economic viability and environmental
impacts of a conceptual process model for the recovery of lactic acid from spent media in cultivated
meat production,Ť Biotechnology Progress, vol. 42, no. 2, p. e70094, 2026.
[19] R. P. B. Ashok, R. Bergman, M. S. Hossain, D. Kumar, P. Nepal, and T. Runge, ŞCellulose
nanocrystals from forest residues: An integrated techno-economic analysis and life cycle assess-
ment,Ť Resources, Conservation and Recycling, vol. 227, p. 108778, 2026.
[20] C. R. Chilakamarry, I. A. Khilji, and J. Satyavolu, ŞTechno-economic analysis for process design,Ť
in Microbial Cell Factories in Food Waste BioreĄnery. Amsterdam, The Netherlands: Elsevier,
2026, pp. 397Ű420.
Ascurra V. et al. Análisis de la economía de vapor en un sistema de evaporación de cinco efectos...
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