Capitulo 66.00.00.- Operación de evaporadores

Composición del área , puesta en marcha de equipos de evaporación a simple y múltiple efecto . Recomendaciones para la limpieza química , forma de preparación del ácido, la sosa cáustica y otros productos para la limpieza química.

6.00.01.- Aspectos de carácter generalLa estación evaporadora es la responsable de concentrar el jugo y convertirlo en meladura por la acción del vapor bajo el principio del múltiple efecto , descubierto por el Norteamericano Robert Riellux y se define como el centro de balance energético de los ingenios pues ella recibe vapores de escape de alta presión y entrega vapores vegetales a calentadores y tachos ; por ello su operación , limpieza y mantenimiento están estrechamente vinculadas a la eficiencia energética del ingenio.

Los ingenios productores de azúcar de caña , se balancean energéticamente a partir de esquemas de evaporación y calentamiento adecuados a los esquemas de producción establecidos , con consumos de vapor del orden del 38 al 49 % en peso de la caña, ello se debe a que ella es la responsable de evaporar entre el 70 y el 75 % de todo el agua presente en el jugo clarificado . Para alcanzar estos objetivos es necesario que se materialicen los aspectos técnicos siguientes :

µ Mantener un estricto control sobre la operación , estado de limpieza de las superficies de transferencia de calor y el mantenimiento de la estación evaporadora.

µ Explotar al máximo las extracciones instaladas.

µ Recuperar las aguas condensadas en su mayoría como puras y a la mayor temperatura posible.

µ Que el aislamiento térmico de los vasos esté en óptimas condiciones .

µ Que todo el vapor de uso del proceso esté atemperado.

El lograr lo anterior en la práctica permitirá que para evaporar 1 ton. de agua sólo sea necesario consumir entre 200 y 300 kg. de vapor .Si la estación evaporadora no puede cumplir los aspectos antes señalados entregará a los tachos una meladura floja que por su bajo brix incrementará notablemente el consumo de vapor pues los tachos para evaporar 1 ton. de agua requieren hasta 1.10 ton de vapor. De ahí la importancia práctica de mantener la estación evaporadora en correcto estado técnico.

De lo anterior se desprende que uno de los aspectos organizativos más importantes y que corresponden al Jefe de Fabricación , es la administración energética del proceso y la coordinación que debe establecer con el Departamento de Generación de Vapor para las

Manual de operaciones para la producción de crudosnormas y reglas que garanticen mantener la presión y el flujo del vapor de escape a fin de que la estación evaporadora opere en el rango óptimo y pueda garantizar una meladura al más alto Brix posible.

La composición y diseño de la estación de evaporación es muy variada y está condicionada en lo fundamental a los aspectos tecnológicos siguientes :

← Nivel de las presiones del vapor vivo o directo y del escape , de los motores primarios .

Diseño de los equipos evaporadores.→ Excedentes de electricidad para la venta a la red pública , entregas de vapor a otras plantas etc..

El objetivo es evaporar la mayor cantidad de agua con la menor cantidad de vapor así como producir excedentes de bagazo que den la posibilidad de mantener en operación la casa de calderas en paradas cortas .

Con independencia de lo anterior , los esquemas que se adopten deben ser ante todo seguros y fáciles de operar , a los efectos de lograr que el personal de operación pueda explotarlo con el máximo de seguridad.

La tendencia actual en la Industria Azucarera Cubana es la de utilizar dos niveles de evaporación , el primero en los definidos vasos a presión y el segundo en los múltiples efectos. Los vapores vegetales que se producen en los equipos a simple efecto se disponen para las siguientes funciones :

← Calentamiento rectificador en los calentadores de jugo alcalizado. Línea general de suministro a otros equipos tecnológicos.→ La estación de evaporación a múltiple efecto específicamente.↓ Tachos.° Refinería anexa.

y los vegetales de baja presión que se producen en los múltiples efectos se utilizan en el calentamiento primario.

Los fenómenos de transferencia de calor en calentadores , evaporadores y tachos , utilizan la fracción de calor correspondiente al cambio de estado , ( calor latente ) para facilitar lo cual el vapor de uso del proceso tiene que estar saturado o ligeramente sobrecalentado . Por tal motivo se le prestará especial atención al estado técnico así como a la operación de las estaciones atemperadoras tanto del vapor que procede de las plantas eléctricas y de otros motores primarios como el de inyección por reductora.

En estos casos es admisible utilizar vapores de hasta 10 º de sobrecalentamiento.

De acuerdo a la función que juegan dentro del esquema de uso del vapor del proceso se definen fundamentalmente los componentes del área como sigue :

Vapor Cells : son aquellos equipos de evaporación primaria a simple o doble efecto que entregan sus vapores vegetales para uso exclusivo del área de calentamiento del jugo alcalizado . Operan a presiones relativamente bajas de 6 a 12 psig y generan vapores vegetales de hasta 3 psig.

2

Operación de evaporadores

Pre evaporadores : son equipos de evaporación primaria ,que trabajan a simple o doble efecto que entregan sus vapores vegetales para la línea general de suministro (evaporadores , tachos , calentamiento rectificador y refinería anexa ) . Se operan a presiones relativamente altas , hasta 30 psig. para generar vapores del orden de 8 a 15 psig.

Evaporadores a múltiple efecto : son equipos de evaporación secundaria que trabajan siempre a múltiple efecto ( desde 3 y hasta 6 vasos ) . Consumen vapor de escape o vegetal de los evaporadores primarios hasta 15 psig. y pueden entregar vapores de extracción a calentadores , cuya presión dependerá del o de los efectos donde se practique(n) la(s) extracción(es).

Calentadores de jugo clarificado : son calentadores que se emplean para elevar la temperatura del jugo clarificado hasta la de ebullición correspondiente a la presión de operación del vaso y hacer más eficiente el esquema de evaporación.

Estaciones reductoras y atemperadoras de vapor : son las responsables de mantener el suministro de vapor de escape al proceso en el caso de demandas adicionales que no puedan respaldarse por el esquema normal.

Sistemas de condensados : tienen la función de extraer los condensados de todos los vasos evaporadores , los calentadores y los tachos , para disponerlo en el punto adecuado a su nivel de contaminación.

Los diferentes niveles de presión en el proceso azucarero de caña y sus usos aparecen en la escala siguiente :

Nivel de presión Uso del vapor en sus diferentes presiones en el proceso psig. kg./ cm ² 25 a 30 1.7 a

2.04Vapor de escape de alta presión que se obtiene después de haber realizado un trabajo en los equipos primarios. Es vapor para uso tecnológico , destinado específicamente a los Pre Evaporadores y calentadores de guarapo clarificado.

10 a 15 0.7 a 1.0

Vapor de escape de presión media , procedente de los equipos primarios o vapor vegetal de los Pre Evaporadores . Este vapor es de uso tecnológico destinado a los diferentes equipos del proceso.

< 10 < 0.7 Vapor de escape o vegetal de baja presión , procedente de evaporadores primarios o extracciones de evaporadores para diferentes usos del proceso.

A los efectos de este Manual de Operaciones se denominará al vapor condensado como agua condensada o de retorno indistintamente.

6.02.00.- Estructura del área de evaporación.El área de evaporación se compone de los siguientes elementos :

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Manual de operaciones para la producción de crudos← Tanque de jugo clarificado. Calentadores de jugo clarificado.→ Evaporadores primarios a simple o doble efecto.↓ Evaporadores a múltiple efecto .

° Bombas de meladura .± Bombas de jugo clarificado.± Bombas de agua condensada o de retorno.″ Condensadores.

6.03.00.- Requisitos técnicos mínimos.Las estaciones evaporadoras deben cumplir con los requerimientos técnicos mínimos que a continuación enumeramos :

1.- Todos los vasos deben tener habilitadas instalaciones para cumplir las funciones siguientes:

ρ Admisión de vapor de escape en el primer vaso con posibilidades de regulación y válvula de pie adicional.ρ Limpieza química con ácido y sosa cáustica.ρ Admisión de vapor para efectuar la limpieza .ρ Admisión de agua para limpiezas y enjuagues.ρ Sistemas de válvulas de seguridad en la calandria y en el cuerpo en los vasos que trabajen a presión y reguladas en base a la máxima permisible.ρ Conexión de salida de gases incondensables con las dimensiones adecuadas.

ρ Sistema de extracción de aguas condensadas en concordancia con su diseño.ρ Conexión de escape a la atmósfera.ρ Conexión para la liquidación.ρ Conexión para la zanja.ρ Interconexión para alimentación de jugoρ En las líneas de extracción a otras áreas la válvula estará habilitada con marcas de ABIERTA y CERRADA.ρ Válvula de mariposa en las interconexiones con otros vasos.

2.- Los registros en el cuerpo y fondo deben estar en perfecto estado técnico para garantizar su hermeticidad.

3.- Cada vaso tendrá instalados nivelómetros de vidrio por el lado del jugo y del condensado , además se habilitará un manómetro o manovacuómetro según su presión de operación así como un termómetro.

4.- En las instalaciones con condensador central , las válvulas de comunicación con el condensador tienen que garantizar la total hermeticidad de cada uno de los utilitarios.

5.- Cada estación tendrá habilitado el tomamuestra de meladura , para la comprobación de la densidad por el operador .

6.- Las compensaciones de las bombas , deben estar conectadas

preferentemente a una presión menor que las del punto de toma .

7.- La salida de gases y condensados deben responder a las especificaciones de la tabla 6.1 .En ella se especifican las características generales que deben tener estas instalaciones en cuanto al diámetro mínimo de las mismas.

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Operación de evaporadores

Superficie de los transferencia de calor de evaporadores

Dimensiones de las tuberías principales de extracción de condensados.

Dimensiones de las tuberías principales de extracción de gases incondensables.

Joubert & Gosling

Otros diseños

Joubert & Gosling

Otros diseños

Pies² m² Tubería

Cabezal

Tubería

Cabezal

Tubería

Cabezal

Tubería

Cabezal

20 000 1 860 3.0 6.0 4.0 6.0 1.25 2.0 1.50 2.026 000 2 400 3.0 6.0 4.0 6.0 1.25 2.0 1.50 2.028 000 2 600 3.0 8.0 6.0 6.0 1.25 2.0 2.00 3.032 000 3 000 3.0 8.0 6.0 6.0 1.50 3.0 2.00 3.038 000 3 500 4.0 8.0 6.0 8.0 1.75 3.5 2.00 3.5

Tabla 6.1 Diámetro en plg. de las salidas de condensado e incondensables.

En las salida de gases y condensados se deben cuidar los aspectos siguientes :

µ Todos las salidas de gases de los vasos a presión deben quedar instaladas en puntos de fácil visibilidad .

µ Los gases de las calandrias al vacío deben conectarse preferiblemente al cuerpo del mismo vaso.

µ Las calandrias de los 2dos. vasos (cuad.) y 3ros. vasos (quint .) deberán contar con instalaciones a la atmosfera y al propio cuerpo para operar a preaión y vacío respectivamente.

µ Las instalaciones que drenen por gravedad deben tener sistemas con altura suficiente que garanticen el sello adecuado del vaso , al menos 1 m por cada psig. de presión y 0.4 m por cada plg. ( 2.5 cm) de Hg de vacío.

7.- Las dimensiones de las tuberías de evaporación de los diferentes vasos debe responder a las dimensiones generales siguientes :

Superficie de transferencia de calor de los evaporadores

Dimensiones en plg de las tuberías de evaporación de los Cuádruple efectos.

Dimensiones en plg de las tuberías de evaporcaión de los Quíntuple efectos.

Pies² m² Φ1 Φ2 Φ3 Φ4 Φ1 Φ2 Φ3 Φ4 Φ5

20 000 1 860 31 33 36 5026 000 2 400 35 37 40 57 28 28 28 28 5228 000 2 600 36 38 41 5832 000 3 000 39 41 45 6433 500 3 100 31 31 31 31 5938 000 3 500 42 45 49 6941 000 3 800 35 35 35 35 65

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Manual de operaciones para la producción de crudosTabla 6.2 Especificaciones de las dimensiones de las tuberías de evaporación.

Para lograr que operen a bajas velocidades y no se produzcan pérdidas por caídas de presión que afecten el funcionamiento adecuado del múltiple efecto.

8.- Para la operación eficiente de la estación evaporadora el jugo alimentado al primer vaso debe tener una temperatura al menos igual a la correspondiente a la presión de operación de ese y como máximo 10 ºC por encima .Temperaturas bajas afectan la eficiencia de la transferencia de calor de los equipos , ver tabla 6.5 de la página 24.

9.- Las instalaciones suplementarias de vapor a presiones de 15 a 25 psig para la limpieza química , estarán dotadas de doble válvula y manómetro indicador de temperatura para controlar eficientemente el proceso de limpieza .

10.- Los sistemas de limpieza instalados deben contar con capacidad en tanqueria suficiente para reusar la soluciones de sosa cáustica en evaporadores y calentadores , de acuerdo al esquema empleado.

11.-Tener posibilidad de liquidación de todos los vasos a través de la bomba de meladura, aunque la mejor opción es disponer de las instalaciones apropiadas para hacer el vaciado de los primeros vasos , exceptuando el melador , hacia el tanque de jugo clarificado.

12.- Los evaporadores tendrán regulación de nivel por la vía de válvulas de control o por niveles mecánicos , internos en el tubo central o externos , para garantizar que el mismo se opere a 1/3 de la altura de la calandria. En el caso de utilizar niveles mecánicos se tendrá que ajustar el semisello del tubo central en concordancia con la alimentación a utilizar y la altura del sello hidráulico en los pases de jugo de un a otro vaso.

13.- Todos los sifones invertidos de jugo o agua de retorno deberán tener válvulas o dispositivos adecuados a su liquidación.

14.- El aislamiento térmico del tanque de jugo clarificado , calentadores , tuberías de conducción de vapor , condensado , jugo caliente y evaporadores en general , debe mantenerse en los espesores normados a fin de que las pérdidas de temperatura sean las mínimas.

6.04.00.- Puesta en marcha de los evaporadores.Nos referiremos a la puesta en marcha de los equipos de evaporación tanto primarios como a múltiple efecto.

Antes de tomar acción alguna verifíquese el cumplimiento de las medidas siguientes :

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Operación de evaporadores

1.- Inspecciónese el equipo y sus instalaciones para comprobar que se encuentran debidamente cerradas las válvulas siguientes :

ρ Agua para la limpieza de los equipos.ρ Sosa cáustica para la limpieza química.ρ Ácido clorhídrico para la limpieza química.

ρ Meladura .ρ Evacuación a la zanja.ρ Comunicación de los vasos a la atmósfera.ρ Interconexión entre los vasos para la transferencia del jugo.

2.- Compruébese que están herméticamente cerradas las tapas de los registros laterales y del fondo de cada vaso.

3.- Compruébese que están totalmente abiertas las válvulas de mariposa o de otro tipo de las tuberías de vapor que intercomunican cada vaso con el siguiente. En el caso específico de las válvulas de mariposa háganse sendas marcas visibles para indicar las posiciones ABIERTA y CERRADA .

4.- Compruébese que todas las bombas y sistemas tienen conectadas la compensación a los puntos adecuados a sus presiones de operación.

Durante este proceso de puesta en marcha los condensados se desviarán todos hacia el sistema de contaminados hasta lograr la estabilidad de su operación .

6.04.02- Equipos primarios de evaporación.Se refiere este epígrafe a los Vapor Cells y Pre Evaporadores .

Verifíquese primero el cumplimento de los aspectos generales a los evaporadores y a continuación prosiga con la secuencia siguiente :

1.- Abrase la válvula de la tubería de desalojo a la atmósfera y tómese jugo hasta que este alcance la mitad de la altura de los tubos de la calandria , si no existe demanda de vapor en ese momento en los equipos receptores. De lo contrario la válvula permanecerá cerrada.

2.- Verifíquese que están totalmente abiertas las válvulas de salida de gases incondensables y de aguas condensadas y a continuación ábrase la válvula de vapor de calefacción.

3.- Una vez comenzada la ebullición , procédase a la alimentación de jugo en forma continua y su extracción hacia los múltiples efectos correspondientes al esquema de jugo del ingenio

4.- Abrase la válvula de la línea de extracción de los vapores hacia los equipos receptores en consecuencia con el esquema de evaporación del ingenio y ciérrese el desalojo hacia la atmósfera.

7

Manual de operaciones para la producción de crudos 5.- Una vez normalizada la operación cámbiese la salida de los

condensados hacia el sistema de condensados puros , previa comprobación por el laboratorio o por el sistema automático de detección.

6.04.03- Equipos de evaporación a múltiple efecto.Se incluyen en este epígrafe triples , cuádruples y quíntuples efectos.

Verifíquese primero el cumplimento de los aspectos generales a los evaporadores y a continuación prosiga con la secuencia siguiente :

1.- Una vez puesta en marcha la bomba de vacío , procédase a formar vacío en el último vaso ; véase el epígrafe 3.03.00 de este Manual de Operaciones.

Una vez que el vacío alcance un valor en el intervalo de 12 a 15 plg. ( 30.5 a 38.0 cm ) de Hg , ábrase la válvula de agua de inyección al condensador y procédase a formar vacío en los demás vasos por medio de las líneas y válvulas de gases incondensables.

2.- Iníciese la alimentación de jugo al primer vaso y cuando alcance el

nivel aproximado a las 8 plg ( 200 mm ) por debajo de la placa superior de la calandria ábrase la válvula de comunicación con el segundo vaso , manteniendo estable el primero. Al comenzar este segundo vaso a tomar jugo ábrase cuidadosa y lentamente la válvula de alimentación de vapor de escape al primer vaso.

3.- Al observarse ebullición en el segundo vaso , espérese a que el nivel de jugo alcance la altura correspondiente a un nivel estático entre 1/3 y 1/2 de la calandria y procédase a abrir la válvula de comunicación al tercer vaso . Repítase el procedimiento hasta llegar al vaso melador.

4.- Cuando se observen salpicaduras sobre las lucetas inferiores del vaso melador (último vaso ) , auméntese la aplicación de vapor al primer vaso del evaporador cuidando que el nivel de jugo en éste no exceda de la mitad de la altura de los tubos para evitar así la ocurrencia de arrastres que contaminen el agua condensada.

En paralelo pónganse en marcha los equipos de extracción de agua de retorno y obsérvense los indicadores de nivel en las calandrias para comprobar que no existan retenciones .

5.- Una vez que el evaporador esté cargado , ciérrese la alimentación de jugo al primer vaso y las válvulas de intercomunicación entre ellos , hasta que comiencen a disminuir los niveles de jugo por efecto de la evaporación. Reiniciese entonces la corrida de jugo en toda la batería comenzando por el primer vaso y regúlese de tal forma que se compense

8

Operación de evaporadoresla pérdida de jugo por evaporación y se mantengan los niveles estáticos en cada vaso a 1/3 de la calandria.

6.- Mídase la densidad de la meladura y cuando alcance el rango establecido póngase en marcha la bomba de extracción de la misma e iníciese la alimentación continua y regulada de jugo al evaporador hasta lograr la estabilidad en la operación del mismo.

7.- Finalmente regúlese la salida de incondensables en las calandrias . En el primer vaso sólo debe escapar a la atmósfera una leve lengüeta de vapor , con lo que se garantiza una adecuada evacuación de los gases.

En las calandrias al vacío es posible precisar la regulación por medio de la comparación de la temperatura de los gases antes de la válvula de regulación con la temperatura del vapor en la calandria ( o cuerpo anterior) .Una diferencia de 2.5 a 3.0 C por debajo de la temperatura del vapor se considera óptima.

Toda la operación de puesta en marcha debe coordinarse de forma tal que ella se ejecute en un tiempo no mayor de 45 a 60 min..

6.04.04.- Operación en marcha normal.Una vez que la estación evaporadora se encuentre en marcha normal se observarán las reglas siguientes :

1.- Mantener las presiones de operación de la estación evaporadora en los límites que marca la tabla 6.3.

2.- Mantener la densidad de la meladura en el rango establecido para el ingenio.

Vapor Cell Pre evaporador

Cuádruple efecto

Quíntuple efecto

Vaso

Cuerpo

Calandria

Cuerpo

Calandria

Cuerpo

Calandria

Cuerpo

Calandria

1 2 a 4 6 a 10 6 a 15 15 a 30 2 a 4 hasta 10 5 a 7 hasta 152 3 a 7 2 a 4 0 a 2 5 a 73 14 a 17 3 a 7 5 a 8 0 a 24 25 a 26 14 a 17 15 a 17 5 a 85 25 a 26 15 a 17

Nota : Los valores en sombra indican vacío en plg de Hg. , el resto presiones en psig.Tabla 6.3 Parámetros de operación normales para evaporadores.

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Manual de operaciones para la producción de crudos

3.- Los regímenes o tasas de evaporación de los diferentes componentes de la estación evaporadora , se muestran en la tabla 6.4 , en todos los casos se ha considerado que se ha instalado calentador de jugo clarificado y que se han ejecutado las modificaciones a los evaporadores a fin de reducir los consumos de vapor unitarios. Estos valores son promedios para condiciones típicas de operación , existiendo máximos con las superficies

calóricas completamente limpias y mínimos que se manifiestan en los días que anteceden a la limpieza química.

4.- En el caso de Vapor Cells y otras combinaciones que entreguen sus vapores a calentadores primarios , se debe regular la presión

del vapor de calefacción de forma tal que se alcance la temperatura normada en el jugo alcalizado a la salida de este primer paso de calentamiento.

5.- Para los Pre Evaporadores que trabajen con vapores de escape entre 15 y 30 psig , la presión del vapor en la calandria debe ser la menor que garantice en los equipos receptores el nivel de presión establecido . Este concepto es muy importante ya que favorece sensiblemente la capacidad de generación de electricidad o el desarrollo de potencia de otros equipos primarios que tributan su escape a los pre evaporadores.

6.- Mantener una evacuación de todos los condensados producidos y supervisar la operación para evitar violaciones de la disciplina tecnológica que propicien la contaminación de las aguas condensadas . En este sentido es de riguroso cumplimento el que se operen los vasos al nivel adecuado.

6.04.05.- Uso de las agua condensadas y de retorno.El destino de las aguas condensadas o de retorno de cada vaso dependerá del grado de contaminación de cada una de esas corrientes atendiendo a lo que se especifica en la tabla siguiente:

1.- Aguas condensadas puras hacia el tanque de alimentar calderas ; integradas por

µ Condensados directos , de los equipos primarios de evaporación , de los primeros vasos de cuádruple o quíntuples efectos .

Régimen de evaporación .

Equipo evaporador lb / h pie ²

Kg / h m²

Vapor Cell a simple efecto

5.0 a 6.0 24.0 a 29.0

Vapor Cell a doble efecto

4.0 a 5.0 19.0 a 24.0

Triple efecto a condensador

6.0 a 8.5 29.0 a 41.0

Pre Evaporador 7.0 a 9.0 34.0 a 44.0Cuádruple efecto 5.0 a 7.0 24.0 a 33.5Quíntuple efecto 4.0 a 6.0 19.0 a 29.0Tabla 6.4 Valores normales del régimen de evaporación

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Operación de evaporadoresµ Condensados de los segundos vasos de cuádruples efectos , de segundos y terceros de

los quíntuples efectos.µ Condensados de calentadores de jugo clarificado protegidos por sistemas adecuados de

detección de azúcar1 .

2.- Aguas condensadas que pudiesen ser enviadas a las calderas si el resultado del análisis arroja valores de azúcar permisibles. Si no existe déficit de agua de alimentar calderas destínese este grupo para usos tecnológicos. Está integrado este grupo por

µ Condensados del tercer vaso de los cuádruples efectos.µ Condensados del cuarto vaso de los quíntuples efectos.

3.- Aguas condensadas para usos tecnológicos. Son aguas que por su procedencia pueden estar contaminadas y que constituyen los condensados de menor temperatura por lo que se recomiendan exclusivamente para usos tecnológicos. Este grupo está conformado por

µ Condensados del cuarto vaso de los cuádruples efectos.

µ Condensados del quinto vaso de los quíntuples efectos.

Atendiendo al balance de agua de cada ingenio existe la alternativa de unir los condensados de los dos últimos vasos , con flasheo intermedio y destinarlos exclusivamente a usos tecnológicos.

Es muy conveniente a los efectos de obtener una mayor economía de vapor y favorecer el aprovechamiento de la capacidad de la estación evaporadora utilizar el flasheo de los condensados hacia los vasos siguientes , sobre todo el de los primeros vasos del evaporador

Este arreglo además de propiciar ahorro energético , facilita las instalaciones para todos los sistemas de condensados .

6.04.06.- Liquidación de los evaporadores .Los procedimientos que se exponen en estos equipos son aplicables en todos los casos en que se detenga la marcha por parada para limpieza , interrupción de la molida o por la terminación de la zafra.

Al detenerse la planta moledora prosiga con la secuencia siguiente :

1.- Abrase en el equipo primario de evaporación la válvula de desalojo a la atmósfera , siempre en dependencia de los consumidores y manténgase la operación normal con el múltiple efecto hasta que se vacíe el tanque de jugo clarificado si se opera con un solo equipo . En caso de que el ingenio posea varios equipos y la liquidación se produzca en uno de ellos sin detener la molienda , entonces simplemente ciérrese la válvula de comunicación con el jugo clarificado.

1 Conductímetro , doble tanque , etc.11

Manual de operaciones para la producción de crudos

2.- Ciérrese la válvula de alimentación de jugo al Vapor Cell y cuando el nivel de jugo haya descendido por debajo de la placa inferior , por efecto de la ebullición del jugo , interrúmpase la alimentación del vapor de escape y espérese a que pase todo el jugo al siguiente vaso evaporador.

3.- Cuando el nivel del jugo en el primer vaso del evaporador a múltiple efecto deje de ser visible a ras de la calandria inferior , por apreciación visual en el nivelómetro, ciérrese la válvula de vapor de calefacción a ese vaso , deténgase la bomba de vacío del equipo y ábranse las válvulas de comunicación a la atmósfera de cada vaso.

4.- Una vez vaciado el equipo deténganse las bombas de meladura y de aguas de retorno . En esta ocasión las válvulas de las líneas de retorno deben quedar comunicadas hacia los tanques de contaminado.

5.- Procédase a enjuagar todos los vasos , incluyendo los evaporadores primarios , con abundante agua , utilizando para ello los atomizadores para la limpieza con sosa cáustica. En caso de que no se vaya a proceder a la limpieza química o a realizar algún trabajo dentro del equipo , manténganse cerrados todos los registros así como las válvulas a excepción de las de desalojo a la atmósfera.

Esto constituye una medida de seguridad muy conveniente para evitación de descuidos y errores al poner en marcha nuevamente la instalación.

6.- En los equipos con sifones en las líneas de transferencia de jugo de un vaso a otro y/o para el desalojo de los condensados, procédase a liquidarlos por las válvulas de drenaje.

6.04.07.- Decisiones a tomar en caso de paradas imprevistas.Cuando las paradas son imprevistas se tomarán decisiones especificas en cuanto al modo de liquidar los evaporadores conforme al tiempo de duración de la parada que se haya estimado .Se exponen a continuación los casos más comunes .

Se considerarán en estos aspectos ingenios con un solo tandem.

1.- Hasta 2 horas de duración. Bastará con reducir el nivel hasta descubrir la placa inferior.

2.- Hasta 4 horas de duración. Procédase a liquidar y enjuagar el vaso melador , dejando el resto de los vasos con jugo.

3.- Superiores a las 4 horas de duración. Procédase a liquidar toda la estación evaporadora conforme a los expuesto en el epígrafe 6.04.06 de este Manual de Operaciones.

12

Operación de evaporadoresEn ingenios con más de un tandem se ajustarán los conceptos 1, 2 y 3 a los evaporadores cuya capacidad se corresponda con la molida de la unidad que se ha de parar.

6.05.00 .- Limpieza de evaporadores.Los evaporadores se limpiarán regularmente por medios químicos , recurriendo a medios mecánicos solamente en casos excepcionales en que los agentes químicos no sean lo suficientemente eficaces y siempre se aplicarán como complemento de los anteriores. Para la realización de la limpieza química cada vaso dispondrá de instalación individual de vapor de escape con doble válvula , una de ellas para la regulación y la otra para garantizar la hermeticidad. Además los vasos que normalmente operen a vacío tendrán habilitado un manómetro para controlar la presión en la calandria durante la limpieza.

El ingenio dispondrá de las capacidades necesarias para el traslado del ácido hacia el punto donde los vasos lo aspirarán.

Con independencia del tipo de limpieza alcalina a emplear por el ingenio , este debe tener capacidad de almacenamiento suficiente para utilizar la sosa cáustica en los tres ciclos de agotamiento .

Para enjuagues con agua y/o las limpiezas alcalinas por circulación , los vasos dispondrán de suficientes atomizadores , preferiblemente de cono lleno , dispuestos en forma que bañen el 100 % de los tubos , a una altura de 2 a 3 m aproximadamente .

Las paradas para la limpieza en los evaporadores serán programadas durante la zafra mediante la coordinación y aprobación por la Delegación Provincial del MINAZ.

6.05.01.- Productos químicos a utilizar .Se exponen en este acápite los procedimientos para efectuar la limpieza con productos químicos.

Se utilizarán como productos químicos básicos los siguientes :

a) Sosa cáustica en bloques fundidos o en escamas con un 98 % de pureza en base a Na OH.b) Ácido muriático , ácido clorhídrico de grado técnico2 , con un contenido aproximado del 32 % de HCl puro.

Se utilizarán como agentes complementarios y solo en los casos que así se decida con la aprobación del Departamento de Tecnología de las Delegaciones Provinciales del MINAZ , los siguientes :

2 El ácido técnico se oferta en un rango de purezas variable , por lo que se hace necesario que el laboratorio valore los lotes que recibe el ingenio para conocer con exactitud su concentración y poder calcular las cantidades requeridas.

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Manual de operaciones para la producción de crudos

c) Soda ash , carbonato de sodio , Na2 CO3 .

d) Bifluoruro de sodio , F2 H Na .

Exceptuando los casos previamente definidos , las limpiezas de forma general se ejecutarán por medio de la aplicación de sosa cáustica y ácido clorhídrico.

6.05.02.- Limpieza por el procedimiento convencional.Se define como procedimiento convencional aquel en que la limpieza se efectúa tomando en los vasos del evaporador una cantidad suficiente de solución de agentes químicos hasta cubrir la placa superior de la calandria y haciéndola ebullir estáticamente.

6.05.02.01.- Enjuague.1.- Una vez liquidado el jugo procédase al enjuague mediante

aspersión de agua durante 10 a 15 min. para eliminar así los residuos de materias azucaradas.

2.- Utilícese agua potable con preferencia de pozo , o en su defecto del enfriadero .Deséchese después de cada operación de enjuague y descárguese a zanja.

6.05.02.02.- Limpieza alcalina con sosa cáustica por el método de hervidura.Con independencia del método a emplear , la limpieza alcalina con sosa cáustica se lleva a cabo en tres ciclos de agotamiento de la forma siguiente :

Primer ciclo : sosa cáustica fresca o virgen que se destina a los vasos 3 y 4 en los cuádruples o 3, 4 y 5 en los quíntuple efectos , por ser los vasos donde las incrustaciones se producen con mayor intensidad.

Segundo ciclo : sosa procedente de los últimos vasos y retienida en tanques de suficiente capacidad , para ser reusada en los primeros , después de ajustar su concentración si fuera necesario.

Tercer ciclo : sosa procedente de los primeros vasos ( última reserva ) empleada para la limpieza de los calentadores autorizados , hacia el enfriadero , para la planta de alimento animal u otro destino que se decida .

En este método se emplea una solución de sosa cáustica con una concentración del orden del 15 al 20 % en peso , equivalentes a 21 a 26 ºBé a 20/20ºC.

1.- Tómese en todos los vasos una solución de sosa cáustica hasta cubrir la placa superior de la calandria . Ciérrense las válvulas ( de mariposa o de otro tipo ) de las tuberías de evaporación y ábranse las de comunicación de cada vaso a la atmósfera.

2.- Aplíquese vapor a cada calandria por la línea independiente habilitada a tales efectos ,hasta alcanzar aproximadamente la

14

Operación de evaporadorestemperatura de 95 ºC . Una vez alcanzada manténgase por espacio de 3 a 4.5 horas.

Durante ese tiempo háganse adiciones de solución de sosa cáustica para mantener estable el nivel de solución en los vasos.

El tiempo total de tratamiento alcalino dependerá de las características e intensidad de las incrustaciones.

3.- Terminada la operación , ciérrense las válvulas de vapor y descárguese la solución de sosa a los tanques de reserva , según la siguiente clasificación :

µ Solución de sosa cáustica de los primeros vasos , hacia los tanques de última reserva .

µ Solución de sosa cáustica de los últimos vasos , hacia los tanques de reserva para la limpieza de los primeros vasos.

4.- Enjuáguense los vasos con suficiente agua para eliminar todo

residuo de sosa cáustica. Determínese el PH del agua al entrar y al salir de cada vaso en particular y cuando ambas mediciones coincidan se dará por terminado el enjuague.

Lo más indicado será sustituir el enjuague por una hervidura con agua por espacio de 30 min. , sí el esquema y el tiempo de limpieza así lo permitieran.

6.05.02.03.- Limpieza con ácido muríatico .1.- Cárguense todos los vasos con agua preferiblemente de retorno y

tómese en cada uno la cantidad de ácido que se haya estimado necesaria ( véase epígrafe 6.06.03.- Ácido muriático o clorhídrico. de la página 22 ) de acuerdo a la capacidad del evaporador , las características de la incrustación y su intensidad.

El ácido se tomará por succión , por medio del vacío en los cuerpos , por eyección de aire o por otro procedimiento apropiado.

2.- Ábranse las válvulas de aplicación de vapor a las calandrias y regúlense para obtener una temperatura próxima a la ebullición. Manténganse estas condiciones por espacio de 1.5 a 2.0 horas.

La aplicación de aire comprimido a la solución ácida favorecerá la acción del mismo por efecto de la agitación.

3.- Auméntese la abertura de las válvulas de vapor hasta alcanzar la temperatura de ebullición .Manténgase durante 30 a 45 min. . Transcurrido ese tiempo , ciérrese la válvula de vapor y descárguese el ácido al tanque neutralizador o a la zanja en caso de que no exista la instalación.

15

Manual de operaciones para la producción de crudos

4.- A los efectos de controlar la acción desincrustante , determínese el PH de la solución ácida en cada vaso antes de iniciar el calentamiento y repítase esta determinación cada 30 min. aproximadamente. El valor del PH crecerá progresivamente hasta estabilizarse en ese momento se habrá concluido la acción del ácido.

Este es un procedimiento muy efectivo para determinar el tiempo de duración del tratamiento ácido.

5.- Deténgase la ebullición en el momento en que se determinó por la medición del PH que la acción ácida concluyó .

6.- Enjuáguense los vasos con agua potable , determinándose por similar procedimiento al descrito en punto 4 del inciso anterior la terminación del mismo.

7.- Ábranse los registros de fondo e inspecciónense los tubos de la calandria en su parte inferior para conocer si las incrustaciones han sido totalmente eliminadas.

Utilice para ello una hoja afilada u otro instrumento adecuado para raspar los tubos y comprobar que no ha quedado incrustación alguna.

6.05.02.04.- Aspectos generales . Empléese en la inspección una lámpara eléctrica , con protección de seguridad a prueba de roturas . Bajo ningún concepto se utilizarán bombillas eléctricas sin protección , luces o llamas.

La acción del ácido libera hidrógeno que se inflama rápidamente ante la presencia de cualquier foco térmico .

Si la inspección evidencia que han quedado incrustaciones se procederá a un tratamiento adicional con sosa cáustica o ácido según la naturaleza de misma.

Generalmente las incrustaciones oscuras son de tipo orgánico y se emplea sosa cáustica para removerlas en tanto las blancas y duras son del tipo inorgánico y son removidas por medio de ácido.

En algunos casos por la naturaleza de la incrustación se obtienen mejores resultados invirtiendo los procedimientos.

16

Operación de evaporadores

6.05.03.- Limpieza alcalina por recirculación de la solución de sosa cáustica.En este método se emplea una solución de sosa cáustica con una concentración del orden

del 30 a 40 % en peso , equivalentes a 36 a 44 ºBé a 20/20 ºC.

Este sistema basa su principio en la recirculación de una solución de sosa cáustica concentrada que es atomizada hacia la placa superior de los vasos por medio de un fuerte bombeo y una adecuada distribución de los atomizadores de forma que toda la superficie quede bañada por ellos.

En la Fig. 6.1 se muestra un esquema de funcionamiento de este método.

T-1 Es el tanque donde se prepara la solución de sosa fresca del primer ciclo y de donde se abastecen los vasos 3 y 4.

T-2 Es el tanque que recibe la solución del segundo ciclo de agotamiento.

T-3 Es el tanque que recibe la solución de sosa del tercer y último ciclo de agotamiento .

Con este método se emplean concentraciones superiores de sosa cáustica en un 50 % , utilizando menos cantidad de NaOH .Ello pudiera ser una solución para aquellas ingenios que manifiesten altos consumos de sosa y de tiempo empleados en la limpieza alcalina.

No obstante será necesario que se cumplan los requisitos técnicos siguientes para que sea efectiva y se alcancen resultados superiores al obtenido en el procedimiento por hervidura.

Vaso 4 Vaso 3 Vaso 2 Vaso 1

Vapor Vapor

Zanja Zanja Zanja

A los calentadores

T-1

T-2

T-3

Fig. 6.1 Esquema tecnológico de la limpieza por recirculación de sosa.

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Manual de operaciones para la producción de crudos1.- Los tanques de retorno de

la solución de sosa cáustica deberán tener instaladas trampas para atrapar las incrustaciones que se remueven con este proceder y evitar que se tupan los atomizadores.

2.- En la succión de las bombas se implementará la conexión en paralelo de dos coladores de cartucho independientes y con válvulas de cuña , con el fin de que queden atrapados en ellos las partículas de la s incrustaciones que lograron pasar el colado anterior.

De esta forma cada 30 min. se podrá cambiar , por el accionamiento de las válvulas , de uno a otro colador y retirar así todas las incrustaciones atrapadas por el.

3.- Los atomizadores adecuados para este método son los de cono lleno , su cantidad y ubicación dependen

de las dimensiones del vaso. Tiene que buscarse un arreglo tal que toda la superficie quede bañada por la acción del cono que forman los atomizadores.

4.- Debe prestarse atención especial a los prenses de la bomba , a las uniones , juntas de válvulas y a los accesorios conectados en la línea a fin de evitar que se produzcan pérdidas de la solución y la presión no sea suficiente como para bañar toda la superficie.

5.- En los ingenios con más de una evaporador instalado se deberán independizar los circuitos con válvulas de pie para evitar el desvío de la solución hacia los equipos en operación.

6.- En los mantenimientos debe programarse la inspección de los atomizadores a fin de verificar que los mismos no están tupidos.

Sígase el procedimiento siguiente para este método de limpieza .

1.- Caliéntese la solución de sosa contenida en el tanque de reserva hasta 80 ºC y póngase en marcha la bomba de recirculación hacia los vasos correspondientes. la solución de sosa cáustica será asperjada sobre la superficie de la calandria descendiendo por los tubos hacia el fondo y retornando hacia el tanque receptor.

2.- Al comenzar el bombeo manténgase cerrada durante el tiempo necesario la válvula de retorno hasta que el nivel en la calandria alcance aproximadamente la mitad de la calandria.

3.- Manténgase la recirculación de modo continuo durante un tiempo de aproximadamente de 3 a 4 horas .El tiempo exacto será determinado en la propia fábrica conforme a la experiencia y los resultados prácticos del sistema.

18

Operación de evaporadores4.- Enjuáguese los vasos por el método explicado en el punto 4 del

epígrafe 6.05.02.02 de este Manual de Operaciones.

Es necesario que se determine la riqueza de la solución alcalina empleada con vistas a determinar el poder de reacción de la misma en cualquier tipo de limpieza. De esta forma en cada determinación de la concentración de NaOH se calculará el Índice de Riqueza ( IR) por el método siguiente .

PIR = ec 6.1

P

Donde P = Concentración de NaOH determinada por valoración de la sosa usada. P = Concentración de NaOH determinada por valoración de la sosa pura del mismo

grado Baumé que la solución usada.

Los valores aceptables de IR están en el rango de 70 a 85 % , aunque los ingenios con la experiencia de su aplicación deberán ajustarlo a sus propios resultados.

6.05.04.- Limpieza por fermentación de miel final al terminar la zafra.Tiene como objetivo limpiar la superficie de transferencia de calor por dentro y fuera de los tubos.

En los evaporadores primarios , primeros vasos de los evaporadores a múltiple efecto así como en los tachos , que reciben vapor de escape procedentes de máquinas reciprocantes de vapor , se realizará está limpieza todos los años , mientras que en el resto de los vasos esta limpieza se efectuará cada 2 o 3 años.

El procedimiento a seguir es el siguiente :

1.- Garantícese la perfecta hermeticidad de todas las conexiones de la parte inferior del vaso . Esta hermeticidad preferiblemente se debe garantizar instalando platillos ciegos.

2.- Extráiganse de 10 a 12 tubos de las calandrias , seleccionándolos de modo tal que estén uniformemente repartidos por toda la superficie y se pueda comunicar las zonas del jugo y del vapor.

3.- Prepárese una solución de miel final a 18 ºBrix y añádale 1 Kg. de levadura de panificación activa , previamente diluida en agua , por cada 4 000 litros de solución . Llénese con ella los vasos a limpiar cubriendo la placa superior con la misma.

4.- Manténgase la solución fermentando durante 25 a 30 días , con los registros de entrada del cuerpo y las válvulas de comunicación a la atmósfera abiertos.

Créense las condiciones para la aplicación intermitente de aire comprimido que permita agitar la solución

19

Manual de operaciones para la producción de crudos

Transcurrido este tiempo , desalójese el contenido de los vasos lentamente de forma que el vaciado se logre en unas 48 horas aproximadamente.

5.- Enjuáguese los vasos hasta eliminar todo el residuo de la fermentación y ábranse los registros de fondo para propiciar conjuntamente con los del cuerpo una muy buena ventilación y se desaloje así todo el CO2 producido durante el período de fermentación.

Prohíbase que toda persona entre en su interior hasta 72 horas después del enjuague.

6.- Restitúyanse los tubos extraídos .Si la limpieza es por el lado del vapor , no será necesario extraer los tubos , esta opción se deberá aprobar por la Delegación Provincial del MINAZ.

Los tanques de preparación de la solución de sosa cáustica pueden servir de recipientes para preparar el medio fermentativo .En tal caso límpiese previamente todo el sistema para estar seguro de que no quedan residuos de sosa cáustica.

6.06.00.- Preparación y empleo de los productos químicos.A continuación se explicará la forma adecuada para preparar los diferentes productos químicos utilizados en la limpieza de los evaporadores.

6.06.01.- Sosa cáustica.Se dispondrá de un tanque con acometida de vapor para el calentamiento directo y de agua empleados en la preparación de la solución de NaOH . Su capacidad será tal que permita preparar toda la solución necesaria para la limpieza de una sola vez .Siga el procedimiento siguiente :

1.- Tómese agua en el tanque en la cantidad equivalente a las de la solución que se ha de preparar.

2.- Disuélvase el NaOH aplicando vapor sin alcanzar la temperatura de ebullición en la solución para evitar salpicaduras peligrosas.

Un método eficaz y sencillo consiste en disponer sobre los tanques de una chapa de hierro con aberturas circulares de diámetro igual al de los tambores que contienen el NaOH.

3.- Quítese entonces las tapa inferior a uno de estos tanques y colóquelo sobre las aberturas de la cubierta poniendo el extremo abierto hacia abajo , aplíquesele vapor hasta disolución.

Las concentraciones a la que se preparará la solución de sosa cáustica son las siguientes :

20

Operación de evaporadoresρ Limpieza por el método de hervidura o convencional , se preparará la solución entre un 15 y un 20 % en peso , equivalentes a 21 a 26 ºBé 20/20ºC.

ρ Limpieza por recirculación , se preparará la solución entre un 30 y un 40 % en peso , equivalentes a 36 a 44 ºBé 20/20ºC.

Estos valores son típicos y cada fábrica establecerá sus propios valores en función de las condiciones propias de sus instalaciones y de la composición de las incrustaciones.En la tabla 6.6 se relacionan los ºBé de las soluciones de NaOH para distintas concentraciones y temperaturas .

La concentración de las soluciones usadas de sosa cáustica se obtendrán por valoración acidimétrica en el laboratorio ; la tabla 6.6 brinda la posibilidad de conocer de forma directa el contenido de las soluciones por simple medición de su ºBé.

El ciclo de agotamiento de las soluciones de sosa cáustica es independiente del sistema empleado en la limpieza , es decir :

ρ Primer ciclo : sosa fresca empleada siempre en los últimos vasos , después de utilizada en la limpieza se reserva para el siguiente ciclo.

ρ Segundo ciclo : sosa del primer ciclo y empleada en la limpieza de los primeros vasos de los evaporadores .

En este caso y cuando la limpieza es por hervidura , la solución deberá alcanzar al menos 8 % en peso ; por lo tanto sí al valorarla se obtiene que la concentración no alcanza ese valor , será necesario reactivarla con solución fresca hasta alcanzar 10 % de concentración.

En el caso de la limpieza por recirculación se requiere que la solución del segundo ciclo tenga al menos 20 % en peso , de lo contrario será necesario reactivarla de forma similar al ejemplo anterior , hasta completar la concentración inicial.

Después de pasar el segundo ciclo de agotamiento la solución de sosa se reserva en los tanques de almacenamiento para ser empleada en el último paso.

ρ Tercer ciclo : sosa después de ser agotada en los dos ciclos anteriores se destinará a los siguientes usos :

a) Limpieza de los calentadores autorizados.

b) Hacia el enfriadero , como un medio de controlar el PH de las aguas de inyección y rechazo.

c) Para la producción de alimento animal.

Las soluciones de sosa cáustica en el último paso de agotamiento alcanzan concentraciones que van desde 5 hasta 15 % en peso para limpieza por hervidura y recirculación respectivamente.

21

Manual de operaciones para la producción de crudosEstas soluciones también deben ser desechadas sí ocurriese que por el exceso de impurezas en el tanque receptor se produzcan tupiciones de la succión de la bomba o de alguno de los atomizadores o por formación de exceso de espuma a causa de la saponificación ácidos grasos superiores presentes en las incrustaciones.

6.06.02.- Carbonato de sodio o Soda ash.Es un producto de uso eventual y se utilizará por alguna de las causas siguiente :

µ Que por análisis se determine que las incrustaciones son ricas en contenido de sulfato y sulfitos , en el orden de un 5 % en peso en base seca en el vaso melador.

µ Se evidencie que el tratamiento ácido no es efectivo en tal sentido que no es capaz de eliminar las incrustaciones inorgánicas después del tratamiento alcalino.

En estos casos sustitúyase entre el 10 y el 20 % de la sosa cáustica por su equivalente en carbonato de sodio en dependencia de la gravedad y de la valoración del laboratorio , según la relación siguiente :

PsPc = ec. 6.2

0.75

Donde : Pc = Peso de carbonato a utilizar y Ps = Peso de sosa cáustica a sustituir.

6.06.03.- Ácido muriático o clorhídrico.La industria azucarera Cubana utiliza para la limpieza ácido clorhídrico de calidad técnico , con una concentración del orden del 35 % en peso , de ahí que éste valor de concentración se tomará siempre como referencia.

Las soluciones de ácido clorhídrico para la limpieza se prepararán con las concentraciones siguientes :

ρ Desde 0.50 a 1.00 % en peso de ácido puro, para los evaporadores a simple efecto , para los vasos 1, 2 y 3 de los cuádruples efectos y 1, 2 , 3 y 4 de los quíntuples efectos.

ρ Hasta 2.00 % en peso de ácido puro, para los vasos meladores de cuádruples y quíntuples efectos.

Los valores han de tomarse como guías pues en cada ingenio se deberán ajustar a los valores que por la práctica le ofrezcan los mejores resultados.

La cantidad de ácido puro a utilizar se determinará por valoración acidimétrica del ácido técnico disponible y el volumen del equipo a limpiar .La solución del problema se ilustra con el siguiente ejemplo :

22

Operación de evaporadoresSe desea limpiar el primer vaso de un evaporador cuya superficie es de 9 000 pies² ( 836 m² ) y el volumen de la calandria ( V )es de 5.490 m³ 3. Se decide aplicar una concentración ( Ca )de 0.8 % en peso de ácido puro. por datos del laboratorio se conoce que el ácido técnico de que se dispone , tiene una concentración ( Ct )de 28 % .El cálculo se efectúa de la forma siguiente :

Ca ∗ V 0.8 ∗ 5490

Pa = Peso de ácido puro = = = 43.92 Kg. ec. 6.3 100 100

Pa ∗ 100 43.92 ∗ 100

Pat = Peso del ácido técnico = = = 156.86 Kg. ec. 6.4 Ct 28

En los evaporadores con placas de acero , utilícese un inhibidor para aminorar los efectos corrosivos del ácido.

6.06.04.- Bifluoruro de sodio.Es un producto de uso eventual y se utilizará solo en los dos últimos vasos por alguna de las causas siguientes :

µ Se manifiesten incrustaciones que no responden satisfactoriamente al tratamiento con sosa , carbonato y ácido técnico ,que persisten y afectan la eficiencia del equipo.

µ Se ha comprobado que el contenido de sílice en las incrustaciones es mayor al 10 % en peso expresada en base seca y como SiO2.

Antes de optar por el uso del bifluoruro , extráigase uno de los tubos de la calandria , córtese un anillo de unos 5 cm aproximadamente de la parte que con más intensidad se registra la incrustación y póngase en un beaker , para ser sometido a un tratamiento similar al que recibirá en la práctica industrial.

De lograrse la eliminación satisfactoria , procédase a utilizar la solución del producto en la limpieza . En caso contrario empléese entonces el método mecánico para su eliminación.

Síganse los pasos siguientes para la preparación de la solución ácida de bifluoruro de sodio:

1.- Calcúlense el bifluoruro de sodio y ácido clorhídrico técnico en las proporciones siguientes :

11.25 kg. de bifluoruro de sodio y

Por cada 1 000 litros de solución a

60.00 kg. de ácido clorhídrico técnico

preparar para los vasos donde será empleada.

3 Se considera que el volumen equivale al peso porque la densidad de las soluciones ácidas , para nuestros efectos tienen densidades iguales a las del agua.

23

Manual de operaciones para la producción de crudos2.- Tómese agua en la calandria de los vasos a tratar hasta alcanzar un nivel aproximado a 1/3 de su altura.

3.- Hágase vacío en los vasos y a continuación adiciónese por este orden , bifluoruro de sodio y a continuación el ácido clorhídrico técnico.

4.- Rómpase el vacío y aplíquese vapor durante 30 a 40 min, , manteniendo la temperatura alrededor de los 95 ºC.

5.- Transcurrido ese tiempo tómese agua hasta completar el nivel en la placa superior de la calandria.

6.- Elévese la temperatura a punto de ebullición y manténgase por espacio de 20 a 30 min. .

7.- Ciérrese el vapor , desalójese todo la solución y los residuos hacia la zanja y enjuáguese cada vaso con abundante agua hasta eliminar todo el residuo.

Observación : La manipulación del bifluoruro de sodio debe realizarse con precaución.

6.07.00.- Medios e instrumento mínimos .Para garantizar una adecuada operación de los evaporadores se deberá tener un nivel mínimo de instrumentación y automatización , que se enumera a continuación :

6.07.01.- Tanque de jugo clarificado.Por las características de la operación delos evaporadores estos tanques deben tener indicación visible para que los operadores la perciban desde cualquier punto sin problema alguno.

Señales lúminicas , en los puntos de nivel máximo y mínimo del tanque , es recomendable marcar varios niveles . En la tabla se muestran algunos indicadores de nivel para la toma de decisiones por el operador.

En caso contrario será necesario establecer indicaciones de nivel con señalizaciones similares a las anteriores .

En el caso de operación en modo automático se mantendrán las indicaciones de nivel para información de los operadores y personal técnico.

6.07.02.- Calentadores de jugo clarificado.Todas las instalaciones deberán tener implementado el lazo de control de temperatura de salida , además de la indicación local de temperatura. Debe existir un sistema de

Nivel mínimo 1

Tanque vacío.

Nivel mínimo 2

Tanque a un cuarto

Nivel máximo 1

Tanque a la mitad

Nivel máximo 2

Tanque lleno .

Nivel máximo 3

Nivel de parada.

24

Operación de evaporadoresrecirculación de jugo hacia el tanque para evitar la caramelización del jugo detenido cuando por cualquier razón cese el flujo de jugo hacia el vaso primario.

6.07.03.- Indicadores de nivel.Los indicadores de nivel serán del tipo que utiliza tubos de vidrio , con válvula de ángulo en sus extremos .En algunas casos se ha adoptado además la colocación de alguna malla protectora sobre el tubo.

Se instalan en todos los vasos tanto para el lado del jugo como para el de agua de retorno.

6.07.04.- Manómetros y vacúometros.Los manómetros se instalaran en los puntos siguientes :

ρ Tuberías de descarga de las bombas de jugo clarificado , meladura y aguas de retorno.ρ Tubería general de escape a la estación evaporadora y de vapor vegetal de proceso.ρ Calandrias de los evaporadores primarios y de los vasos de la estación evaporadora.

ρ Cuerpos de los evaporadores primarios y de los vasos 1 y 2 de los cuádruples y quíntuples efectos.ρ En la tubería de extracción hacia los calentadores. ρ En la salida de las líneas de inyección de vapor por reductora al proceso , así como de las que se encuentren dentro del esquema de uso del vapor para el proceso.

Los vacúometros se instalarán en los puntos siguientes

ρ Cuerpos de los vasos 2 , 3 , 4 y 5 de los cuádruples y quíntuples efectos.

ρ Calandrias de los vasos 3 , 4 y 5 de los cuádruples y quíntuples efectos.

6.07.05.- Termómetros.Todos los vasos evaporadores tendrán indicación local de temperatura y sus bulbos se colocarán a una altura aproximada de unas 6 plg ( 150 mm ) por encima de la placa superior de la calandria.

En los puntos inmediatos de la salida de las reductoras de inyección de vapor al proceso , así como de las que estén implementadas dentro del esquema de uso del vapor de proceso.

6.08.00.- Principales problemas operacionales y sus causas.La disminución de la densidad de la meladura es el principal problema en la operación de los evaporadores .Muchos otros se presentan en la práctica pero todos tienen como consecuencia final esta reducción .Por ello en este epígrafe se discutirá con este enfoque. Al apreciarse el descenso de la densidad de la meladura procédase de la forma siguiente :

25

Manual de operaciones para la producción de crudos1.- Como primer paso debe elevarse la presión del vapor de calentamiento en el primer

vaso del evaporador hasta el nivel máximo admisible por el esquema de vapor del ingenio y a continuación , de no producirse reacción positiva pásese a los aspectos siguientes :

2.- Verifíquese en el equipo si se cumplen los aspectos técnicos siguientes :

µ El nivel de operación de todos los vasos , especialmente el del primero , que deben estar todos al 1/3 de la calandria.

µ Acumulación de agua de retorno en las calandrias .

µ Las válvulas para la extracción de gases incondensables no deben estar excesivamente abiertas , utilizar la medición de la temperatura de los gases.

µ Las válvulas de agua para la limpieza y enjuague debe estar totalmente cerrada y deben ser además herméticas.

µ El vacío de los vasos 2 y 3 del cuádruple y 3 y 4 del quíntuple se correspondan con los de la tabla 6.3 de este capitulo ; en caso contrario será indicativo de la presencia de incrustaciones en el vaso y se procederá a su limpieza.

Si se detectan deficiencias , corríjanse y si a continuación persiste el problema de meladura floja entonces procédase a revisar los aspectos siguientes :

ρ Exceso de agua en la planta moledora4 , que produce un efecto de dilución grande sobre el jugo y muy dañino a la eficiencia energética y fabril.

ρ Régimen de molida horaria , que sobrepasa los límites máximos establecidos por la capacidad de la estación evaporadora .

La solución será ajustar la molida a los niveles normales que propicien se mantenga la meladura en los niveles de densidad establecidos.

ρ Jugo clarificado de bajo brix , si es por exceso de agua en los molinos contrólese hasta llegar al punto de balance en concordancia con las disponibilidades de vapor y bagazo. En caso de que sea a causa del origen de la caña verifíquese mediante el brix de la primera extracción y contrólese el agua de imbibición hasta llegar al punto de balance. Para aquellas fábricas que dispongan de un esquema de evaporación de pre evaporador recibiendo escape de la planta eléctrica y otros equipos primarios y se comiencen a producir de forma reiterativa llenuras del tanque de jugo clarificado , procédase a revisar los aspectos siguientes :

1.- Temperatura del vapor de escape que recibe el pre evaporador , esta temperatura debe estar en los límites de saturación expresados en los aspectos generales de este capitulo . En este se expresó que el nivel máximo de sobrecalentamiento de este vapor no debe exceder de los 10 º .

4 Especialmente el agua de lavado , de los guijos , chumaceras , etc , que regularmente va a la bandeja del molino.

26

Operación de evaporadores2.- Temperatura del jugo clarificado a la salida de los calentadores .Esta temperatura debe estar lo más próxima posible a la de ebullición del cuerpo receptor del jugo caliente 5 .En la tabla 6.5 se indican las diferentes temperaturas en relación con la presión del vapor en el cuerpo o cámara de evaporación.

3.- Revísese el funcionamiento del sistema de retorno existente ( sifón invertido , trampa, columna hidráulica , etc) tanto para la extracción completa de los condensados como para el sellaje efectivo del vapor . .

4.- Corto circuito ( by pass) del vapor de escape o de la línea de inyección por la válvula reductora de alta hacia la línea de vapor vegetal. Si por cualquier razón operacional se acude a la acción incorrecta de inyectar a la línea de vapor vegetal , vapor de escape por la reductora o vapor de escape de los equipos primarios se afecta con ello la evaporación del pre evaporador , reduciéndose así su capacidad evaporativa .

5.- Suciedad de lo evaporadores primarios .Si aplicada en la calandria del equipo la presión máxima establecida y no se consigue una evaporación en correspondencia reflejada en la presión de la línea donde tributa su vapor , o se producen disparos en las válvulas de seguridad de la línea de escape, será indicativo de una rotura del equipo o de que el mismo está sucio y se procederá en consecuencia a su limpieza.

En los sistemas de extracción de aguas condensadas y gases incondensables se producen frecuentes problemas en la puesta en marcha , que tienen su origen en las modificaciones o trabajos de reparación de rutina .En estos casos revísese por este orden :

1.- La conexión de los gases debe estar hacia los puntos adecuados , los vasos de vacio al cuerpo o al condensador y al momento de la puesta en marcha deben estar con las válvulas abiertas al 100 %.

2.- Las válvulas de las líneas de extracción de los sistemas de condensados deben estar abiertas al 100 %.

3.- Las bombas que operan contra vacío deben tener instalada su compensación al punto de presión donde succiona el flujo. Revísense todas las conexiones , válvulas , uniones y hasta los prensaestopa para garantizar la hermeticidad del sistema.

4.- En los drenajes de los equipos por los sifones invertidos , verifíquese que la válvula de drenaje y liquidación no tiene pase y está cerrada.

5Se admite como máximo una diferencia de hasta 5 ºC por encima para que el flasheo no sea excesivamente brusco.

Presión (psig)

Temperatura ( ºC )

Presión (psig)

Temperatura ( ºC )

10 115.6 17 123.411 116.8 18 123.412 118.0 19 125.413 119.1 20 126.314 120.2 25 130.715 121.3 30 134.716 122.4

Tabla 6.5 Relación de temperatura del vapor saturado a diferentes presiones

27

Manual de operaciones para la producción de crudos5.- Que los tanques de recepción de condensados estén de acuerdo con el esquema de operación del ingenio.

6.09.00.- Limpieza del evaporador.Las limpiezas se planifican desde el comienzo de la zafra , en base a la experiencia acumulada para la instalación existente.. Estos programas se confeccionan conjuntamente con la Delegación Provincial del MINAZ , que los aprueba.

Aún existiendo el programa en algunas ocasiones se requiere violentar el ciclo de limpieza a causa de las siguientes situaciones :

1.- A partir de que se ha aumentado al máximo permisible la presión del vapor al primer vaso , con el vacío en el melador es de 26 plg ( 66 cm ) de Hg o el que por norma esté establecido y no se produce una respuesta en la densidad de la meladura .

2.- Se produce una caída de vacío en el penúltimo vaso igual o superior a las 3 plg ( 7.6 cm ) de Hg con relación al valor establecido y no se encuentran otras causas .

En ambos casos la estación evaoradora no podrá asumir la molida horaria y se tendrá que limpiar dentro de las 30 horas siguientes.

28

Operación de evaporadores

6.00.00.- Operación de evaporadores...........................................................1

6.00.01.- Aspectos de carácter general.............................................................................1Los diferentes niveles de presión en el proceso azucarero de caña y sus usos aparecen

en la escala siguiente :...........................................................................................................3 6.02.00.- Estructura del área de evaporación...................................................................36.03.00.- Requisitos técnicos mínimos..............................................................................46.04.00.- Puesta en marcha de los evaporadores............................................................6

6.04.02- Equipos primarios de evaporación.................................................76.04.03- Equipos de evaporación a múltiple efecto.....................................86.04.04.- Operación en marcha normal........................................................96.04.05.- Uso de las agua condensadas y de retorno...............................106.04.06.- Liquidación de los evaporadores ................................................116.04.07.- Decisiones a tomar en caso de paradas imprevistas..................12

6.05.00 .- Limpieza de evaporadores.............................................................................136.05.01.- Productos químicos a utilizar .....................................................136.05.02.- Limpieza por el procedimiento convencional.............................14

6.05.02.01.- Enjuague.............................................................................146.05.02.02.- Limpieza alcalina con sosa cáustica por el método de

hervidura............................................................................................................146.05.02.03.- Limpieza con ácido muríatico ............................................156.05.02.04.- Aspectos generales . .........................................................16

6.05.03.- Limpieza alcalina por recirculación de la solución de sosa cáustica............................................................................................................................17

6.05.04.- Limpieza por fermentación de miel final al terminar la zafra.....196.06.00.- Preparación y empleo de los productos químicos...........................................20

6.06.01.- Sosa cáustica..............................................................................206.06.02.- Carbonato de sodio o Soda ash...................................................226.06.03.- Ácido muriático o clorhídrico.......................................................226.06.04.- Bifluoruro de sodio.....................................................................23

6.07.00.- Medios e instrumento mínimos ........................................................................246.07.01.- Tanque de jugo clarificado..........................................................246.07.02.- Calentadores de jugo clarificado.................................................246.07.03.- Indicadores de nivel....................................................................256.07.04.- Manómetros y vacúometros........................................................256.07.05.- Termómetros...............................................................................25

6.08.00.- Principales problemas operacionales y sus causas.......................................256.09.00.- Limpieza del evaporador.................................................................................28

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