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Avances en la evaluación integralde los procesos de preparación y moliend

en ingenios colombianos

* Respectivamente: Ingeniero mecánicoCENICAÑA ; Ingeniero mecánico, M.Sc., asesorCENICAÑA ; Ingeniero mecánicoCENICAÑA

IntroducciónLas etapas de preparación y molienda se abordan de manera integral buscandoprecisar los elementos que contribuyen de manera asociativa a la eficiencia de losprocesos y la calidad de los productos. El objetivo es incrementar la eficiencia dela preparación de la caña y la extracción, hasta donde los recursos y característicastecnológicas de las fábricas lo permitan, buscando alcanzar y superar los nivelesde otras industrias tradicionalmente más eficientes en estas áreas.

Los resultados que se presentan a continuación corresponden a datos de tresingenios localizados en zonas semisecas del valle del río Cauca, obtenidos durantela operación corriente de las estaciones en el primer semestre de 2003.

De acuerdo con la tecnología de preparación de cada ingenio y el sistema decosecha se determinan el índice de preparación (P.O.C.: pol en células abiertas) yel consumo específico y global de potencia en las unidades y la estación. En el casola molienda, se establecen los índices de extracción y el consumo de potencia de losmolinos y el tándem según la calidad de la caña preparada, la fibra, el sistemade cosecha y el uso de imbibición en el primer molino.

De esta forma se identifican las causas del desempeño de las estaciones, referidaa las condiciones mecánicas, las condiciones de operación, la calidad de la cañamoledera, entre otras. La influencia de estos procesos sobre la eficiencia total delingenio ha motivado numerosas investigaciones para comprenderlos y caracterizarloincluyendo aspectos relacionados con la demanda energética, el efecto mecánico enla maquinaria (esfuerzos, desgastes), los costos de mantenimiento, las inversionesde capital y las consecuencias económicas de las disfunciones.

Estación de preparaciónLa preparación se realiza para transformar la caña en un material más homogéneo ycon mayor densidad, a fin de favorecer la alimentación continua y uniforme de losmolinos, mejorar la acción de la imbibición, facilitar la extracción del jugo y reducilas pérdidas de sacarosa en bagazo.

Las estaciones de preparación de los ingenios colombianos están constituidas podiferentes combinaciones de picadoras, niveladoras y desfibradoras que operan enlínea. El grado de preparación depende entre otros de la cantidad de energía cinéticaque se entrega a la caña, la cual está asociada con la velocidad tangencial y el núme

Arbey Carvajal L .; Adolfo L. Gómez; Diego E. Ramírez D.*

Carta Trimestral no. 4, vol. 25© CENICAÑA , 20038

mailto:acarvajal@cenicana.orgmailto:algomez@cenicana.orgmailto:deramirez@cenicana.orgmailto:deramirez@cenicana.orgmailto:algomez@cenicana.orgmailto:acarvajal@cenicana.org

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de elementos que la golpean (cuchillas o martillos) y la mayor o menor posibilidad de que todo elcolchón de caña resulte impactado.

Para evaluar la eficiencia del proceso secuantifican el efecto mecánico de la operaciónsobre la caña y el consumo específico de potencia.El grado de preparación se mide con el índiceP.O.C. (pol en células abiertas), que representael porcentaje de pol contenido en las celdas quefueron rotas por acción de las máquinas conreferencia al pol de la caña. El consumo específicode potencia se referencia a las toneladas de cañaprocesadas por hora (kW/tch) y a las toneladas defibra por hora (HP/tfh); estos índices, al igual queel P.O.C., dependen de diversos factores entre loscuales se destacan la tasa de molienda, la tecnologíade preparación y el tipo de cosecha.

Cada ingenio analizado cuenta con una confi-guración particular en la estación de preparación,a saber: (a) una picadora rígida y una desfibradoraliviana; (b) dos picadoras rígidas y una picadoracon yunque; (c) tres picadoras rígidas.

ResultadosDe acuerdo con la tecnología instalada, sepresentó una correspondencia entre el índice de

preparación obtenido y el consumo energético enla última máquina de preparación. En el caso de laconfiguración con desfibradora liviana el P.O.C. fuede 85 y los consumos de potencia fueron de 3.6kW/tch y 32.6 HP/ tfh, índices que disminuyeronen las estaciones sin desfibradora (Cuadro 1).

En general, el consumo específico de potenciatiende a aumentar a medida que la caña pasa porlas máquinas de preparación. En un ingenio, lapotencia consumida en la última picadora fue55% superior que en la penúltima máquina(Cuadro 2). Las unidades previas a la últimamáquina propician la alimentación de la líneade operación para garantizar que se entregue uncolchón de caña uniforme y con mayor densidada la última máquina donde se define el nivel depreparación de la caña para molienda. Por estarazón los análisis se realizan considerando elconsumo de potencia de la última máquina.

En un evento de molienda inferior a la tnominal (114 t/hversus 125 t/h) el índice depreparación disminuyó aunque el contenidfibra en la caña era también menor. El conde potencia mantuvo las diferencias comen

(Cuadro 3). Los resultados se deben a que de las máquinas se establece con base en ufibrosa preestablecida y una condición irreafecta su desempeño. La tasa de alimentacser regulada al máximo, pues a medida quedisminuye la preparación tiende a ser infer

Acerca de las evaluaciones para los difesistemas de cosecha, se encontró que la cacosechada con máquina tiene un contenidomayor que la cosechada de forma manual especialmente, a la cantidad de hojas translo cual influye en la calidad de la preparacel consumo de potencia. Los resultados señmenores consumos de potencia y menor índe preparación en caña cosechada con máqel mayor consumo de potencia en la preparde caña con cosecha manual se explica porirregularidad del colchón de caña que se pren ocasiones (Cuadro 4).

Cuadro 1. Índices de operación de estaciones de prción de caña de acuerdo con la configurde los equipos utilizados. Colombia, prisemestre de 2003.

Configuración

Índice depreparación

(P.O.C.)

Consumode potencia

kW/tch HP/tfhPicadora rígida +desfibradora liviana

85 3.6 32.6

Picadoras rígidas +picadora con yunque

78 2.7 17.6

Picadoras rígidas 70 2.3 15.

Cuadro 2. Índices energéticos en una estación de prepración de caña compuesta por tres picadoraslínea. Colombia, primer semestre de 2003.

Equipos

Consumo de potencia

kW/tch HP/tfh

Picadora 1 1.50 12.4Picadora 2 1.55 12.9Picadora 3 2.40 20.2

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En las condiciones de preparación descritas anpara dos tasas de molienda se confirmaron lasdiferencias sobre la extracción. Con una tasa d114 t/h el P.O.C. fue 6% inferior en comparaciócon la molienda de 125 t/ha; lo cual resultó enuna disminución considerable en la eficiencia

de extracción del primer molino y la global deltándem, así como un incremento de la sacarosaen bagazo. Mientras que la extracción del primmolino fue 3.3 unidades porcentuales más bajala extracción global disminuyó en 0.2 unidadesporcentuales; la sacarosa en bagazo se incremeen 0.1%, lo que representa un potencial desacarosa recuperable de 2.3 toneladas por díaaproximadamente (Cuadro 5). En otro eventocon índices de preparación de 70 y 78 de P.O.C

la extracción del primer molino pasó de 62.4%69.7%, la extracción global se incrementó en 1 y el consumo específico de potencia del tándemincrementó de 104 a 115 HP/tfh. Los resultadomuestran evidencia de mejoramiento para todoel proceso al controlar la tasa de molienda.

Con respecto a los sistemas de cosecha, enla caña con menor índice de preparación (cosecmecanizada) se registró una menor extraccióndel primer molino y del tándem completo, con

mayores contenidos de sacarosa en el bagazo.En comparación con la caña cosechada de formmanual, en el caso de la cosecha mecanizadase calculó un potencial de 0.5 toneladas desacarosa recuperable por día aproximadamente(Cuadro 6). Este hecho demuestra la granposibilidad que tienen los proyectos encaminadmejorar la recuperación de sacarosa en el baga

En las pruebas para cuantificar el efecto de imbibición en el primer molino sobre la eficiende todo proceso de molienda, se encontró unincremento de la extracción hasta de 9% en laprimera unidad (58% a 67%) y de 1.2% en laextracción global cuando se usó imbibición en primer molino. El consumo específico de potenno presentó diferencias significativas, siendo d18.9 HP/tfh con imbibición y de 18.2 HP/tfhsin imbibición. Estos resultados coinciden con principio de la imbibición que señala una reduc

Estación de moliendaLas estaciones de molienda están compuestas porun tándem de cinco o seis molinos. Su evaluaciónse realiza mediante el cálculo de la extracción enlos molinos individuales y en el tándem completo,identificando la sacarosa que llega con la caña, laque se recupera en el molino y la que sale con elbagazo, además de los consumos específicos depotencia durante la operación. Con base en lasdeterminaciones se evalúa y controla la eficienciadel proceso de molienda.

Existen una gran cantidad de variables queafectan la eficiencia de la estación, en especial lacalidad de la preparación. Con caña bien preparadase logran condiciones de molienda que representan

beneficios reflejados en incrementos de laextracción (especialmente del primer molino),reducción de las pérdidas de sacarosa en el bagazofinal e incrementos de la capacidad de molienda.ResultadosLa evaluación integrada de las operaciones depreparación y molienda muestra cómo la tasa demolienda influye en la preparación de la caña yésta a su vez afecta la eficiencia de extracción.

Cuadro 3. Índices de operación de estaciones de pre-paración de caña con dos tasas de molienda.Colombia, primer semestre de 2003.

Tasa demolienda

(t/h)

Índice depreparación

(P.O.C.)

Fibraen caña

(%)

Consumode potencia

kW/tch HP/tfh

114 56.7 16.9 4.9 33.5125 60.0 17.7 5.4 42.5

Cuadro 4. Índices de operación de estaciones de prepara-ción de caña con caña cosechada con el sistemamecanizado y caña cosechada de forma manual.Colombia, primer semestre de 2003.

Sistemade cosecha

Índice depreparación

(P.O.C.)

Fibraen caña

(%)

Consumode potencia

kW/tch HP/tfhMecanizado 60.0 17.3 2.3 16.0

Manual 67.2 16.7 2.4 20.2

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desempeño de cada elemento de las estaanalizadas. Lo anterior contribuye a obtmejores indicadores de eficiencia y a proportunamente acciones correctivas quereducir los costos de producción y aumela productividad.

• La aplicación de imbibición en el primemolino promueve incrementos en la ext

sin incrementos significativos en la poteconsumida; las cifras de eficiencia obtelos ingenios colombianos son comparablas de ingenios que cuentan con desfibro tecnología de molienda superior.

Referencias bibliográficasGómez, A.L.; Plata, A.M.; Echeverri, L.F. 1997. P

metodológica para el seguimiento de las operapreparación y molienda. En: Congreso de la SColombiana de Técnicos de la Caña de Azúca

Colombia, 24-26 septiembre, 1997. MemoriasTECNICAÑA . v.2, p.341-346.

Nishimura, O. 1984?. Aumento de extração com bcompromisso de investimento e de potência, ade embebição, antes das moendas, com caldo do segundo terno e posterior drenagem em doEn: Congresso Nacional da STAB, 3, e Conve ACTALAC, 5, Sao Paulo, Brasil, 19-24 agosto Anais. s.l., Sociedade dos Tecnicos Acucareiro Alcooleiros da Brasil. p.381-385.

Cuadro 6. Índices de operación de estaciones de molienda de caña con dos sistemas de cosecha. Colombde 2003.

Sistema de cosecha

Índice depreparación

(P.O.C.)Fibra en caña

(%)

Extracción delmolino 1

(%)

Extracción globaldel tándem

(%)

Sacarosa enbagazo

(%)

Mecanizada 60.0 17.3 67.2 96.5 1.22Manual 67.2 16.7 70.0 96.7 1.18

Cuadro 5. Índices de operación de estaciones de molienda de caña con dos condiciones de carga. Colomde 2003.

Tasa de molienda(t/h)

Índice de preparación(P.O.C.)

Fibra en caña(%)

Extracción delmolino 1

(%)

Extracción globaldel tándem

(%)

Sacarosaen bagazo

(%)

114 56.7 16.9 61.3 96.3 1.4

125 60.0 17.7 67.4 96.5 1.3

de la sacarosa en el bagazo mediante la diluciónprogresiva sin incrementar la severidad de lacompresión; la compresión es uno de los factoresde mayor incidencia sobre el consumo de potencia.De acuerdo con la literatura disponible, en elingenio Sao Joäo de Brasil se alcanzó una extracciónde 80% en el primer molino y un incrementode 1.5% en la extracción global con el uso deimbibición (Nishimura, 1984?). No obstante laimportancia de los resultados, es conocido queproyectos de imbibición del primer molino se ventruncados debido a la necesidad de medir la purezadel jugo de primera extracción, un parámetroutilizado para calificar la calidad de la caña.

Conclusiones• El trabajo en un ingenio azucarero con

cambios sucesivos de caña cosechada con

diferentes sistemas exige una operación flexiblede las estaciones de preparación y moliendaque facilite la obtención de índices establesen los procesos.

• La evaluación continua, eficiente y acertadade las máquinas de preparación y molienda,así como las buenas prácticas operativas y de mantenimiento de los equipos,permiten establecer el punto óptimo de

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LaCarta Trimestral es una publicación periódica, editada porCENICAÑA con el propósito de difundirinformación y conocimientos científicos y tecnológicos relacionados con el desarrollo de la agroin

azucarera colombiana. Ofrece documentación resumida sobre los resultados generados por el cede investigación y las experiencias de ingenios y cañicultores con las nuevas tecnologías, al tieque provee las referencias bibliográficas complementarias sobre cada tema. El primer volumen

editado en 1978, y los cambios más significativos de diseño y concepto editorial se dieronen 1997 cuando la versión impresa comenzó a publicarse también en Internet.

Título: Avances en la evaluación integral de los procesos de preparación y moliendaen ingenios colombianos

Autor: Arbey Carvajal-L.; Adolfo L. Gómez-Perlaza; Diego E. Ramirez-D.Publicado en: Carta Trimestral.CENICAÑA , 2003. v.25, no. 4. p.8-11

© Centro de Investigación de la Caña de Azúcar de Colombia, 2003.

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