Difusión vs. molida (página 2)

Detalles de las plantas y equipos usados en Sudáfrica.

Los diferentes difusores que han sido utilizados durante estos años son descriptos por Rein. Todos los difusores en la industria sudafricana son del tipo de lecho móvil (BMA, De Smet o Tongaat-Hulett). Durante algunos años se utilizaron los difusores de bagazo Saturne y Van Hengel, pero ya han sido eliminados. El difusor de lecho móvil ya esta establecido como el sistema más confiable. Estos difusores son equipos de extracción, en etapas, contracorriente y sólido – líquido. El jugo es bombeado sobre un lecho móvil de caña o bagazo preparado, de 50-60 m, de largo en 10 a 18 etapas. El diagrama esquemático de un difusor de caña de lecho móvil se muestra en Figura 6

El difusor De Smet de caña es esencialmente similar al difusor De Smet de remolacha. El lecho de caña o bagazo se forma sobre un tamiz horizontal de movimiento lento. El difusor Silver Ring es similar, pero los tamices se mueven circularmente en un lugar de a lo largo de una linea recta.

Los difusores BMA y Tongaat- Hulett difieren de los otros en que el tamiz es fijo, con una serie de cadenas que transportan el lecho de caña a través del tamiz. Esto resulta, generalmente, en un difusor más barato para la misma superficie de tamiz.

Figura 6 Diagrama esquemático de un difusor de caña con lecho móvil.

Comparación entre los difusores de tamiz fijo y de tamiz móvil.

Una comparación entre los difusores con tamiz fijo y móvil conduce a las siguientes consideraciones.

* El arrastrado por las cadenas de la caña a través del tamiz fijo, resulta, generalmente, en la formación de una capa de caña sobre el tamiz más compacta, lo que afecta la percolación.

* El difusor con tamiz móvil requiere el doble de superficie de tamiz, ya que la mitad del tamiz no es operativo en el hilo de retorno.

* Debido a la fricción reducida, la energía de propulsión requerida por el difusor de tamiz móvil, es generalmente mas bajo típicamente 30 Kw para un difusor de 300 t/hrs comparado con 100 Kw para un difusor de tamiz fijo.

* La descarga de la caña en un difusor de tamiz móvil se efectúa mediante tornillos elevadores (Silver Ring), o por medio de tambor elevador (De Smet). La descarga en un difusor con tamiz fijo es más simple, por gravedad, con un nivelador de caña (Kicker) para suavizar el flujo.

* Los elementos del tamiz vibratorio son algo frágiles, y por lo tanto, la instalación no es tan robusta.

* Los difusores de tamiz fijo poseen un rodillo de prensa pesado, que va sobre la caña, lo que conduce a un bagazo descargado con contenido de humedad más bajo, Esto no es posible en un difusor de tamiz vibratorio debido al posible daño al tamiz.

* Los difusores de tamiz fijo parecen poder manejar mejor el exceso de suelo en la caña.

* La mayoría de los difusores vibratorios todavía operan con un clarificador de aguas de prensa.

Se observó que los sólidos en las aguas de prensa de los molinos de desagüe taponan el lecho de caña donde las aguas de prensa retornan al difusor.

Las instalaciones anteriores necesitaban un clarificador de las aguas de prensa, similar a un clarificador de las aguas de prensa similar a un clarificador de jugo crudo, para remover los sólidos. Algunos clarificadores de aguas de prensa están aun en funcionamiento, aunque es más común ahora la utilización de tornillos elevadores rotativos en el lecho de caña, en el punto donde las aguas de prensa son retornadas, para mezclar los sólidos finos en el lecho de caña, y evitar la formación de una capa impermeable de afinados.

Corrosión en los difusores.

La corrosión de los componentes de acero suave, es un tema de importante consideración. El advenimiento del acero 3 CR12 condujo a su incorporación, generalmente en los costados y techo de los difusores, así como también en los tamices. Este material también ha sido usado ocasionalmente para las cubetas debajo de los tamices, de lo contrario, las cubetas necesitan ser pintadas o recubiertas rutinariamente. Como ayuda en el control de la corrosión, generalmente se agrega cal a algunas de las cubetas en el difusor, y manteniendo el pH, en promedio, entre 5.5 y 6. Uno de los componentes costosos de un difusor, es la cadena.

Las cadenas más baratas no poseen componentes de acero inoxidable y generalmente duran entre 5 y 10 años antes que necesiten ser reemplazadas. Es también imperativo que la corrección del pH con cal sea llevada a cabo en el difusor, de lo contrario la rápida corrosión puede afectar los pasadores. Esta situación es agravada por la película de jugo atrapada entre los componentes de la cadena donde es posible encontrar valores de pH mucho más bajos a medida que los jugos atrapados se degradan.

Pasadores y cojinetes de acero inoxidable en las cadenas pueden prolongar la duración de la cadena hasta 30 o más años. En este caso, es factible eliminar el agregado de cal.

Generalmente, la elección del tipo de material involucra un compromiso entre un costo inicial alto y un costo de mantenimiento/reemplazo, más bajo.

El paso de la cadena varia entre 300 mm y 500 mm. El diseño óptimo para la cadena cambia con el tamaño y la geometría del difusor, y afecta no solo la cadena sino los costos de manejo. El ancho de los difusores de caña en Sudáfrica varia entre 4m y 12m, y el largo entre 50 y 65 m. Generalmente, las cadenas con pasos más largos son más rentables para difusores grandes.

Desempeño de los difusores.

Una condición necesaria para obtener una buena extracción es una buena preparación. Todos los difusores en Sudáfrica están precedidos por trituradoras de uso pesado. Se considera que la preparación mas adecuada involucra una trituración intensiva y un mínimo uso de cuchillas.

Los difusores de caña han sido consistentemente, capaces de lograr extracciones más altas que los molinos en Tandem. La introducción gradual de la difusión, ha sido responsable por el incremento progresivo de la extracción (Figura 7). Durante los últimos años el promedio de extracción logrado en la industria, ha sido de cerca del 98%.

Figura 7 Niveles de extracción promedio en molinos azucareros de Sudáfrica.

No hay un índice máximo o mínimo de imbibición para la difusión. Debido a que altos índices de imbibición permitirán la utilización de difusores más pequeños para obtener una extracción determinada, la reducción en el costo del difusor tendrá que ser balanceada en contra del costo de capacidad adicional para el evaporador, y el costo del vapor. El índice de imbibición óptimo para cualquier molino, por lo tanto, depende de factores locales en cada molino.

La experiencia en Sudáfrica mostró que índices altos de imbibición, por arriba de 400 % sobre fibra, pueden ser manejados en difusores con consecuentes beneficios de extracción. Hay, sin embargo un limite en un Tandem de molienda, cuando un índice de imbibición es muy alto podría comprometer la alimentación de los molinos y resultar en un bagazo con alto contenido de humedad.

El tiempo de retención de la caña en los difusores varia dependiendo de los niveles de extracción deseados. Típicamente, se necesitan tiempos de retención de 55, 70 y 90 minutos, para lograr niveles de extracción de 96, 97 y 98 % , respectivamente.

La humedad final del bagazo en molinos difusores no es más alta que la de molinos convencionales. No obstante, la capacidad de tratamiento de fibra en molinos de desagüe es baja. Debido a la estrategia de usar molinos emplazados como unidades de desagüe cuando se instalan los difusores, hubo poco incentivo para encarar este tema. No obstante, es necesario prestar atención a las técnicas para incrementar la capacidad de tratamiento de fibra en molinos de desagüe, sin sacrificar el funcionamiento.

Avances recientes.

Reacciones del bagazo en el difusor.

El uso excesivo de cal en los difusores, puede provocar la hidrólisis de grupos acetilos de la hemicelulosa de la fibra de caña lo que conduce a la producción de ácido acético. El ácido acético es el jugo del difusor puede volatilizarse en los evaporadores causando corrosión en las calandrias de los tachos, y en las tuberías de vapor y condensación.

En general, el promedio después de un análisis directo, de los niveles de ácido acético en la caña fue aproximadamente 200 ppm. En un difusor bajo buen control, se puede esperar un valor de aproximadamente 300 ppm. Los valores medidos en Felixton han sido a veces, tan altos como 1000 ppm, bajo condiciones de control pobres.

Por lo tanto, es importante que se utilice en los difusores, un sistema de control de pH confiable En la práctica, los sistemas más confiables involucran el uso de una bomba peristáltica de velocidad variable, para controlar la adición cal.

Se observo que un incremento en el pH de 5.7 a 7.2, incremento en el pH de 5.7 a 7.2 incremento el color del jugo en un 10 %, pero generalmente el pH en el difusor tiene poco efecto sobre la extracción de impurezas. No obstante, es importante no permitir que el pH se eleve demasiado alto en ninguna de las etapas. Si el pH se eleva por encima de 7, las características de percolación del lecho de caña, serán afectadas desfavorable e irreversiblemente, y reducirán la velocidad de percolación seriamente.

Recientemente, se encontró evidencia que sugiere que los difusores conducen a un incremento en sílice en el jugo, lo que puede provocar problemas de escamadura. Se observo que los niveles de sílice son mas altos cuando el valor de pH es alto, y cuando se procesa caña con altos contenidos de cogollos y paja.

Expansión de la capacidad.-

Una vez que el difusor ha sido instalado y se necesita mas expansión, la instalación de un difusor adicional completo puede ser costoso. Como alternativa, una opción sería conducir cantidades mas altas de caña a través del difusor, con una reducción en la extracción como resultado de la reducción en el tiempo de residencia de la caña. No obstante, si se estima en el momento en que un nuevo difusor es instalado, que se necesitara una expansión, es probablemente más atinado invertir previamente en la incorporación de un diseño del eje delantero (headshaft) y cadenas que puedan operar con un difusor expandido.

Es relativamente barato, de esta manera, incrementar la longitud del difusor para obtener capacidad adicional, extendiendo el difusor en el extremo final (de alimentación) del eje.

Recientemente se adopto un diferente enfoque en Triangle, Zimbabwe. La capacidad de un difusor fue incrementada de 220 a 300 toneladas caña/hora, aumentando la altura de del lecho de 1,3 m a 1.8 m. Esto involucra el elevar la sección superior del difusor , incluyendo el rodillo de prensa y reemplazarlo y reorganizando la etapa de aspersión del jugo para acomodar la más alta producción total y el lecho más compactado que resulta del incremento en la altura del lecho. Primero es necesario controlar que el eje delantero y la transmisión son capaces de conducir la carga más grande. La modificación fue exitosa, con el difusor capaz de manejar la producción total más alta sin disminuir la extracción. Los resultados se muestran en Tabla 1.

La carga de fibra aumento y el área del tamiz por unidad de capacidad de tratamiento de fibra disminuyo aproximadamente, de 102/th (área efectiva del tamiz divida por toneladas de fibra/hora capacidad de tratamiento) a por debajo de 9m2/tfh. Esto muestra que este tipo de valuación del difusor no es significativo

TABLA 1.- Desempeño del Difusor en Triangle, antes y después de la expansión.

Control de las condiciones de percolación.

En un verdadero sistema en etapas, no todo el jugo bombeado desde una cubeta (stage tray) es hallado en la cubeta precedente. Dispersión hacia los costados hace que el jugo entre a las cubetas a cada lado de la cubeta precedente, como lo muestran los ensayos de rastreo. Debido a que las diferencias en Brix entre etapas adyacentes no fueron muy grandes, aparte de en las primeras etapas, la mezcla hacia los costados no representa un efecto desfavorable serio. Se encontró que las medidas de la tasa de percolación en difusores en plena escala, cubren el rango 0,1-0,2 m3/m2 min. La correspondiente velocidad de percolación en el lecho es 0,15 a 0,3 m/min.

Esta es una variable importante ya que determina donde se deben localizar el vaporizador de jugo interstage, para que el jugo aparezca en la cubeta correcta en la base del difusor. Los detalles acerca de como deben colocarse los vaporizadores de jugo entre etapas para lograr las condiciones de percolación necesarias, son delineadas por Rein y Ingham. Esto involucra cambiar el flujo de jugo a cada etapa mediante el cambio de la cantidad de jugo que es reciclado.

Cambios relativamente pequeños en la tasa de producción a través del difusor, o en la variedad de caña o en la preparación pueden tener un efecto significante sobre las posiciones optimas de los vaporizadores. Por esta razón, se desarrollo un sistema por el cual el punto de aplicación del jugo entre etapas puede ser controlado automáticamente. Esto se realiza midiendo el nivel de liquido en el lecho de caña y ajustando la posición a la cual el liquido es aplicado por arriba del lecho para mantener el nivel liquido en un valor optimo. Esto da mejores resultados que simplemente fijando los vaporizadores entre etapas para manejar condiciones promedios.

Reciclado de cachaza clarificada.

Ensayos llevados a cabo en el molino en Maidstone demostraron la factibilidad de reciclar cachaza clarificadora en el difusor, y dispensar completamente de la estación de filtrado. Para asegurar que el retorno de la cachaza clarificada no interfiere con la percolación en el difusor debido al taponamiento con afinados, la cachaza debe ser retornada a un conjunto de tornillo elevadores del lecho. Los tornillos deben colocarse en la posición donde el Brix del jugo percolante es aproximadamente el mismo que el Brix de la cachaza clarificadora, de modo de no interferir con la eficiencia de la extracción. Los detalles de esta configuración se muestra en el diagrama del flujo en la Figura 8.

Figura 8. Instalación para reciclar cachaza.

Los ensayos confirmaron que si se toman las precauciones adecuadas, las condiciones de extracción y percolación no se verán afectadas desfavorablemente. No obstante, dentro del contexto de Sudáfrica, hay tres problemas que necesitan ser encarados.

a) La ceniza en el bagazo es incrementada en aproximadamente 10 %. Esto podría tener consecuencias en el aumento del desgaste del tubo de la caldera, dependiendo del diseño de la caldera. A pesar de esto, la situación puede ser restaurada reduciendo el contenido de la ceniza (arena) de la caña que se entrega al molino, en los carbones de los scrubbers húmedos de la caldera son por lo general mezclados con la torta de filtro y arrojado sobre los cañaverales.

En esta modificación, no se utiliza mas la torta de filtro y el molino deberá descartar los carbones húmedos de las calderas, de otra manera. Esto es menos atractivo para los cultivadores y podría presentar problemas relacionados con el descarte de sólidos.

c) El retorno de cachaza clarificada al difusor afecta el balance de la masa alrededor de la planta de extracción, necesaria para propósitos de pagos de caña, y por lo tanto afecta el pago de la sacarosa a los cultivadores de caña.

Es probable que este enfoque realce la atracción de la difusión relativo a la molienda, al eliminar la estación de filtro. Además, se evita la degradación de la sacarosa que ocurre en la estación de filtro, así como la perdida de la sacarosa en la torta de filtro.

Tanto el molino en Malelane como el de Komati han funcionado en ciertos periodos durante la estación de 1998, retornando cachaza al difusor sin efectos deletéreos.

Integración de un difusor de caña a un central azucarero establecido.

Los centrales azucareros de Mumias, en Kenya, primer productor de azúcar blanco en 1973, con un solo tren del molino fue capaz de moler 1,920 Toneladas de Caña al Día (TCD). El éxito del proyecto fue logrado rápidamente y a la vez autofinanciado. En 1975/76 se aumentó la capacidad de la fábrica a 3,000 TCD. Una extensión mayor a 7,200 TCD se completó en 1980 y se incluyó un segundo molino al tandem.

El diseño fue proporcionado por Fletcher Smith. La adición posterior de una caldera de vacío, elevó la capacidad de la estación de cristalización para manipular 8,000 TCD. Un simple difusor fue escogido para reemplazar los dos molinos del Tandem. El central de Mumias operó el Tandem con dos molinos por más de 10 meses al año. La decisión comercial de escoger un difusor FS/Tongaat-Hulett esta dado debido a una gran mejora en la extracción de sacarosa, lograble con un costo de mantenimiento significativamente más bajo.

Un requisito esencial para este proyecto era asegurar que el funcionamiento del central no se interrumpiría durante la fase de construcción. Fletcher Smith mantuvo esta garantía en la instalación del difusor. Una garantía más comprensiva se dio para su integración a la planta. Un estudio de la fábrica fue emprendido para determinar las condiciones de la planta y hacer recomendaciones de cambios esenciales.

Cambios que ocurrieron a la Industria Azucarera de Kenya en el período entre el comienzo de diseño y el funcionamiento inicial del difusor afectaron este proyecto de manera no prevista. Se propuso un nuevo proyecto para el vecindario de la región de Busia, el cual se había atrasado. Las plantaciones de caña destinadas para Busia que no podría ser procesado por el molino de Nzoia serían desviados a la fábrica de Mumias.

La cantidad de caña extra desviada a Mumias poseía la edad de 36 meses. Se considera que la caña de azúcar en esta región de Kenya es madura a una edad de aproximadamente 17 meses. La caña recibida para procesar contenía grandes cantidades de suciedades junto con arena y tierra del campo. Bajo estas condiciones excepcionales los difusores tendrían que operar.

Manipulación y preparación de la caña e instalación del difusor.

1 Estudio de la fábrica

Para integrar el difusor con éxito en el funcionamiento del central, era esencial, ser capaz de aumentar la producción de azúcar y las proporciones de flujo del difusor. Se requirió que cualquier limitación de la planta existente y de sus servicios tendría que ser identificada y corregida. Un estudio de la fábrica fue emprendido para determinar la condición mecánica y cualquier limitación del proceso para manipular la capacidad aumentada a 8,000 TCD. El informe de este estudio clasificó las necesidades de cambio en esenciales y recomendadas.

En la categoría de trabajos esenciales se encuentran:

1.- Se requirieron cambios al sistema de bagazo debido al aumento de la cantidad y se cambió la naturaleza de bagazo que viene del difusor. Los equipos afectados fueron la caldera y los alimentadores de bagazo.

2.- La capacidad del clarificador adicional de procesar un incremento del flujo de jugo a un brix más bajo.

3.- Modificaciones a la inyección de agua. La boquilla de rocío era ineficaz y la alteración del modelo trajo solapamiento de los rocíos.

4.- La re – instalación de sistemas de vacío automáticos con mando de presión absoluto también fue considerada esencial.

5.- La instalación de un circuito cerrado de televisión en puntos estratégicos y un sistema de la radio bidireccional para los operadores más importantes. La instalación del difusor alejaría a los operadores más importantes y por tanto los sistemas de comunicación serían esenciales.

2 Equipos Nuevos

El método existente para la manipulación de la caña comprendió dos opciones para descargar caña entera. La caña de los remolques podría descargarse directamente hacia los alimentadores hidráulicos o mediante una grúa desde una pila suelta sobre la tierra. Las pilas de caña se realizan durante la noche. El método de descarga directa o apilado de caña fue mantenido y a la vez fue extendido para dar servicio al nuevo flujo.

Los sistemas de preparación de caña que existían tenían una capacidad de 125 TCH y los requeridos por diseño 350 TCH (8,000 TCD). Así, un juego nuevo completo de equipos se proporcionó para la extracción de jugo, la preparación de la caña, difusión, así como rociado del bagazo. Los nuevos equipos de preparación de caña, consistente en cuatro mesas alimentadoras que descargan caña entera hacia un transportador auxiliar de rodillos es ajustado con dos juegos de cuchillas de caña FS. Las cuchillas Leveller están precedidos por una desfibradora pesada FS/Tongaat-Hulett. Esta combinación de equipos preparatorios aseguraron un IP (Indice de Preparación) de más de 91. Se usaron transportadores de banda para transferir la caña a la desfibradora, caña hecha tiras al difusor FS/Tongaat-Hulett y posteriormente dos secadores FS-4 operados en serie.

Más adelante se muestra el diseño completo y los parámetros de operación (Tablas 2 y 3) para la planta integrada con el difusor. En la Tabla 4 se muestran los parámetros del difusor.

3 El esquema de equipo

El esquema original de la fábrica de 1973 se muestra en la Figura 9. El desarrollo de la fábrica junto con su ampliación hacia el este en 1997 se muestra en la Figura 10.

Esta ampliación permitió instalar el más nuevo de los dos molinos del tandem para ser operado simultáneamente con el difusor.

Los criterios usados para localizar el nuevo equipo son los siguientes:

1.- Se requirió acceso al transporte de caña que descarga en el área del difusor y a los molinos del tandem.

2.- Fue necesario mantener una área adecuada para la cola de espera del transporte de caña.

3.- Era esencial un sistema simplificado para la manipulación del bagazo.

La localización escogida para la planta adicional, la nueva caldera, el juego de TA y la planta del evaporador, además de permitir su construcción trajo cierto impacto en la producción de azúcar.

4 Revisión del proceso

La temperatura de operación del difusor se logra a partir del vapor obtenido en los evaporadores. El calor se transfiere de los calentadores de jugo y por inyección directa llega al difusor. La energía de calor adicional para el difusor es obtenida a partir de la utilización del sobrante del vapor condensado caliente para la imbibición. Alguna de la energía transferida al difusor retorna para procesar el jugo caliente. Aunque la temperatura del jugo, según el proyecto, excede 60 ° C, para el caso de un jugo en dos fases, el sistema calorífico fue retenido. Esto se puede lograr aumentando el área asignada a los calentadores primarios, siendo posible usar V2. Los resultados de un balance material y energético para esta estación, permitieron reusar todos los calentadores existentes, pero algunos se asignaron a diferentes tareas. Se requirió para completar la estación, calentadores de jugo adicionales y un nuevo evaporador de efecto cuádruple para operar en paralelo con otro evaporador de efecto cuádruples que existía.

Tabla 2 Parámetros de Diseño.

Tabla 3 Parámetros de los principales equipos nuevos para la instalación del difusor.

Tabla 4 Equipamiento instalado para aumentar la capacidad de la fábrica de 7,200 TCD a 8,000 TCD

Los dos evaporadores de efecto de cuádruple fueron ordenados ambos para operar con flujo de jugo y vapor en paralelo. El vapor que sale de la estación del evaporador se emparejó con la eficiencia del equipo generador de vapor. Se obtuvo un equilibrio entre el vapor requerido y el combustible disponible, de manera tal que no existiera un déficit ni un sobrante considerable de bagazo. El cálculo del balance de combustible tomó en cuenta el incremento de la ceniza en el difusor de bagazo. Todos los requerimientos de calor para el difusor fueron hallados, usando el segundo efecto de vapor dado, por lo que la estación del evaporador requirió eficiencia para lograr el equilibrio de combustible.

El vapor principal emanado de la estación del evaporador reduce la evaporación requerida en los últimos efectos. La demanda de agua del condensador fue reducida. La re – instalación de la caldera de vacío automática de sistema de ebullición con mando de presión absoluto, también redujeron la demanda de agua del condensador.

Estas reducciones junto con la mejora de la función de la boquilla de rocío en el estanque enfriador permitieron la subsistencia del sistema de inyección de agua. El nuevo clarificador principal FS de retención baja, fue instalado para trabajar en paralelo con un clarificador de retención baja que existía. Esto permitió que 444 clarificadores Rapidorr que existían pudieran ser quitados de servicio, con mejoras en el funcionamiento y los costos de mantenimiento reducidos.

La cantidad de tierra en jugo, por proyecto, es menor que en el jugo mezclado resultante, debido a la reducción dada en la estación de filtro rotatorio de vacío. El movedor principal requirió de una potencia considerablemente baja debido a la instalación del difusor, además de que los dos molinos del Tandem se reemplazaron. Cada uno por separado tenía cinco molinos y turbinas de transmisión de movimiento al equipo de pre – extracción. La cantidad de escape permitida en la planta integrada tenía casi un 75% de lo que se requiere para la composición del déficit de escape de vapor a alta presión. El sistema de rociado de dos fases fue instalado para proporcionar exactitud en el control de temperatura. El paso de un modo de operación de la molienda a un proceso de difusión trae la oportunidad de co-generar energía.

La mayor cantidad de presión que el vapor reducido necesitó para el proceso, podría reemplazarse con el vapor de escape de un turbo generador. Aunque no constituyó un requisito para la fábrica integrada, más de 6 MW podría co-generarse usando la presión de retorno de una turbina transmitida al alternador.

Se tuvo mucho cuidado para recuperar todo el condensado en la casa de proceso. El condensado limpio, conveniente para la alimentación de la caldera, debe encontrarse separado del agua y recolectado. El uso primario de este condensado fue para satisfacer la demanda de la caldera usando el sobrante para agua del imbibición. El condensado de calidad menor y el condensado con posible contaminación de azúcar son coleccionados separadamente y usado en la fábrica en el proceso de calentamiento del agua de imbibición.

Los equipos de cura y cristalización tienen que tener la capacidad de manipular el guarapo de 8,000 TCD. Se evaluaban dentro de los cambios principales algunas bombas.

Algunos cambios se requirieron al sistema de distribución de energía eléctrica para acomodar el nuevo equipo, aunque no había ningún cambio significativo en la potencia específica generada, kW/TCH. Esta oportunidad también se aprovechó para racionalizar algunos equipos de la fábrica, reemplazando pequeñas plantas por equipos modernos mayores. En esta categoría se encuentran el nuevo generador de 7 MW y la caldera de 110 T/hr.

5 Funcionamiento

El difusor se operó inicialmente en Mayo de 1997 en paralelo con un molino del tandem, trayendo problemas que se resolvieron cuando ocurrieron. Se observó que grandes cantidades de arena en la caña estaban causando grandes desgastes en las cuchillas y martillos de la desfibradora. El difusor operó por primera vez en Julio de 1997 y una prueba de funcionamiento en Agosto de 1997. A la capacidad de diseño, el impacto de la tierra fue evidenciado por desgastes que ocurren en todo el equipo de preparación de caña. El análisis de la caña durante la prueba mostró un 9.4% de basura en la caña, de ceniza y materia seca un 8.8%. Una prueba condujo a poner en el difusor celdas N° 7, lo cual mostró una proporción de filtración substancialmente más baja que el valor del proyecto. Un examen interior del difusor en una parada, antes de realizar la limpieza, mostró una estera de fibras del caña finas y arena con 60 mm espesor en algunas pantallas de las Células 5 a la 12. Se ajustaron los raspadores fijos a las cadenas del difusor cada 10 tablillas, las cuales llevan la arena al extremo de descarga del difusor, eliminándola del sistema.

La cantidad adecuada de agua de imbibición también podría aplicarse si no ocurren inundaciones y el aumento de energía eleva la temperatura de operación del difusor. Los parámetros garantizados de extracción y el % de humedad del bagazo fueron todos logrados durante el ensayo. La cantidad de fibra durante el ensayo excedió las cantidades garantizados según la figura, por aproximadamente 10%. El nuevo flujo de los equipos de la planta de extracción también se verificó durante el ensayo. Todos los equipos de tratamiento de guarapo lograron o excedieron los objetivos de su función y la estación de evaporación produjo guarapo a 65° brix.

Tabla 5 Comparación de resultados de la prueba con los parámetros de diseño.

Tabla 6. Parámetros específicos de molienda comparados con el difusor.

Un requisito inicial de la planta integrada era asegurar que el aumento de la extracción de caña no sería limitada por la capacidad en la planta de cristalización existente. Durante el período del ensayo no hubo ninguna obstrucción, que es la limitante de capacidad en la casa de proceso. Ni al comienzo ni durante la realización del ensayo se observaron cuellos de botella en el proceso. Los archivos históricos muestran que el color del azúcar ha mejorado aproximadamente 25% cada año de 1995/96 a 1997/98. Durante este mismo período la edad de la caña procesada ha aumentado también. En una reciente muestra de los resultados se observa que el color del azúcar mejora con la edad de la caña procesada.

En la Figura 11 se muestran algunos resultados de la operación del difusor durante el ensayo y su comparación con los parámetros de esta planta se hace en la Tabla 6. La comparación del vapor y el consumo eléctrico mostrado en esta tabla está influenciado por proporciones de imbibición bajas, usadas cuando los dos molinos del Tandem estaban en funcionamiento.

Un difusor puede integrarse con éxito en un central azucarero establecido. Cantidades excesivas de arena y suciedades en caña pueden reducir seriamente la extracción en el difusor. Los difusores puede adaptarse y operar correctamente incluso bajo condiciones extremas. Un estudio de la fábrica es esencial para identificar los cambios requeridos en los equipos de la casa de proceso, asegurando que todos los servicios estén disponibles. Al cambiar el proceso de extracción con molinos para la difusión, se reduce la cantidad de arena y suciedades que entran con la casa en el proceso. Los difusores tiene un bajo requerimiento de mantenimiento.

Figura 11 Algunos resultados de la operación del difusor.

Conclusiones:

En resumen, los puntos principales de comparación entre molida y difusión son:

• Comparando un difusor y su molino de desagüe con un Tandem de molienda completo, Lamusse ha sugerido que el costo de capital de una planta de difusión seria aproximadamente un 66% del costo de un Tandem de molienda y quizás solo 55% si se usa únicamente un molino para escurrir el bagazo después del difusor. Las cifras obtenidas por Tongaat-Hulett Sugar, confirman el valor de 66% cuando se requieren dos molinos de desagüe y cuando se desea una extracción de 96%. Si se requiere una extracción más alta (98%), el índice de difusión a planta moledora, el costo de capital se reduce a 60%. Es así que la ventaja de costo de capital de la difusión aumenta cuando se intentan extracciones más altas.

• El costo de mantenimiento de la planta extractora de difusión es de aproximadamente 50 60 % del costo del mantenimiento de un Tandem de molino. Los requerimientos de labor y operación se reducen aproximadamente por la mitad.

• Una desventaja de la difusión es que más cantidad de la tierra que llega con la caña, termina en el bagazo final y menos en el jugo mixto. El efecto de esto es el de reducir, marginalmente, el valor calorífico del bagazo, aunque una desventaja aun más importante es el hecho que el exceso de tierra en el bagazo conduce a un mayor desgaste en las calderas. Esto puede ser minimizado cambiando el diseño del banco de tuberías generadoras de las calderas.

• Se requiere calor adicional en el sistema de difusión y generalmente es obtenido de Vapor I o Vapor II, extraído de los evaporadores en una cantidad que es aproximadamente el 11 % sobre caña. El jugo mixto que sale del difusor esta a una temperatura mas alta, de modo que mas o menos la mitad de este calor es recuperado, pero el resto de la energía se pierde en el bagazo final. El efecto neto luego de la evaporación es el de aumentar la cantidad total del vapor que se necesita en un molino azucarero convencional, en mas o menos 3% sobre caña, cuando se usa Vapor I para el calentamiento.

• Una fábrica difusora necesita mucho menos vapor primario, y por lo tanto se pueden utilizar calderas de baja presión. Como alternativa, la difusión presenta ventajas considerables para una fabrica exportadora de energía.

• Tipicamente, los valores de energía instalada (excluyendo la preparación de caña) son 90-100 kW /tfh para una planta difusora, es decir aproximadamente la mitad de la energía requerida en un Tandem de molienda. La mayor parte de la energía es utilizada por los difusores en la etapa de bombeo de jugo.
• La cantidad de torta de filtro producida en un molino difusor, es aproximadamente la mitad, comparado con un Tandem de molienda, reduciendo la capacidad de filtrado requerida.

• Según la experiencia sudafricana no hay una diferencia significativa en el recobrado general evidente cuando se comparan los difusores con los Tandem
• En funcionamiento, los difusores son más flexibles que los molinos. La velocidad del difusor puede ser regulada tan lentamente como lo permita el motor, la zona de reglaje es muy buena y puede ser extendida aun más cambiando la altura del lecho. La velocidad máxima del lecho difusor será controlada por la capacidad de los molinos de desagüe para manejar la cantidad de bagazo del difusor.

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Dr. Jorge L. Moya Rodríguez

Profesor Titular

Facultad de Ingeniería Mecánica

Universidad Central de Las Villas

Febrero del 2002