Prefacio de la Primera Edicin FrancesaEn el transcurso de los 20 aos que hemos trabajado en la fabricacin del azcar de caa siempre nos ha sorprendido la pobreza de la documentacin que a este respecto encuentra el ingeniero francs. Los libros que pueden procurarse slo tratan de la fabricacin de azcar de remolacha o son incompletos, o muy antiguos, o estn escritos en ingls o en holands. Las personas cuyo escaso conocimiento del idioma ingls les impide utilizar los trabajos de NOEH Deerr, de Maxwell y de Tromp y las traducciones que a esta lengua se han hecho de Prinsen Geerligs, tienen que trabajar con manuales elementales u obras que datan de ms de 30 aos. Creemos que la tecnologa francesa del azcar de caa, sufre con esta situacin y es por eso que hemos tratado de llenar esta laguna. De esta manera hemos tratado de poner al alcance del ingeniero azucarero, del director, del jefe de fabricacin, o del tcnico encargado de la maquinaria de la fbrica, los datos necesarios para el clculo de los proyectos o la verificacin del equipo existente. Hemos querido tambin hacer de su conocimiento, los resultados de experiencias extranjeras muy largamente difundidos en los pases de lengua inglesa, pero poco conocidos en el mundo francs. Cada vez que hemos citado a un autor o a un artculo, hemos tenido cuidado de hacer referencia al pasaje al que hacemos alusin, aunque slo fuera accesorio, para que el lector interesado pueda consultar, con~ fror.tar tesis, y, si 10 desea, profundizar en el problema. En el caso de los articulo s de revistas y como todo el mundo no puede disponer de las publicaciones mundiales especializadas, nos hemos visto obl1gdos a referirnos a una de las dos ms importantes, que son al mismo tiempo las ms conocidas: el lnternational Sugar ]ournal (IS]) y Sugar (anteriormente llamada Facts About Sugar, FAS). Las fbricas de azcar, bastante numerosas, que poseen la coleccin completa de estas dos revistas podrn consultarlas. Tienen la ventaja de publicar regularmente los extractos de los artculos ms interesantes que aparecen en otras revistas y en consecuencia de sumarizarlas en cualquier forma. En 10 que se refiere a los autores, hemos tenido cuidado de citar con la mayor frecuencia posible, las autoridades ms notables como Noe] Deerr y sobre todo Tromp, cuya opinin .en los problemas de orden mecnico debe siempre conocerse. Cuando esta opinin nos ha parecido particularmente interesante y bien fundada, se le ha citado enteramente. En el campo de la evaporacin y de la condensacin se ha citado frecuentemente a Hausbrand. Las ediciones a las que se refieren las pginas indicadas se enumeran despus del Contenido. Para facilitar la bsqueda y para permitir el hallazgo rpido de la informacin necesaria, se elabor una Tabla de Materias detalladas y un Indice tan completo como fue posible. Nos hemos esforzado en poner ciertas cuestiones simples que se han interpretado siempre de manera confusa, en una forma clara y con ver-

tirIas en frmulas prcticas. Tal es el caso del poder calorfico del bagazo y de la ca~tidad de calor producida por el bagazo que puede recuperarse en el vapor de las calderas. La utilizacin de tres frmulas simples y la ele.cci?n de algunos coe~icie?tes, evitarn a los ingenieros clculos largos y fastIdiosos y harn mas facil su tarea. Hemos introducido en esta obra la solucin de ciertos problemas anexos a la Industria Azucarera que pertenecen a la Fsica Industrial pero que se presentan constantemente en la elaboracin: sobrecalentadores economizadores, calentadores, etc. Nos pareci que sera prctico tene~ a la mano y en el mismo manual todos los problemas interesantes de la fabricacin de azcar ya sean propios o generales. De esta manera se evita trabajar con formularios poco familiares cuyas anotaciones son diferentes y donde los problemas se estudian bajo un punto de vista general y para condiciones diversas que las existentes en azucarera. ~s con este mismo espritu que hemos desarrollado el captulo de las turbmas de vapor que en algunas pginas parece salirse de nuestros fines pero cuyo fin es familiarizar al tcnico de las fbricas de azcar con un~ m9uina q~~ conoce. ~al en general y que ms tarde o ms temprano le s~ra muy util. TambIen nos parece que la importancia del problema origmado por los ciclones en las principales islas azucareras francesas, es suficiente para justificar un prrafo especial sobre la presin del viento y su influencia en las construcciones. Igualmente hemos resuelto ciertos pequeos problemas que parecen caer ~n. el dominio del sentido comn y que deberan poder resolverse en benefICIO personal de los interesados, pero de cuyas soluciones no se encuentra traza en ninguna parte, ni en las obras extranjeras ni en las revistas especializadas y que parecen, a pesar de su simplicidad, ignora~os por la. mayor parte de los tcnicos. Este es el caso, por ejemplo, del mtercambIO de los cilindros de ranurado mltiple. , Hemos tenido . cuidado en dar ciertas frmulas deducibles por un ca~cul~ .0 razonamIento muy simple, pero aparentemente poco conocidas o ll~utIhzadas y frecuentemente reemplazadas por frmulas simplistas o erroneas. Tal es el caso de la presin especfica en los molinos o de la frmula de la capacidad de las turbinas.

Adems, una experiencia de 20 aos en la administracin simultnea a la vez general y tcnica, de tres fbricas en la Isla de la Reunin el contact~ f~ecuente co? otras fbricas de la misma isla y la visita a nu~e rosas fabrIcas extranJeras, nos ha permitido sugerir algunas ideas personales que creemos buenas y que esperamos sean tiles a los constructores. Este es, por ejemplo, el caso de nuestro prrafo sobre la circulacin de la masa cocida en los tachos y sus consecuencias en la construccin . de aparatos de circulacin natural.

En .fin, .hemos consagra,do una parte importante de nuestro tiempo a estudIar CIertos aspectos aun poco conocidos de la fabricacin de azcar ~n ciertos casos hemos llegado a conclusiones precisas y a frmulas prc~ tlcas que la experiencia ha confirmado y que utilizamos comnmente en nuestras fbricas. Estas permiten la solucin de problemas hasta aqu oscuros o resueltos en forma puramente emprica.

No tenemos la pretensin de haber dicho la ltima palabra en estos problemas pero tenemos la esperanza de que los clculos presentes y las frmulas dadas porporcionen algn servicio. Por ejemplo, nuestro estudio de la Presin de los Molinos nos ha con ducido a frmulas que recomendamos a los interesados. Desde luego pueden perfeccionarse pero, sin embargo, inmediatamente y en la forma qUE las hemos dado, son prcticamente tiles y ciertamente fecundas: Tal es el caso de la frmula que sumariza las experiencias de Noel Deerr y las frmulas que dan la presin total y la presin mxima de un molino. Recomendamos tambin, para la capacidad y para la potencia dE los molinos, frmulas que hemos hecho tan prcticas y manuales com( la precisin necesaria lo permite. Hemos introducido la nocin "carga fi brosa", que simplifica la generalizacin de soluciones y, si se adopta facilita la comparacin entre las coqdiciones de trabajo de molinos dI diferentes dimensiones. Finalmente nos permitimos recomendar: el clculo de las abertura! de los molinos, consecuencia de la frmula de presin en el molino de l~ que acabamos de hablar; nuestro estudio matemtico de la imbibicir compuesta, cuya demostracin creemos que es indita; nuestro clcul( de la superficie mnima de los cuerpos en un mltiple efecto; nuestr~ frmula del coeficiente de transmisin del calor en los calentadores, qw es ms simple y ms precisa que las frmulas clsicas en uso; en fin nuestras frmulas que dan los factores limitan tes en el gasto de los termo compresores y que hasta la fecha parecan haber estado ignoradas por lo: constructores y que son sin embargo ineludibles. Es en gran parte, con la ayuda de esta documentacin acumulad: en la literatura tcnica u obtenida por nues,tro trabajo personal, que he mos podido responder a las demandas de informacin o de consejo COI las que nuestros amigos de las Islas de la Reunin y M auricio , nos honra! frecuentemente. Editando metdicamente esta informacin y situndolo en este libro, a su disposicin constante, esperamos ponerlos en condi ci~nes de resolver por s mismos sus problemas. La fabricacin del azcar es demasiado apasionante para permiti investigaciones enteramente desinteresadas, pero, si nuestros estudios daJ a nuestros amigos y colegas los mismos servicios que nos han dado a nos otros y que nos dan cada da, sentiremos que estamos doblemente pagado por el tiempo y por el trabajo que nos la costado. Queremos adems sealar que el captulo sobre el estudio terico di las turbinas de vapor y el pasaje sobre el tiro natural se ha'n inspirado el gran parte por los cursos de la Ecole Centrale, el primero por M. Monteil el segundo por Roszak. Debemos tambin agradecer muy particularmen te, a nuestros amigos de la Compagnie de Fives-Lille y de los Ancien Etablissements Cail, que han tenido a bien autorizar la publicacin d las tablas concernientes a los aparatos que construyen y de proporciona la mayor parte de las fotografas y de los dibujos que ilustran esta obra Tambin expresamos nuestro reconocimiento a M. L. Lagarde, que s encarg de la ejecucin de los diagramas.

E. II

Prlogo del TraductorEl traductor conoci la edicin francesa de este libro desde su primera aparicin en 1950, y la edicin inglesa, inmediatamente despus de que sali a su venta, en 1960. Tuvo adems la fortuna de trabar conocimiento con el autor en las dos visitas llevadas a cabo a la Isla de la Reunin, en 1957 y 1962. A travs de los aos pasados en trabajos que se relacionan con la fabricacin del azcar de caa, el traductor encuentra que en ninguno de los libros existentes, y en cualquiera de los idiomas por l conocidos, se rene el acervo tan valioso de datos, razonamientos y frmulas, como el que pudo reunir en su libro el Sr. Hugot. El traductor coincide con l, en que- los libros existentes, o son muy antiguos, o incompletos, o estn escritos en ingls o en holands. Como l lo dice, refirindose a su lengua, los libros existentes en espaol son meros formularios para maestros azucareros. Es por esto que el traductor pens en la utilidad que podra tener, tanto para los tcnicos mexicanos como para los de habla espaola, un libro de la calidad del presente, en su propio idioma. Esta no es slo la opinin del traductor, y es oportuno hacer notar en este momento, que la delegacin mexicana al 110. Congreso de la I.S.S.C.T., propuso y obtuvo de Ja Asamblea General un voto de reconocimiento para el Sr. Hugot, por la invaluable aportacin que con su libro hizo a la Tecnologa de la Industria Azucarera mundial. Esta traduccin, como cualquier otra, est sujeta a errores; es conveniente, sin embargo, aclarar que se hizo con tod buena fe, y con los mayores alcances y el mejor esfuerzo riel traductor. Trat, principalmente, de obtener un texto en espaol claro y preciso, en un lenguaje simple y objetivo. La mayor parte de las frmulas se conservaron de laedicin francesa, en el sistema mtrico decimal, y las de la edicin inglesa se convirtieron al mismo sistema con excepcin ,de algunas del captulo correspondiente a Cocimiento; sin embargo se transform en cada caso la frmula final del razonamiento y se anex junto con la del sistema ingls. En lo posible se procur poner en espaol los trminos comnmente empleados en la tecnologa azucarera y qtle, por muchos aos, han sido anglicismos o barbarismos. Solamente cuando se encontr que la palabra espaola no tendra ningn significado entre los trabajadores de nuestra industria, se le conserv la terminologa comn. Tal es el caso de la palabra "chevron", que en espaol debe decirse cheurrn. El traductor piensa que no es posible dejar de hacer referencia a los conceptos vertidos por el seor Hugot en su prlogo y los del seor Jenkins en el suyo a la traduccin inglesa, y que se refieren al dominio de dos pueblos y dos tcnicas en la produccin del azcar. Ambos olvidan que en los pases de habla espaola se produce aproximadamente el 60% de la produccin mundial.

Esta aclaracin se hace porque en Mxico, y seguramente en otros pases de habla espaola, se han desar.rollado tecnologas interesantes aun cuando no siempre semejantes a las inglesas o francesas. Con esta idea debe tenerse en mente que este libro no es ms que la traduccin de l.as tcnicas que se aplican en otros paises, con problemas semejantes y con otras ideologas. El traductor espera que en un futuro prximo se renan y se editen los conocimientos existentes, para producir una obra original en nuestro idioma y con nuestra mentalidad. Finalmente debe aclararse que la traduccin de este libro fue posible por el auxilio prestado por el Ing. Enrique Espinosa Vicente cuando fue Director de la Escuela Nacional de Agricultura de Chapingo, Mxico, por la Unin Nacional de Productores de Azcar, S. A. y por la Financiera Nacional Azucarera del mismo pas. Tambin debe agradecerse la colaboracin desinteresada que prestaron en el trabajo de mecanografa, largo y difcil, la Sra. G. Garza y las seoritas E. Dong y S. Maqueo. Chapingo, Mxico, marzo de 1963. C. R. C.

CONTENIDOCAP. Prefacio de la primera edicin francesa .... Prlogo del traductor ... Lista de libros y revistas citadas en referencias ...... Abreviaciones empleadas ............o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o

PG.

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7 11 19

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20

1. Recepcin, descarga y alimentacin de las caas ..o

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21

~!,1

,

Organizacin del aprovisionamiento de la fbrica en el curso de un da de trabajo ........................ Descarga de caa .. Mquinas para el manejo de la caa .."': .................. Mesas alimentadoras laterales ....... o o o o o o o o o , o o

21 21 24

o

o

29

2. El conductor de caa .......................................... . 3. Cuchillas caeras ............. 4. Separadores magnticos ... 5. Desmenuzadora ...o o o o o

33

4153

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o

57

Trabajo que desempea .............Tipos

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............................................................................................. ..

57 57

Inclinacin de la virgen .................................... . Dimetro ................................................ . Velocidad ................................................ Presin ....................... Potencia media consumida y potencia por instalar .............. . Desmenuzadora doble ............... Desmenuzadora de 3 cilindros ...................o o. o o o o

6465

6667 67 67 71o o

6. DesfibradoraEmpleo Tipos ...o o

.

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75

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75 75

7. La combinacin de los diversos aparatos empleados en la preparacin de la caa ..................... ~ .......... 8. Alimentacin de los molinos y circulacin del bagazo ............ . 9. Ranurado de cilindros ...o o o o o

85 87 99

Objeto .. Tipos de ranurado . Desgaste de los cilindroso o' o

99

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99109o

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10. La presin en los molinos .....o o

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113

1. Presin hidrulica ... Acumulador ......................1

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114 114

\.

Tuberas de presin hidrulica ............................ . Bomba de presin hidrulica ............................. . Cabezales y pistones hidrulicos ........................... . Valores mximos de la presin hidrulica .................. . Valores mximos de la presin total ........................ . U. La presin considerada desde el punto de vista de la fabrcacin La presin medida en el bagazo ........................... . Presin especfica ...................................... . Descomposicin de la presin en un molino en marcha ...... . Definiciones ........................................... . Relacin entre la compresin del bagazo y la presin necesaria para obtenerla ..................................... . Curva de la presin en el molino .......................... . Clculo de la reaccin resultante .......................... . Clculo de la compresin mxima C ........................ . Clculo de aberturas .................................... . Presin hidrulica y presin mxima ....................... . Relacin entre las presiones de entrada y de salida .. : ........ . Friccin entre los cojinetes y las vrgenes .................. . Reaccin de los piones ................................. . Valores medios de la P.H.T ............................... . Variaciones de la extraccin en funcin de la presin ....... . Escala de presiones en una batera ........................ . Variaciones de la presin hidrulica en funcin del largo de la batera Descubrimientos e investigaciones recientes ................ .

122 123 123 124 124 125 125 126 126 128 128 132 135 137 139 140 140 142 142 146 146 147 149 149

17. 18. 19. 20. 21. 22.

Eflgranes .................................................... . 209 Construccin de los molinos ................................... . 215 Imbibicin ................................................... . 225 Extraccin ..................................... , ............ . 243 Control de los molinos ........................................ . 249 Separador de bagacillo ........................................ . 259 23. Purificacin de jugo .......................................... . 263Tratamiento del jugo ....................................... 264

24. Defecacin25. 26. 27. 28.

Sulfiltacin Clarificacin con cido fosfrico ............................... . 279 Carbcnatacin ............................................... . 281 Decantacin ...................... ~ .......................... . 289A. Defecadores B. Decantadores C. Clarificadores

................................................... ...................................................

265 271

............................................o o

289 290 293

29. Calentamiento ............................................... . 30. Filtracin .................................................... .

307 319

11. Velocidad de los molinos .......................................Velocidad lineal y velocidad de rotacin .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Velocidades mximas ........................................ Escala de velocidades. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 151 154 155

151

A. Filtros de prensa ........................................ B. Filtros mecnicos ........................................ Filtros rotativos continuos al vaco ............................

319 326 329

31. Evaporacin157

o

339

12. Capacidad de los molinos ...................................... .Definicin Factores que determinan la capacidad .. , ..................... Frmulas de capacidad propuestas ........................... Frmula de la capacidad .................. , ................. La carga fibrosa .......................................... Tonelajes mximos ........................................ . . . . . 157 157 158 159 162 164

13. Ajuste de los molinos ............. , ........................... . 165Finalidad ................................................. 1, Ajuste de las aberturas de entrada y salida . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Mtodo de Java ......................................... Mtodo para el clculo de las aberturas de trabajo .......... .. n. Ajuste de la cuchilla central .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 166 166 169 178

14. Potencia de los molinos ....................................... . 15. Mquinas de vapor de los molinos ............................. . 16. Mando elctrico y de turbina de los molinos ..................... .Mando elctrico ............................................ Mando directo de los molinos por medio de turbinas de vapor . . . . .. 201 206

185 197 201

Generalidades ............................................ . 339 El mltiple efecto ......................................... . 346 Temperatura ............................................. . 347 Construccin de un mltiple efecto ........................... . 348 Circulacin del vapor ...................................... . 354 CQndensados ............................................. . 356 Los gases incondensables ................................... . 365 Circulacin del jugo ......... : ............................. . 367 Arrastres ................................................ . 372 Prdidas por inversin ...................................... . 375 Incrustaciones ........................................... . 377 Prevencin de las incrustaciones ......... : ............. , ..... . 381 Funcionamiento en paralelo ................................. . 382 Tomas de vapor ........................................... . 383 Circuladores ............................................. . 384 Turbocompresor .......................................... . 385 Termocompresor .......................................... . 386 Funcionamiento del mltiple efecto .......................... . 389 Superficie de calentamiento ................................. . 395 Clculos y proyectos de un mltiple efecto ..................... . 402 Proyecto de un mltiple efecto ............................... . 408 Funcion,amiento del evaporador .............................. . 426 Mtiple efecto especial ..................................... . 428 Evaporacin a presin ...................................... . 431

Lista de Libros y Revistas Citados en ReferenciasREVISTASFAS: ISJ: TSJ: RAM: ISSCT: QSSCT: Facts About Sugar, ahora Sugar International Sugar Journal The Sugar Journal Revue agricole de l'ile Maurice Proceedings, International Society of Sugar Cane Technologists. Proceedings, Queensland Society of Sugar Cane Technologists.

LIBROSG. BROLA, Gnrateurs de vapeur a tres haute pression, Pars, 1941. NOEL DEERR, Cane Sugar. Nonnan Rodger, Inglaterra, 1921. DE LAHARPE, Notes et farmules de fingnieur, 22a. edicin, Pars, 1927. N. HABIF, Combustion de la bagasse, 1933. E. HAUSBRAND, Evaporating, Condensing and Cooling Apparatus, traducido del alemn por A. C. Wright, revisado por B. Heastie, 5a. edicin inglesa, E. Benn Ltd, Inglaterra, 1933. E. HAUSBRAND y M. HIRSCH, Evaporation, Condensation et Refroidissement, 7a. edicin, traducida por Konig, Pars, 1932. J. IZART, Aide-Mmoire de rIngnieur-Mcanicien, 5a. edicin, Pars, 1928. F. MAXWELL, Modern Milling of Sugar Cane, Nonnan Rodger, Inglaterra, 1932. P. MONNIER, L'lectri.cit dans rusine, 1934. H. C. PRINSEN GEERLIGS, Cane Sugar and Its Manufacture, Nonnan Rordger, Inglaterra, 1924. H. C. 'PRINSEN GEERLIGS, Practical White Sugar Manufacture, 1915. CH. QUILLARD, La sucrerie de betteraves, J. B. Bailliere, Pars, 1932; Regles N. V., Pars, 1946, 1947. A. L. WEBRE y C. S. ROBINSON, Evaporation, The Chemieal Catalog Co., Nueva York, 1926. L. A. TROMP, Machinery and Equipment of the Cane Sugar Factory, Norman Rodger, Inglaterra, 1936.

LIBROS RECOMENDADOSLos libros anteriores y tambin: ED. ROTH, Alternateurs et moteurs synchrones, Pars, 1924. LoUls LAGRON, Les moteurs a courants alternatifs, Paris, 1932. RN LAURENT, Le moteur lectrique moderne, 4a, edicin, Lyon, 1947. G. L. SPENCER AND G. P. MEADE, Cane Sugar Handbook, 8a. edicin, John Wiley & Sons, Ine., Nueva York.

1Abreviaciones Empleadas Recepcin, Descarga y Alimentacin de las CaasLa recepcin de las caas para la fbrica. se hace, directamente en la bscula del batey o en bsculas anexas que sirven ciertos puntos importantes o alejados de la zona de aprovisionamiento del Ingenio. El transporte se asegura en este caso por vas frreas o ms comnmente por camiones o por tractores con remolques. El peso del metro cbico de caa transportada depende de la manera como se acomoda. Si se toma en el campo por medio de una gra mvil de oruga, provista de una araa que la deja caer simplemente dentro de un remolque, pueden contarse alrededor ,'." 200 kg por metro cbico. Si se acomoda con ms cuidado: 300 kg por metro cbico. Si se acomoda a mano con los tallos colocados paralelamente a s mismos y en paquetes, pueden calcularse 400 kg por metro cbico. La densidad aparente depende del porte de la caa. Las caas rectas darn una carga ms compacta que las curvas. de las 6 a las 18 horas. Para que el molinc no quede desprovisto de caas en la nochE es necesario que la fbrica reciba en 12 ha ras, el tonelaje que manipula en 24. Hacia las 18 horas, habr acumulado en tonces, una provisin por lo menos igual ; la mitad del tonelaje cotidiano: Provisin de la noche = 12C + a

A.P. B.P. P.M H.P.

Alta presin. Baja presin. Presin media. Caballo de fuerza; H.P.!. Caballo de fuerza indicado. V.C. Valor calorfica; V.C.T. Valor calorfico total; V.C. N. Valer calorfico neto. P.H.R. Presin hidrulica resultante; P.H.T. Presin hidrulica total. P.H.E. Presin hidrulica especfica. T.C. Tonelada de caa; T.C.H. Tonelada de caa por hora; T. F . H. T nelada de fibra por hora. La nomenclatura de la Sociedad Internacional de Tecnlogos Azuca reros se aplica en los casos necesarios.

(1:

e

cantidad de caas manipuladas por h fbrica en 1 hora. a = margen de seguridad. que debe siem pre mantenerse para evitar paradas del molino por falta de caas.=

,

ORGANIZACION DEL APROVISIONAMIENTO DE LA FABRICA EN EL CURSO DE UN OlA DE TRABAJOUna fbrica de azcar de caa funciona, generalmente y de manera continua del lunes en la maana al sbado en la noche. Se detiene durante 36 horas, comprendiendo el domingo, para la limpieza del mltiple efecto y las reparaciones menores. La fbrica marcha, entonces, durante 132 horas por semana. En el curso del da, el transporte de caas, se efecta generalmente durante 12 horas,

Este margen a es necesario para hacer frente a las variaciones accidentales de aprovisionamiento: lluvias que disminuyer el corte y obstaculizan el transporte, irregu laridades en las entregas de los caeros. etc El margen no debe ser ni muy pequeo ro muy grande. En este ltimo caso, se llenaria intilmente el patio y se aumentaria el tiem po entre el corte de la caa y su paso por los molinos. Un buen valor es aquel que corresponde a 3 horas de marcha de los molinos.a= 3C

(2)

Si se adopta este valor. la plataform a debe tener en el principio de la noche:P=

2C

+ 3C =

SC

(3)

DESCARGA DE CA~AS

Desde el punto de vista de la manutencin, las caas que llegan a la fbrica se pueden dividir en 2 clases:

22

MANUAL

PARA

INGENIEROS

AZUL.

1. Las caas que se transportan por medios mecnicos: remolques, camiones y vagones de ferrocarril. 2. Las caas que se transportan por carretas.1) CARAS QUE LLEGAN POR CAMIONES

camlOn. Este sistema permite descargar caa directamente al conductor principal " a uno auxiliar; el conductor hace este trabajo solo o con la ayuda de un operador. El sistema evita el uso de cadenas.2) CA:RAS QUE LLEGAN POR CARRETAS

Se reserva generalmente a las carretas la descarga directa en el conductor de caas. El carretero hace llegar su carreta al conductor. Para este efecto, la porcin horizontal del conductor debe estar provista de protectores de madera que evitan que las carretas choquen contra las lminas del conductor. El carretero vaca entonces la carreta, a mano, sobre l. Slo cuando llega al patio un gran nmero de carretas, debe permitirse a stas el descargar sobre el piso. Estas caas exigen una manutencin suplementaria. Deben, en efecto, tomarse con la araa de la gra para depositarse sobre el conductor. Si el 50% de caas llega por carreta y el FIG. 1. Cadena con "Gato" automtico 50% de caas llega por camin, las carretas pueden utilizarse para el aprovisionaLa mquina que alimenta a la fbrica, miento del conductor, durante el da y los generalmente una gra, toma el paquete camiones que en este tiempo se descargan por medio de una barra con 3 ganchos; los con la gra pueden constituir la provisin macheteros del camin fijan a cada uno de de la noche. los ganchos los 3 anillos libres de las cadeEn la noche, la gra deja la barra con nas. La gra levanta el paquete y lo acomo- . ganchos y toma la araa con la ayuda de da sobre el "batey". En seguida se desengan- la cual levanta las caas del patio para dechan las cadenas destrabando los gatos y positarlas en el conductor. Este trabajo nocla gra levanta la barra con las cadenas col- turno es el ms difcil porque, lo. un pugando (Fig. 2). . ado de caas tomado por la araa contiene mucho menos que un paquete; 20. la gra se Para las gras de 3 ton, cada paquete es de alrededor de 1 500 a 2 500kg de caas, encuentra sola para asegurar el aprovisionageneralmente de 2 a 2.5 ton. Un camin de miento del conductor y debe mantener un tonelaje igual al trabajo de los malinos. 4 o 5 ton lleva 2 paquetes sobrepuestos. Si las gras son de 6 ton, el tamao coTiempo de descarga de una carreta. Una mn, o de 10 ton, deben trabajarse al lmite carreta lleva alrededor de 1 250 kg de caa. de su capacidad y los bultos deben ser de 5 Uno o dos hombres la descargan sobre el a 8 ton respectivamente. conductor de caas en 10 o 15 minutos. La descarga se hace algunas veces con camiones provistos de cajas que basculan Nmero de lugares para descarga de capor medio de 2 pistones hidrulicos y pivotan rretas. El lugar para la descarga de una sobre una charnela que est colocada en la carreta corresponde a un aprovisionamiento parte trasera o en uno de los lados del de 6 ton de caa por hora.

Estas caas llegan generalmente en paquetes, amarrados con 3 cadenas (Fig. 1). Las cadenas corren dentro de un gancho (gato) que se fija en uno de sus extremos. En el otro extremo la cadena lleva un anillo.

-

l~

" .. ('iON, DESCARGA y

ALIMENTACION DE LAS CAAS

23

,

F1G. 2.

Levantamiento de un bulto de caa

Para que el aprovisionamiento se asegure completamente por medio de carretas debe preverse un nmero de lugares:

L = longitud del conductor reservado a las carretas, en m e=

e 11 = 6

trabajo de la fbrica en T.C.H.

(4)

e

=

trabajo de la fbrica en T.e.H. (toneladas de caa por hora).

Tramo del conductor que debe dejarse a las carretas. Contando 3 metros por carreta, incluidos los intervalos, debe ponerse a la disposicin de las carretas, una longitud en la porcin horizontal del conductor de caas igual a:

Longitud de la porcin horizontal del conductor. Para determinar en estas condiciones la longitud de la parte horizontal del conductor de caas, ser prudente aumentar el clculo anterior en un 20% a fin de hacer frente a las faltas en el servicio de las carretas. La longitud de la parte horizontal del conductor de caas ser entonces:LH=

e e L=-x3=6 2

1.2 x

-=

e2

0.6

e

(6)

(5)

(Servicio de un solo lado del conductor)

24LH ~ 1.2

MANUAL

PARA

INGENIEROS

AZU 0.06D} (68) Tubera de largo> 30 m d> 0.08Dd

= dimetro interior de la tubera de presin hidrulica=

D

dimetro de los pistones hidrulicos de los molinos en la misma unidad

LA PRESION EN LOS MOLINOS

123

BOMBA DE P'RESION HIDRAULICAEntre el acumulador y el molino, y muy cerca del primero, se instala una bomba que tiene por objeto introducir el aceite dentro de la tubera, ponerlo bajo presin y levantar al acumulador a su posicin inicial de trabajo. Esta bomba es de mano en las pequeas instalaciones y de vapor o elctrica en la mayor parte de los molinos modernos. Una buena bomba debe ser simple y robusta.

lndrica en la que se mueve el pistn est abierta en la parte alta del cabezote y su cierre se asegura por medio de una tuerca ordinaria o por medio de una tuerca a la que se han quitado 2 o 3 segmentos y que puede sujetarse con un tiro de 90 o de 60~, de la misma manera que las culatas de los caones modernos (Fig. 11 O). Este ltimo sistema es ms rpido y tan hermtico como el precedente. Las tuercas por su peso, deben tener 2 orejas que faciliten su abertura. su manejo y su levantamiento.PISTONES

CABEZALES Y PISTONES HIDRAULICOSCuando los cueros y las guarniciones de las presiones hidrulicas ceden, deben poderse cambiar rpidamente. La cmara ci-

El pistn hidrulico es simplemente un cilindro cuyos bordes estn redondeados en la parte inferior.

FIG. 110.

Cabezote tipo bayoneta (Fives-Lille)

uno de ellos del lado de la tuerca y el otro en la parte superior del pistn (Fig. 102). La enorme preslOn que existe en todo el Los cueros embutidos deben ser de muy espacio donde se ejerce la presin hidrulibuena calidad porque trabajan a muy alta ca, obliga a un hermetismo perfecto, cuya obtencin se complica por el movimiento presin. Los cueros curtidos mineralmente se conservan mejor que los tratados vegetal- . del pistn. mente aun si el curtido es de encina. Este problema se ha resuelto cerrando la cmara del cabezote a presin, por medio de Causas posibles del mal funcionamiento de 2 cueros embutidos en forma de U. Se coloca los cueros. Ocurre a veces que uno de los

CUEROS

124

MANU\L

PARA

INGENIEROS

AZUCAREROS

cueros del molino se voltea frecuentemente. Si esta dificultad se repite, probablemente se debe a la ausencia de una junta de plstico entre el cuero y las partes metlicas sobre las que est comprimido. Es indispensable interponer un anillo de caucho entre la convexidad del cuero y la pequea cubeta metlica anular contra la que se apoya, o bien, colocar un tejido de algodn en el interior del cuero, entre el reborde de acero que penetra dentro de la U y el fondo de l.Rozamiento. Para obtener la mayor elasticidad posible en el funcionamiento de la presin hidrulica, es necesario reducir al mnimo los rozamientos originados por los movimientos del pistn y del acumulador. Siendo estos rozamientos aproximadamente proporcionales a la altura lateral del cuero y sta generalmente del orden de 25 mm. puede reducirse a 20 mm (Fig. 111). Con el mismo fin es conveniente proteger la convexidad del cuero, dando al alojamiento que lo recibe una forma redondeada y evitando cualquier ngulo vivo entre el pistn o la placa y la pared cilndrica de la cmara.

presin hidrulica ejercida sobre el pistn, medida en ton Para las dimensiones ms frecuentes. f = 0.3 a 0.5. En estas condiciones: F = 3 a 5% de P. Para un molino con 2 empaques que reciben una presin total de 200 ton son necesarias de 6 a 10 ton para mover los pistones.=

P

GUARNICIONES METALOPLASTICAS

En algunos molinos modernos se han reemplazado los cueros embutidos por gU;:lfniciones metalo-plsticas, o empaques moldeados de hule sinttico.

VALORES MAXIMOS DE LA PRESION HIDRAULICAGeneralmente se construyen las tuberas y los molinos para presiones de aceite entre 250 y 350 kg/cm". Las casas anglo-sajonas adoptan como norma 280 kg/cm". Los constructores franceses llegan hasta 300 y 320 kg/cm". Este mximo slo se utiliza, generalmente, en el ltimo molino. El valor de 300 kg/cm" es suficiente para llegar, con las dimensiones habituales de los pistones hidrulicos, a las condiciones ptimas de funcionamiento que se vern ms adelante.

FIG. 111.

Seccin diametral de un cuero hidrulico

El coeficiente de rozamiento f entre el empaque hidrulico y las paredes tiene un valor aproximado de:f- 0.5

VALORES MAXIMOS DE .LA PRESION TOTALLa presin se mide habitualmente, aplicando sobre la parte del material que la recibe, el valor total de la presin ejercida sobre el cilindro superior y relacionando esta presin con la superficie proyectada (largo por dimetro) de los muones del cilindro. La presin sobre los muones, as definida, generalmente no pasa de: 75 a 80 kg/cm" para la desmenuzadora (71) 100 a 110 kg/cm" para los molinos

a 0.6d

h

(69)

f = coeficiente de rozamiento h = altura del cuero. en mm d = dimetro del pistn hidrulico, en mm El esfuerzo necesario para vencer este rozamiento es entonces:F=fP(70)

F = esfuerzo necesario para vencer la resistencia de rozamiento del empaque hidrulico. medido en ton

LA PRESION EN LOS MOLINOS

125

Ciertos constructores llegan hasta 125 kg/cm", sin embargo, el autor piensa que, desde el punto de vista de la seguridad y para poder conservar una buena lubricacin, no debe pasarse de 110 kg/cm".

11 La Presin Considerada desde el Punto de Vista de la FabricacinLA PRESION MEDIDA EN EL BAGAZOLa cifra que indica la presin total aplicada sobre el cilindro superior no indica la presin correspondiente que recibe el bagazo. En efecto, si se aplican 300 ton a un molino de 915 X 2 134 mm, es evidente que la resultante en el bagazo no ser la misma que al aplicarse 300 ton en un molino de 710 X 1 370 mm. En el molino ms grande la presin total se repartir en una superficie de bagazo mayor. Tambin debe considerarse el espesor del colchn de bagazo.

puede imaginarse que esta figura representa, cilindros de 500 mm de dimetro a la escala 1/20 o cilindros de 1 000 mm de dimetro a la escala 1/40 o en fin. cilindros de no importa qu dimetro a la escala correspondiente. Puede concebirse, entonces. que el colchn de bagazo, indicado sobre la figura, corresponder tambin a un espesor determinado por su escala, pero proporcional al dimetro del cilindro: 10 cm para los cilindros de 500. 20 para lbS de 1 000 mm,etc. Por el momento es conveniente limitarse slo a la presin y temporalmente no tomar en cuenta un fenmeno ms complejo qu es el de! flujo del jugo a travs del colchn de bagazo, y que no afecta notablemente las conclusiones a que pueda llegarse. Es evidente que en igualdad de circunstancias, a una cifra dada, es decir, al espesor de bagazo y al ajuste entre los cilindros representados. corresponder un tratamiento de bagazo idntico. cualquiera que sea la escala que se adopte. Dicho de otra manera, en los 2 casos mencionados:

Dimetro del cilindro Espesor del bagazo sin comprimir Espesor del bagazo comprimido2

D = E = e =

500mm 100 mm 10mm

Dimetro del cilindro Espesor del bagazo sin comprimir Espesor del bagazo comprimido

D = 1000 mm E 200mm e = 20mm

FIG. 112.

Colchn de bagazo

En un esfuerzo para integrar las dimensiones del molino, los anglo-sajones relacionan la presin total con la unidad de longitud del cilindro. Es decir, una presin de 200 ton por m de longitud dar la misma presin total, de 274 ton en un cilindro de 660 X J 370 mm y en uno de 710 X 1 370; sin embargo, el efecto ser diferente. Si se considera (Fig. 112) la seccin transversal de un molino trabajando, bien

el resultado del paso del bagazo por el molino ser el mismo. Adems, estos 2 casos corresponden a una misma compresin de bagazo en 2 puntos homlogos de 2 figuras homotticas, lo que exige que la presin por cm" de bagazo sea la misma en todos los puntos homlogos de su paso entre los cilindros. Esta similitud mecnica se realizar si la presin total por centmetro de longitu9 del cilindro es del doble, para el molino de 1 000 de la que ser para el de 500 mm. Para un colchri de bagazo igual a una fraccin dada del dimetro de los cilindros,

126

MANUAL PARA

INGENIEROS

AZUCAREROS

el resultado sobre el bagazo ser idntico. si la presin total es proporcional a LD;

cuidarse de considerarla como una medida de la presin aplicada en el bagazo. La P.H. E., no podra servir para medir esta presin P=k[D (72) si el colchn de bagazo fuera siempre proporP =- presin hidrulica total aplicada al ci- cional al dimetro de los cilindros, lo que lindro superior no es generalmente el caso, ni en 2 molinos diferentes cuyos regmenes pueden ser dih = coeficiente numrico ferentes. ni en un mismo molino en el que el L = longitud de los cilindros tonelaje molido puede ser ms o menos vaD = dimetro de los cilindros riable.

PRESION ESPECIFICASe ve ahora una manera lgica de integrar las dimensiones de los cilindros con la presin total; no la longitud L de los cilindros sino el producto LD de su longitud por su dimetro. De cualquier manera. la presin, relacionada a LD, no representa nada tangible a la imaginacin. Adems. se encuentra que, por el grueso del bagazo que se hace pasar comnmente en los molinos, la presin media aplicada sobre el bagazo es semejante a la que se aplicara por la presin total P, supuesta uniformemente repartida sobre una superficie plana de longitud L y de un ancho de l/lO del dimetro, es decir, DIlO. Se definir entonces a la presin hidrulica especfica de un molino o P.H.E., por el cociente;p=--O.lLDP(73)

DESCOMPOSICION DE LA PRESION EN UN MOLINO EN MARCHAEn una desmenuzadora comn de 2 cilindros, trabajando, las reacciones resultantes de una presin P ejercida sobre el cilindro superior son muy simples. Se tiene una reaccin F., sobre los cojinetes superiores del cilindro superior y una reaccin F i sobre los cojinetes inferiores del cilindro inferior (Fig. 113). Cada una de estas reacciones es igual a P:F,= F=P

p = presin hidrulica especfica en ton!dm" P = presin hidrulica total sobre el cilindro superior, en ton L = longitud de los cilindros, en dm D = dimetro de los cilindros, en dm Esta definicin de la P.H.E. es tangible porque representa una presin, por ejemplo, de 10 ton!dm" de bagazo. Esta nocin ser muy til y servir en adelante con frecuencia.ESPESOR DEL COLCHON DE BAGAZO

En un molino la descomposicin es ms compleja. La r~accin sobre los cojinetes superiores del cilindro superior es an igual a P. Si no hubiera cuchilla central, la presin P se descompondra sobre los cilindros superiores en 2 reacciones: F 1 a la entrada y F" a la salida (Fig. 114). Esta ltima ms alta puesto que el ajuste en la salida es siempre ms cerrado'que en la entrada.INFLUENCIA DE LA CUCHILLA CENTRAL

La P.H.E., permite comparar entre s las presiones de 2 molinos diferentes, pero debe

Una cierta parte de la presin P se absorbe en la cuchilla central. La reaccin de sta se desplaza ligeramente hacia adelante del plano axial vertical del cilindro superior. Si se desecha este ngulo de desplazamiento, que es pequeo, se ver que las reaccioI1es F 1 Y F" slo se producirn por la fraccin restante de P (Fig. 115). Cul es la fraccin P que absorbe la cuchilla? Lenky (1SJ, ]937. Pg. 137) estima

LA PRESION EN LOS MOLINOS

127

P

F1

F2

FrG. 113.

Resolucin de las presiones en una desmenuzadora

FrG. 114.

Resolucin de las presiones en un molino

que la presin media sobre la cuchilla es del orden de 3 kg/cm", lo que en las proporciones habituales correspondera al 5(\/r de P. Este valor parece muy pequeo. Munson (TSJ, abril 1955, Pg. 18) encontr valores normales de 10 a 14 kg/cm"; tambin aclar que esta presin llega a veces a 35 kg/cm" y puede ser mayor de 60 kgjcm". Por otra parte, las experiencias obtenidas en la fbrica experimental de Audubon Park (Sugar Bulletin, Vol. 20, No. 18; Vol. 21 No. 12) indican que la reaccin sobre la cuchilla central es proporcional a la presin total P y ms o menos igual a la mitad de esta presin total. Estos resultados, como lo sugieren los autores, parecen pecar por exceso. En resumen, ciertos reportes, en' particular una experiencia de Varona (1SJ. No. 138 Pg. 427) que nosotros interpretamos de una manera ligeramente diferente al autor, induce a pensar que en los molinos industriales la fraccin de la presin absorbida por la cuchilla central debe ser del orden del 20% de la presin hidrulica total. Munson, impulsor de las experiencias de Audubon, piensa que el ajuste de la cuchilla tiene poca influencia en esta reaccin: aunque los valores mayores se encuentran, generalmente. con los ajustes ms bajos; ya sea

que la cuchilla est en una posicin alta o baja acumular bagazo hasta que el espesor del colchn corresponda aproximadamente a una cierta reaccin constante que acabamos de estimar de un 20% de la presin hidrulica, aplicada sobre el cilindro superior. Compartimos este punto de vista, siempre que la cuchilla no tenga un ajuste muy alto. Si es exacto, no es necesario tomar en cuenta el ajuste, lo que simplifica felizmente el problema.

R = Reaccin de la cuchilla central en el

01P~

' ' "' "T'"' ==Presin hidrulicatotal =100

2 1. El espesoLde bagazo suelto H, cuyas diZ> 1 o Z2> 1 mensiones estn mal determinadas y generalmente son mal conocidas, se reemplaza Si: por el espesor del bagazo comprimido K, l-C H(1- C)] (98) >1 [1- ms fcil de medir, y dado por la Frmula C 4R

VCRH

(83) :

o:

C2 + 2 (4 ~ - 1) C (4 ~ - 1) < o -

K=CH(99)

De donde:

Este binomio es negativo para los valores de e comprendidos entre las 2 races e'

Ip~

25L 10 6

VKD C6

(l03)

LA PRESION EN LOS MOLINOS

137

presin total ejercida por el cilindro sobre el bagazo (P.H.R.), medida en kg L = largo de los cilindros, en cm D = dimetro de los cilindros, en cm K = abertura media entre los cilindros, trabajando, en cm e = compresin del bagazo en el plano axial de los cilindros = KI H=

P

CALCULO DE LA COMPRESION MAXIMA CTodos los elementos de la Frmula (103) son conocidos o fciles de determinar, con excepcin de C. La compresin mxima e en el plano axial est definida por la Frmula (BO):K b c=-=H B

Donde K = espesor del colchn de bagazo comprimido en el plano axial de los cilindros, en cm F = fibra del bagazo comprimido con relacin a la unidad q = "carga de fibra" = peso de la fibra por unidad de superficie del cilindro escrito, en kg/m" Observacin 1. Las Frmulas (103) Y ( 104) son muy importantes y se emplearn frecuentemente en adelante. Observacin 2. La Frmula (104) expresa simplemente que, en los diversos molinos de una batera, la compresin e debe ser proporcional al volumen especfico del bagazo comprimido:

c=

AV

Donde v = volumen especfico del bagazo comprimido en el plano axial de los cilindros del molino consideSera interesante eliminar H, altura real rado (o ficticia) del bagazo suelto, que es difcil A = coeficiente de proporcionalidad de determinar. Podra entonces utilizarse b, Se tiene, en efecto: peso de la fibra por unidad de volumen del bagazo suelto, determinndola de acuerdo A C= AV=con el experimento de NOEH Deerr; sin emd bargo, este valor no es constante y vara de acuerdo con el estado inicial del bagazo; se Donde d = peso especfico del bagazo comprimido en el plano axial. debe entonces determinar e, en funcin de Adems, en el mismo plano axial, la defielementos mejor conocidos que H y ms esnicin de la carga de fibra (Pg. 162) da sotables que b. bre la unidad de superficie descrita para un Sin embargo, no es posible eliminar H-y b, prctica y definitivamente, si no es a cilindro: q= KdF condicin: 1. De reemplazarlos por expresiones de fcil clculo y que puedan aplicarse en todos q = peso de la fibra por unidad de superficie del cilindro los casos, es decir, tanto en la desmenuzaK = grueso del colchn de bagazo comprimidora como en el primero o ltimo molinos do en el plano axial de una batera. F = fibra de este bagazo 2. De determinar estas expresiones de manera que integren en todos los molinos y en De donde: todos los casos, los valores que sirvieron de c= A KF base para calcular las compresiones de la q Tabla lB. Las observaciones en la prctica mues-' Estas condiciones felizmente se renen tran que, para ajustarse a la condicin 2 incuando se da a e el valor general: dicada ms arriba, es necesario dar a A el valor 0.93, si se toma K y q en las unidades (104) c= O.93KF/q indicadas segn la Frmula (104).

138

MANUAL PARA INGENIEROS AZUCAREROS

Observacin 3. La Frmula (103) se obtuvo integrando una frmula emprica. Se sabe que es peligroso integrar frmulas empricas. Por esta razn, no sern errneos los resultados que se acaban de obtener? No, por dos razones: ( 1) La Frmula (82) que ha servido de base a la integracin se acerca mucho a la realidad. Una ojeada a la grfica de la Fig. 118 lo indica claramente. La parte de ella que se separa de los resultados obtenidos' en la experiencia no muestra ms que una incidencia excluible sobre el resultado calculado. (2) Existe una razn mucho ms importante. El clculo de la integral condujo a la expresin (94) en la cual los parntesis tienen un valor de "/2. Este lmite permanece constante cualquiera que sea el exponente que figure en el denominador de la frmula (en este caso 6). Por otro lado, ser siempre posible descomponer la curva: c = f(p) en fracciones para las cuales un exponente dado proporcionara valores exactos. As, la Frmula (103) permanece constante cualesquiera que sean los exponentes escogidos y slo podrn variar el coeficiente 25 y el exponente 6 del denominador. Sin embargo: ( 1 ), es fcil verificar experimentalmente que estos 2 nmeros dan resultados que corresponden a los valores encontrados en la prctica; (2), es sobre todo la forma de la Frmula (103) la que es interesante (Ly'KD) y esta forma no est en discusin.COMENTARIOS

cionales a los productos L y' KD en cada molino:PP'

LL'

VKDVK'D'

(l05)

Dicho de otra manera, la presin hidrulica debe ser: ( a) Proporcional a la longitud L de los cilindros. (b) Proporcional a la raz cuadrada del dimetro D de los cilindros. ( c) Proporcional a la raz cuadrada del colchn de bagazo. Si, como es lgico, se hacen trabajar los molinos de manera que el colchn de bagazo (K) sea proporcional al dimetro (D) se vuelve a encontrar el principio enunciado por la Frmula (72), es decir, que la presin hidrulica debe ser proporcional al productoLD.

2. En un mismo molino, cuando se hace variar el tonelaje trabajado modificando, no la velocidad, sino el espesor del colchn de bagazo (es decir, la carga de fibra q) es necesario para obtener la misma presin, variar al mismo tiempo la presin hidrulica, P, proporcionalmente a la raz cuadrada del tonelaje de fibra:

!...= VK~Vqlq'P'

VK'

(106)

Las dos frmulas que se obtuvieron: p = 25LJKj5 10" C 6C = 0.93 KF q

Dicho de otra manera, si en un molino de 710 X 1370 mm, con una caa del 13% de fibra, se trabaja normalmente a 30 T.e.H. y 200 ton de P.H.T. en los cilindros, se tendr el mismo resultado con 36 T.e.H. siempre y cuando la P.H.T. se vare:200

(103) (104)

1/36 r 30 =

220 ton

Se ve aqu una de las razones por las que los molinos son mquinas tan flexibles desde el punto de vista de la capacidad: sera dan algunas conclusiones interesantes. posible, sin inconveniente, doblar el tonelal. Para obtener 2 "presiones" equivalen- je aumentando simplemente la P.H.T. en un tes (es decir, 2 efectos equivalentes) en dos 40% (y'2 ~ 1.41). (Evidentemente sera diferentes molinos, es necesario y suficiente necesario que el molino aceptase no solaque las P.H.R. sean respectivamente propor- mente la caa, sino la imbibicin suplemen-

LA PRESION EN LOS MOLINOS

139

taria que sera proporcional al tonelaje de fibra, para no disminuir la extraccin). 3. En una misma batera, para obtener la misma compresin del bagazo del primero al ltimo molino, es necesario aplicar sobre aquel una presin superior a la aplicada en el ltimo. Suponiendo iguales a las compresiones C y a las velocidades, en los 2 molinos (misma carga fibrosa q), se tendra:

o:

o:Kl _ ( Frt

--- -Ka PI

)1.09

-

~--

FIl F

P8':.R. en el primer molino = P.H.R. en el ltimo molino = espesor del bagazo del primer molino = espesor del bagazo en el ltimo molino = fibra del bagazo saliendo del primer molino F d = fibra del bagazo saliendo del ltimo molino Adems, la fibra del bagazo de los primeros molinos es siempre menor que la del bagazo de los ltimos y el espesor K es aproximadamente el doble de Kd. Como generalmente no se aplica al primer molino una presin superior a la aplicada en el ltimo, puede verse que, durante el trabajo, la abertura de salida del primer molino es siempre ms grande que la de los molinos siguientes. En efecto, si se igualan las presiones: P, Pa K, Kd F,=

Se puede entonces concluir: Regla. Si los molinos sucesivos de una batera tienen las mismas dimensiones, giran a la misma velocidad y reciben la misma P.H.T., las aberturas de salida, en trabajo, de estos molinos estn entre ellas aproximadamente en relacin inversa a la fibra de sus bagazos respectivos.

CALCULO DE ABERTURASEliminando ne:

e en

(103) Y (104), se obtie-

25LVKD 'q6 P = --~---=-10 6 ,0.93 6 K6 . Ffl

de donde:K5.5=

38.

~ VD (~)6P

JOF

(l07)

(L, D, K en cm; P en kg; q en kg/m"; F = O ... ). Esta frmula permite calcular rpidamente K por logaritmos, teniendo en cuenta que 38 L V D es una constante del molino. El clculo se har como sigue:!

PI=Pa

o: - - = - (CI)6

VKI

VKa

logP

log (38L antilogP

VD) ==

--1

(Ca)6

y se reemplazan C, y Ca por los valores obte- log 10F nidos en (104):VKI K6. F6l 1

(..!L)61S.S. log K log K K

=

VKa K6. F6a a

o:K5.5 . F61 1

=

K5.5 . F6ti ti

No debe olvidarse que P es la P.H.R. y no la P.H.T.: P.H.R. = P.H.T. P.H.R. ~ P.H.T. (Frmula (110) P.H.R. = 0.03 a 0.10 P.H.T.

En una desmenuzadora En un molino del lado de la salida { del lado de la entrada

140

MANUAL PARA INGENIEROS

AZUCAREROS

PRESION HIDRAULICA y PRESION MAXIMALa P.H.R. est dada por:(l03)

slo una vez siendo suficiente, en seguida, multiplicar este coeficiente por:

VKpara obtener P,If. Ntese tambin que los valores relativos de PM , son independientes del exponente 6, as como del coeficiente 25. La Ec. (109) es independiente de las aproximaciones originadas por los experimentos de Noel Deerr o por las hiptesis del autor, ya que estas aproximaciones se eliminaron al mismo tiempo que el trmino eH. En consecuencia, se utilizar la Ec. (109) de preferencia a la (103) Y en lo posible.

P

La preSlOn por cm" mxima correspondiente al paso por el plan axial, es decir, en la cima de las curvas de la Fig. 120, est dada por:88PM= 106.

e6

(108)

Eliminando tiene:

el; en estas

2 expresiones, se

(109)

RELACION ENTRE LAS PRESIONES DE ENTRADA Y DE SALIDALa relacin que existe entre las P.H.R. a la entrada y a la salida de un molino es muy diferente a lo que puede imaginarse. Esta relacin vara evidentemente de acuerdo con las reglas adoptadas. Para obtener una idea de la variacin, tmense valores medios. Frecuentemente se adopta la relacin 2/1 entre las aberturas de entrada y de salida, trabajando. Con las presiones que generalmente se adoptan, en los molinos modernos, la presin mxima de la salida, es de 800 a 1000 kg/cm 2 Esta presin corresponde, en nuestra Tabla 18, a una corrpresin e de aproximadamente 0.065. De este valor se obtiene la compresin de entrada, aproximadamente:0.065 x 2 = 0.131

expreslOn que da un medio de calcular rpidamente la presin mxima aplicada al bagazo. PM = presin mxima aplicada al bagazo en su paso por el plano axial de los cilindros, medida en kg/cm 2 P = P.H.R. ejercida sobre los dos cilindro!j considerados, medida en kg L = largo de los cilindros, en cm D = dimetro de los cilindros, en cm K = espesor del bagazo comprimido a su paso por el plano axial, medio en cm Ntese que PM es suficiente para determinar la forma de la curva de las presiones en el molino (Fig. 120); las modificaciones debidas a las variaciones particulares de K son desechables frente a la accin de estas ltimas sobre PM El valor de PM da rpidamente una idea precisa de la "presin" dada por el molino. Adems, el clculo de PM es rpido:

LvDY constante para un molino dado. Se calculaP.PE

3.5

Y la Tabla 18 muestra que a sta corresponde una presin mxima entre 25 y 30 kg/ cm". La Frmula (109) muestra, entonces, que la relacin de la P.H.R. de salida, p., con la P.H.R. de entrada, PE, tiene un valor:VK.=

P~' L VK.D

P~

= 1>!t'L VKED = P!t . VKE

VI -;:900

"2 ~

20a 25

LA PRESION EN LOS MOLINOS

141

p!

=

presin mxima a la entrada

p!( = presin mxima a la salida Kt: =:: abertura en la entrada, trabajando K = abertura en la salida, trabajando

De aqu puede verse que la P.H.R. es aproximadamente 20 veces ms importante a la salida que a la entrada. De acuerdo con el ajuste, esta relacin, 20, vara desde un mnimo de 5 hasta 30 o 40, lo que ocurre raramente. Estos valores estn muy alejados de 1.5 y 2, que algunas veces se encuentran.DIAGRAMA

gulo (3 con la vertical, de unos lO" aproximadamente. El centro de presin (es decir, el centro de gravedad de la superficie comprendida entre la curva y el eje de las x) de p., y P,;, en la Fig. 120, se encuentra fuera del plano axial y a 1 o 2 cm adelante de l. Las reacciones p . y Pp; obran, entonces, 2 o o 3 o adelante (en el sentido de las manecillas de un reloj, sobre la Fig. 121) del plano axial. Tomando: Ps y: Rb = 0.2P PE= - 20

Para hacer una mejor representacin de la importancia relativa de las diversas reacciones que obran sobre el cilindro superior de un molino trabajando, es conveniente llevarlas a un diagrama (Fig. 121).R" .r

r I~-----\

\\

I pi I

\\

I

se obtiene el polgono indicado en la Fig. 121. La proyeccin sobre la vertical de la resultante R de las reacciones p." PB Y Rb debe ser igual a P. Esta resultante se encuentra a 20 o 25 atrs de la vertit::al. Los constructores que fabrican molinos con el eje de los cabezotes inclinado y con vrgenes asimtricas, adoptan generalmente un ngulo de inclinacin de 15 que supone: (a) Una relacin: Ps--0.2 P

Obsrvese que, proyectando sobre la vertical: a (P s + PE) cos 2 + Rb COS f3 = P Con:-=20 PE

P.

y

Rb -=0.2 P

se obtendra:1.05FIG. 121. Polgono de fuerzas del molinoX

0.8P.

+ 0.2P =

P

De donde:P.=

Si se adopta la relacin 20 y se traza el polgono de las fuerzas que obran sobre el cilindro superior, la direccin de esta es fcil de conocer: la P.H.T., P, es vertical. La reaccin de la cuchilla Rb forma un pequeo n-

0.95P ':'::'. P

(110)

La P.H.R. del lado de la salida, P., es, entonces, en general, de la misma magnitud que la P.H.T. aplicada al cilindro superior P.

142

MANUAL

PARA

INGENIEROS

AZUCAREROS

LA FRICCION ENTRE LOS COJINETES Y LAS VIRGENESEn las vrgenes de construccin clsica, con el eje de los cabezotes vertical, puede verse (sobre la Fig. 121) que la inclinacin de la resultante R envuelve una reaccin horizontal r sobre la pared lateral trasera de la virgen:r = P tan 6 ~ 0.3 - O.5P

(111)

Considrese, para aclarar las ideas:r~

OAP

(112)

es decir, aproximadamente 100 ton cuando P = 250 ton. Esta reaccin acta entre las paredes traseras de los cojinetes superiores y la virgen. El coeficiente de friccin del bronce sobre el acero, sin lubricacin, es de unos 0.18 a 0.20, y se suma al del cuero sobre la pared cilndrica del cabezote, oponindose ambas al resbalamiento del cojinete y del pistn hidrulico, es decir, al levantamiento del cilindro superior. Por el contrario, el coeficiente de friccin del bronce sobre el acero baja hasta 0.10 cuando las paredes en contacto se lubrican. Es conveniente asegurar esta lubricacin para facilitar el funcionamiento correcto de la presin hidrulica. Ciertos constructores, en particular Cail (Fig. 122), sustituyen la friccin por rozamiento, de las 2 paredes, por una friccin de resbalamiento, al proveer la pared trasera del cojinete de cilindros que ruedan sobre el cabezote. Es conveniente por este sistema, oA

por medio de una buena lubricacin, reducir la friccin en la medida de lo posible: la extraccin siempre se beneficiar. Por la misma razn, las vrgenes de cabezotes inclinados son ms adecuadas, pudindose acentuar las ventajas que presentan en este sentido adoptando rodamientos cilndricos o lubricando correctamente. Si la inclinacin del cabezote corresponde al valor generalmente adoptado, 15, es necesario instalar los cilindros de rodamiento nicamente en la pared trasera del cojinete o lubricar slo esta pared. Si la inclinacin llega a, o pasa de 20, es necesario equipar las 2 paredes, la trasera y la delantera, con rodamientos cilndricos o lubricarlos, ya que la reaccin puede cambiar de un lado a otro de acuerdo con el ajuste y las circunstancias.

REACCION DE LOS

PI~ONES

En un molino, el movimiento del motor se transmite generalmente por los engranes al cilindro superior. Este arrastra los cilindros inferiores con la ayuda de un juego de 3 piones acuados sobre los muones de los 3 cilindros (Fig. 123). A estos piones se les llama especialmente "coronas". La inclinacin de los dientes de las coronas hace que en el punto de contacto de 2 dientes, el empuje, en lugar de ser normal, forme un ngulo con el radio de este punto, inferior a 90 (Fig. 124). Este empuje se descompone en 2 componentes, 4na normal, F, que produce la rotacin y la otra radial, R, que tiende a levantar al cilindro. De este fenmeno resulta un desequilibrio

IBFIG.

._.-t--.seccin A- B Bronce superior con rodamientos

I I

122.

LA PRESION EN LOS MOLINOS

143

FIG. 123.

Primer molino y doble desmenuzadora vistos del lado de los piones (Fives-Lille)

en el cilindro que levanta fcilmente alIado pesares del bagazo a la derecha o a la izde la corona. quierda del colchn destruir el equilibrio Para resolver este inconveniente, se em- modificando los puntos de contacto de los flancos de los dientes, rompiendo el contacto plean diversos mtodos: en el lado ms alto y provocando la reaccin.1. CORONAS DOBLES

Por medio de coronas en las 2 extremidades del cilindro. Esta solucin tiene varios inconvenientes: (a) Es costosa (son necesarios 6 piones en lugar de 3). (b) No slo no suprime la reaccin de las coronas sino que la coloca en los 2 lados. Este efecto no es grave porque se resuelve aumentando proporcionalmente la P.H.T. (e) Sin embargo, no asegura un equilibrio real de la presin en los 2 lados. Si los dientes no estn muy desgastados, siempre y en determinados momentos, una de las coronas soportar una carga mayor que la otra, produciendo la reaccin. (d) Aun cuando los dientes estn desgastados, la mnima diferencia entre los es-

F

F

;"FIG. 124.

ReaCn de los piones

144

MANUAL PARA INGENIEROS

AZUCAREROS

2. DIFERENCIA DE DIAMETRO EN LOS PISTONES HIDRAULICOS

4. TRENES DE PIONES SEPARADOS

Colocando pistones de mayor dimetro del lado de las coronas, de manera que su seccin sea del 10 al 20% superior. Esta es una solucin brbara y muy incompleta.3. CORONAS ALTERNADAS

Colocando una corona en cada extremo del cilindro superior y una a la derecha y otra a la izquierda en los inferiores (Fig. 125). Este sistema tiene la ventaja de permitir una reduccin muy importante en el ngulo de construccin del molino, pero: (a) Es poco elegante: parecera que falta alguna cosa en cada lado del molino. ( b) Exige una corona ms (4 en lugar de 3). (e) Las reacciones del cilindro de entrada y del cilindro de salida son muy diferentes (Pg. 140). Su diferencia no es mucho mene! que su suma (20 - 1 es poco ms o menos igual que 20 + 1) Y slo se corrige una pequea fraccin de la diferencia existente en un molino ordinario. Esta correccin no vale la pena.

Dando movimiento a cada cilindro con un eje particular y trasladando las 3 coronas al tren de engranes (Fig. 126) colocndolas dentro de un compartimiento especial denominado "caja de piones". Esta solucin tiene algunos inconvenientes: ( a) Es costosa (se emplean slo 3 piones, pero adems son necesarios 4 copIes, 2 barras de acoplamiento y la caja de piones de ms. De cualquier manera las barras de acoplamiento y los copIes son ms ligeros que el eje nico y los 2 copIes de un molino comn). (b) Aumenta de 30 a 60 cm el espacio ocupado por el tren de engranes, en el sentido transversal. ( e) Aumenta la instalacin en 3 soportes y 3 graseras por molino. En consecuencia, aumenta ligeramente el consumo de potencia y de aceite. El aumento de potencia se compensa varias veces con la desaparicin de la reaccin de los piones pero el excedente en consumo de aceite permanece. Sin embargo, este sistema tiene grandes ventajas:

FIG. 125.

Molinos con pmones alternados vistos del lado del mando del cilindro de alimentacin (el cilindro de salida se manda por el lado opuesto) (Fives-Lille)

LA PRESION EN LOS MOLINOS

145

ea) Resuelve completamente al problema. de acuerdo con el ajuste, el dimetro El cilindro superior flota fcilmente al que- medio de los cilindros, ms o menos desgasdar enteramente libre. tados, y el levantamiento del cilindro supeeb) Permite, como en la solucin anterior, rior en marcha. En estas condiciones, es nereducir al mnimo el ngulo de abertura cesario dar a las coronas dientes muy largos, del molino. en los cuales el dimetro primitivo es mayor En efecto, permaneciendo las coronas fi- que 1/3 del largo del diente y en un nmero jas en su caja pueden stas disearse como tan reducido como sea posible. Adems, el engranes ordinarios, mientras que las coro- dimetro exterior de la corona es mucho nas montadas en los cilindros deben funcio- mayor que el dimetro medio de los cilindros nar con las distancia entre sus ejes variando y por esta razn impone una distancia m-

FIG. 126.

Caja de piones (Fives-Lille)

nima de separacin entre los ejes de los 2 cilindros inferiores para evitar que las coronas choquen. Con las coronas separadas, por el contrario, puede adoptarse en ellas una dentadura normal edimetro primitivo a la mitad de los dientes), un nmero de dientes ms elevado e23 en lugar de 17, por ejemplo), y un

juego muy pequeo entre las puntas de los dientes de los 2 piones inferiores. Por estas razones es posible acercar los 2 cilindros inferiores y en consecuencia reducir el ngulo de abertura de los molinos hasta 67, valor que solo podra obtenerse en los cilindros provistos de coronas alternadas eestando el cilindro de alimentacin movido por los piJ.,d.?''~} '>.ronce, Nos. 140 a 160, de preferencia.TAMIZ VIBRATORIO

El segundo tamizado puede hacerse tambin sobre un tamiz vibratorio (Fig. 187). Este es un tamiz inclinado de 30 a 35 sobre la horizontal y provisto de un pequeo motor elctrico que produce vibraciones muy rpidas. Las vibraciones permiten filtrar una gran cantidad de jugo sobre una pequea superficie filtrante. Se calculan alrededor de 2 a 3 dm 2 de rea filtrante por T.C.H. La potencia necesaria para este pequeo motor es de, aproximadamente, 2 H.P. Las telas metlicas son, generalmente, del nmero 20 en la nomenclatura inglesa (20 hilos) con aberturas de 0.8 mm y un rea libre del 36% del rea total. TambinJugo sin colar

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Bagacillo

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186.

Colador rotativo

264

MANUAL PARA INGENIEROS AZUCAREROS

Jugo sin colar

IJugo colado

FIG. 187.

Colador vibratorio

se emplean telas No. 30 (0.5 mm, 35%) y, excepcionahnente, No. 72 (0.2 mm). La tela vibratoria permite reducir en el jugo colado la proporcin de bagacillo, de 0.4 a 0.5 gllt en lugar de 0.6 a 1.5, cuando se emplean mallas fijas.

Tratamiento del JugoPara purificar al jugo, se han ensayado centenas de productos. A la fecha slo cua-

tro tienen importancia industrial: 1. La cal, CaO, que desde la iniciacin de la fabricacin del azcar, permanece como el defecador universal bsico. Al tratamiento con cal se le llama "defecacin". 2. El cido sulfuroso, S02: "sulfitacin" 3. El cido fosfrico, P2 0 S : "fosfatacin" 4. El. cido carbnico, CO2 : "carbonatacin" Estos cuatro tratamientos se estudiarn separadamente.

24DefecacinSe "Comenzar por la defecacin: Este es el nico tratamiento de los 4 indicados que se practica universalmente.ACCION DE LA CAL SOBRE EL JUGO

ducen depsitos en el mltiple efecto; el magnesio dificulta la defecacin. Si es posible debe exigirse menos del 1 % de MgO. Una buena cal debe tener del 90 al 95% de CaO.LECHADA DE CAL

Se dejarn de lado los fenmenos qumicos que provienen de la reaccin de la cal sobre el jugo. Los cidos orgnicos del jugo se eliminan porque sus sales de calcio son insolubles (cido oxlico, tartrico, etc. ), y las materias albuminoideas se coagulan. Una parte de los materiales pcticos y de los materiales colorantes se destruyen o se insolubilizan. Sin embargo, esta eliminacin es relativamente insignificante porque la pureza del jugo defecado es, aproximadamente, la misma que la del jugo antes del tratamiento. El incremento de pureza es, generalmente, de 1 a 2 puntos: 83 a 84.5, por ejemplo. Algunas veces no se obtiene ningn incremento. La purificacin es, sobre todo, fsica. Se forma un precipitado fcil de observar en la probeta debido, sobre todo, a materiales coagulados. Este precipitado arrastra las impurezas fsicas al envolverlas.CAL

La calidad de la cal empleada es importante. En muchos pases, en particular en Bourbon, se obtiene una cal muy impura, con el 60%, aproximadamente, de CaO y que contiene una alta proporcin de arena y de materiales no calcinados. Deben evitarse, sobre todo, cales que contengan ms del 2% de MgO o de xido de fierro o de aluminio. Estas impurezas pro-

En muchas fbricas todava se utiliza la cal directamente agregndola en su estado slido al jugo. La solubilidad de la cal en el jugo aumenta con el % de azcar y disminuye con la temperatura. A 80, en un jugo que contenga del 10 al 12% de azcar, se disuelve del 0.25 al 0.30% de CaO. Siendo esta disolucin relativamente lenta y difcil no es indicado emplear la cal al estado pulvemlento: Algunas fracciones del jugo se sobreencalan, mientras que otras se encalan insuficientemente. Debe fabricarse inicialmente una lechada de cal deslavando la cal pulverulenta o la cal viva en trozos, en el agua. Esta lechada de cal se mezclar en seguida al jugo; de esta manera su difusin ser ms. rpida y su accin ms regular. La lechada de cal se" fabrica en dos pe queos tanques uno de los cuales se vaca mientras que se llena el otro. Estos tanques se proveen de un agitador que gira de 8 a 10 rpm, de acuerdo con su dimetro. La capacidad de cada uno de los dos pequeos tanques debe corresponder a 1 h 30 min o 2 h de marcha de la fbrica. Las paletas que trabajan dentro de la cal deben ser de fundicin y no de bronce. Densidad. En seguida se da la relacin entre grados Baum y las cantidades de cal contenidas en la lechada:

266TABLA 47 Gramos de CaO por litro

MANUAL PARA INGENIEROS AZUCAREROS

o

Baum

Densidad

-100 150 200 1.075 1.H6 1.162

CaO % peso

I

Kg agua empleados por kg dI'. CaO

94148

206

8.74 13.26 17.72

10.4 6.5 4.6

La lechada de cal se fabrica casi siempre de 13 Baum. Nunca se pasa de 20 B que corresponden al mximo ms all del cual las bombas y las tuberas se taponan frecuentemente. Cuando se" utiliza un regulador automtico de pH, de la clase "Micromax" puede emplearse lechada de cal a 100 B cuando la dosis de cal es fija, pero no debe pasarse ::le 5 a 6 o B cuando la dosis es variable y se regula automticamente; de lo contrario se tienen problemas frecuentes. En este caso, generalmente, se mantiene la lechada entre 2 o 3 B.PROCEDIMIENTOS DE DEFECACION

Los procedimientos de defecacin ms comunes son los siguientes: (a) Encalado en fro. El guarapo que viene de los molinos tiene, generalmente, un pH cercano a 5.5. Se alcaliza hasta un pH igual a 7.2, pero puede llegarse, en ocasiones, hasta un pH igual a 8.3. Se le enva entonces: ( 1) A las defecadoras que son tanques de doble fondo calentados con vapor directo en los que la temperatura sube a 97 0 En este momento comienzan a formarse burbujas de vapor que suben a la superficie llevando con ellas partculas de bagazo y una parte del precipitado ya formado. A esta parte del material suspendido que sube a la superficie se le llama espuma y corresponde al 2 o 3 % de la altura del lquido. El resto se asienta lentamente y cae despus de cierto tiempo al fondo de la defecadora formando "cachazas" que corresponden al 10 o 20% de la altura del lquido.

(2) A los calentadores en los que la superficie de calefaccin debe ser suficiente para hacer que el guarapo llegue a la temperatura de ebullicin durante su paso, es decir, a 101 0 como mnimo. Por seguridad se procura llegar a 103 o 105 o. A la salida del calentador el jugo pasa por un separador de vapor que consiste de un simple vaso, en el cual vuelve a tomar la temperatura de ebullicin correspondiente a la presin atmosfrica, es decir, 101 0 , liberando vapor. En seguida el jugo va a los decantadores que son simples tanques en donde el jugo se deja el tiempo necesario para decantarse ( decantadores discontinuos ), o a grandes depsitos que atraviesa lentamente para no dificultar la decantacin (decantadores continuos). Los decantadores no producen espumas, o producen muy pocas. El jugo defecado o decantado tiene un pH variable que es del orden de 6.8 a 7.2. La decantacin se completa al final de: % de hora a 1 hora cuando el jugo es de caas nobles, 11~ hora a 2 hOFas cuando el jugo es de caas que tienen "sangre" salvaje. ms de 2 horas cuando el jugo es de caas refractarias. La alcalizacin en fro es suficiente para el tratamiento de los jugos de caas nobles y para la fabricacin de azcar crudo. Cuando los jugos son difciles de tratar se lleva el pH hasta 8.3 en la alcalizacin. Este sistema ha dado buenos resultados en el Hawaii en donde es general (IS], 1945, Pg. 166). (b) Encalado fraccionario y doble calentamiento. Este procedimiento, descubierto

DEFECACION

267

por el Colegio de Agricultura de Trinidad y aconsejado por l, est especialmente destinado para el tratamiento de jugos refractarios y, en general, es notablemente mejor cuando la alcalizacin ordinaria es insuficiente. Consiste en: Encalar el jugo fro hasta un pH de 6.2 a 6.4 Calentar hasta la ebullicin Reencalar hasta un pH de 7.6 a 8.2 Calentar nuevamente hasta la ebullicin Dejar decantar Los pH indicados corresponden, aproximadamente, a la adicin de un tercio de la cantidad total de cal en el primer encalado o preencalado y 2/3 en el segundo encalado o encalado propiamente dicho. El pre encalado puede llevarse hasta un pH de 6.6, pero no debe pasarse de este punto. En la mayor parte de los casos generalmente un pH de ~.3 es satisfactorio. El primer calentamieI)-to puede detenerse en 93 De esta manera se procede en Central Guanica. Por nuestra parte siempre hemos constatado una disminucin en la eficacia de la clarificacin cuando el calentamiento llega a menos de 98 0. Para mayor seguridad es conveniente llevarlo hasta 105. El segundo encalado puede llevarse ms all de 8.2, pero el valor ptimo se mantiene, en general, cerca de 7.8. Si se encala a 8.4 el jugo defecado permanecer alcalino: 7.2 a 7.4. El segundo calentamiento debe, necesariamente, pasar de la temperatura de ebullicin y es bueno llevarlo hasta 105 'para no arriesgarse a caer abajo de 101 . El pH final del jugo decantado debe ser de 6.8 a 6.9, aproximadameIlte.0.

nan en una gran proporcin: alrededor del 80% en lugar del 50% . (5) Las ceras se eliminan en una mayor proporcin: 90% en lugar de 70%.Ruptura del flaculada. Los autores del procedimiento, en particular el Prof. Davis, han demostrado, en el Colegio de Agricultura de Trinidad, que una vez terminada la alcalizacin toda agitacin violenta del jugo tratado que contiene el precipitado floculado, como el paso por una bomba de pistn y, sobre todo, por una bomba centrfuga, dificulta considerablemente la clarificacin (lS], 1942, Pg. 246). Recomienda, entonces, prever la instalacin de tal manera que una vez que se termine el preencalado el jugo pueda pasar de la alcalizacin al segundo calentamiento por gravedad. Evidentemente este sistema no es siempre fcil de realizar. La ruptura del floculado se comprueba, igualmente, en el caso de la alcalizacin ordinaria en fro. Estos resultados se confirmaron en la India (IS], 1942, Pg. 320): el empleo de una bomba, hace al jugo ms difcil de decantar y aumenta la proporcin de espumas as como el porcentaje de coloides, disminuyendo el incremento de pureza que da el procedimiento.

Ventajas. Este procedimiento tiene sobre el encalado en fro las ventajas siguientes: el) Se obtienen menos espumas. e2) El jugo claro es mucho ms brillante. e3) La cachaza filtra mejor y produce tortas secas y porosas. 4) Los coloides nitrogenados se elimi-

(c) Procedimiento de Java. En seguida se da, del Dr. Honig (IS], 1940, Pg. 34) un procedimiento que en 1939 se generalizaba en Java~ . Preencalado del jugo entre un pH de 6 y 6.6 Separacin del jugo encalado en dos partes: 10. 40% encalado en fro a un pH de 9.5 20. 60% calentado Mezcla de las dos porciones, la que da un pH de 7.6 a 7.8 y una temperatura de 65. (d) Clarificacin compuesta. La casa americana Dorr, que fabrica decantadores continuos o "clarificadores", descubri un procedimiento de defecacin que llama "cla-

e

268

MANUAL PARA INGENIEROS

AZUCAREROS

rificacin compuesta" y que tiene un gran xito. Este procedimiento exige la separacin del guarapo en dos partes: ( 1) El jugo primario o guarapo de presin seca dado por la desmenuzadora y/o el primer molino. (2) El jugo secundario formado por el jugo de presin hmeda dado, generalmente, por el segundo molino en el caso de la imbibicin compuesta. La clarificacin compuesta consiste en tratr separadamente estas dos categoras de jugo que presentan entre ellas diferencias importantes: ( a) El jugo de presin seca es ms denso mientras que el jugo de presin hmeda contiene la mayor parte del agua de imbibicin. (b) El primer jugo extrado es el ms puro. La primera diferencia (densidad) permite decantar ms fcilmente al jugo menos puro, que tiene la mayor necesidad de ser clarificado. Se sabe, en efecto, que los jugos se decantan tanto ms fcilmente cuando su densidad es ms dbil. Cada una de las dos clases de jugo se encala y se calienta:Jugo primario Encalado a pH 7.0 a 7.4 Calentamiento a 105 Decantacin0

Jugo secundario Encalado a pH 7.8 a 8.8 Calentamiento a 105 Decantacin0

El jugo claro dado por el clarificador primario va a la fabricacin. Su pH es de 6.8 a 7.1. Las espumas primarias van al alcalizador secundario. El jugo claro dado por el clarificador secundario va al alcalizador primario. Su pH es de 6.8, aproximadamente. Los lodos secundarios van a la filtracin. En resumen, slo el jugo primario sufre la alcalizacin ordinaria por lo menos para la fraccin (aproximadamente el 90% ) que corresponde al jugo claro. El jugo se-

cundario sufre por lo menos un doble encalado y un doble calentamiento (Fig. 188). Ciertas fracciones de este jugo siguen un tratamiento mucho ms complicado. Puede tambin tratarse el jugo primario alcalizndolo fraccionadamente y calentndolo dos veces (que es el procedimien to representado en la Fig. 188). El autor adopt esta solucin despus de muchos aos de trabajo en una fbrica que trata caas de jugos particularmente refractarios. Esta ha sido satisfactoria, pero no parece que d resultados sensiblemente superiores a los de la clarificacin compuesta ordinaria que la ha sustituido finalmente sin encontrarse ningn inconveniente y que corresponde a un recorrido ms simple del jugo. En Argentina se hizo involuntariamente una experiencia interesante. El jugo durante la zafra 1944-1945 fue excepcionalmente refractario (FAS, mayo, 1948, Pg. 51); las variedades eran de por s particularmente refractarias; en este momento la enfermedad del carbn apareci con mucha intensidad y bruscamente; adems, se produjeron heladas de 3 o, lo que origin retardos muy graves en la manipulacin de las caas cortadas. La mayor parte de las fbricas no pudieron obtener en estas condiciones una clarificacin satisfactoria para sus jugos. En esta ocasin la fbrica "La Corona" trabajaba con la clarificacin compuesta Dorr sin tener ningn problema. Otra fbrica, la "Santa Ana", que trabajaba con clarificacin simple Dorr, tuvo que encalar fraccionadamente y calentar dos veces, pero obtuvo excelentes resultados (IS], septiembre, 1948, Pg. 245). Parece, entonces, que la clarificacin compuesta da los mismos resultados que la alcalizacin fraccionada y el doble calentamiento y que no es conveniente mezclar los dos procedimientos. Ventajas. Este procedimiento tiene sobre la clarificacin simple la ventaja de eliminar a los coloides completamente: 30 a 37% en lugar de 18 a 23%, de acuerdo con una experiencia hecha en Kohala, Ha-

DEFECACION

269

Clarific primario

secundario

I I I

I

i

I I

I

:

\. . ________Y.!?~(!;;tl ____ ..-'IJugo claro - - - - - Jugo secundario

- - - - Jugo primario

FIG.-188.

Clarificacin compuesta

waii, en la que los dos clarificadores de la

clarificacin compuesta se utilizaron en paralelo para la clarificacin simple (ISJ, 1938, Pg. 469). El incremento en pureza en estas condiciones fue de + 1.5 a + 1.9% para la clarificacin compuesta en lugar de -0.3 a +0.1% para la clarificacin simple Tromp (Pg. 377) da el 21.5% de eliminacin de coloides del jugo por la clarificacin compuesta y el 12% para la clarificacin simple, lo que corresponde, aproximadamente, a la expirencia anterior. Variante. En Puerto Rico se ha estudiado, especialmente, la clarificacin del jugo del ltimo molino. Se ha encontrado que los mejores resultados se obtienen cuando el pH se lleva arriba de 10: Claridad, velocidades de decantacin, dureza de lodos (compacticidad) (1SJ, 1943, Pg. 126). Las gomas se eliminaron, gradualmente, a partir de un pH de 8.5. Fue suficiente calentar estos jugos a 90 10 que evit la destruccin de la sacarosa0 ,

y la glucosa, peligro que debe considerarse en las alcalizaciones fuertes. Basndose en estas consideraciones se ha recomendado la alcalizacin del jugo secundario entre 9.5 y 11.0. De esta manera la simple reintroduccin del jugo claro secundario en el jugo primario produce el pH deseado y permite eliminar un encalado. Por el motivo indicado arriba el jugo secundario se calienta a 88-90; sin embargo, la fuerte alcalinidad produce un jugo muy claro. El jugo primario debe llevarse siempre a 102 o como mnimo. Filtrabilidad del jugo secundario. Una de las ventajas principales de la clarificacin compuesta es que los lodos secundarios tienen caractersticas fsicas que les dan una mejor filtrabilidad al compararlos con los de la clarificacin simple. Tienen una consistencia que recuerda la de la sopa de chcharos molidos. Son muy convenientes para la filtracin al vaco y por esta razn el filtro Oliver es el complemento natural de la clarificacin compuesta Dorr.

270

MANUAL PARA INGENIEROS AZUCAREROS

El conjunto es una solucin prctica y completa al problema de la clarificacin del jugo.REACCION DEL JUGO DEFECADO

La acidez o la alcalinidad final del jugo defecado que va a la evaporacin es interesante. Cuando se desea obtener azcar blanca debe buscarse un jugo defecado cido y mantener su pH entre 6.4 y 6.6. Cuando slo se desea azcar cruda puede dejarse el jugo defecado ligeramente alcalino con un pH entre 7.1 y 7.5. De esta manera se evita el riesgo de prdidas por inversin, lo que puede ocurrir en jugos con pH de 6.5. Por el contrario, el jugo alcalino aumenta considerablemente el tiempo de cocimiento, hacindose la cristalizacin ms difcil. Puede asegurarse que las templas son el 20% ms largas con pH de 7.5 que con pH de 7.0.CONTROL DEL pH

Existen tres mtodos para controlar y registrar el pH del jugo: ( a) Control con papeles indicadores del tipo "Lyphan". Estos son pequeas tiras de papel empastadas en un cuadernillo y que se arrancan a medida que se necesitan. Una seccin de cada papel est impregnada con la solucin indicadora correspondiente. La porcin sensible se intercala con seis bandas angostas y coloreadas, cada una de las cuales da el color que tomar la banda sen-

sible cuando se sumerja en un lquido de un pH dado. Los seis valores de pH correspondientes se eligen en pasos de 0.2 o 0.3. Este papel se sumerge en el jugo y su pH se determina de una ojeada. Este tipo de papel se hace en Vaduz (Liechtenstein), y por Brewer Frres, en Pars. Es muy til y prctico, pero su's indicaciones varan notablemente de un tanque a otro, de acuerdo con su fabricante y su edad. Por esta razn las lecturas obtenidas no deben considerarse como absolutas o precisas; sin embargo, los papeles contenidos en una caja son, generalmente, consistentes entre s. Si en el papel se lee un pH de 6.6, por ejemplo, el pH puede corresponder perfectamente a un pH de 7, por lo que deben guardarse precauciones. (b) Control de laboratorio con potencimetros. Este tipo de control elctrico elimina las apreciaciones del observador, sin embargo, son difciles de mantener en orden y se desajustan fcilmente. ( c) Controles automticos de pH. Estos instrumentos, como el Leeds y Northrup "Micromax" o Kent "Multelec", imprimen en una carta las indicaciones de un galvanmetro; necesitan una conservacin y un ajuste cuidadoso; sus valores son precisos. Son mucho ms tiles cuando se trabajan junto con reguladores automticos de cal de la misma manufactura; la combinacin funciona muy bien. Estos instrumentos han da do al autor completa satisfaccin y han conducido a mejoras sustanciales en la clarificacin.

25SulfitacinLa defecacin es indispensable y universal. No ocurre lo mismo con la sulfitacin: La mayor parte de las fbricas de azcar del mundo no la tienen. Sin embargo, es el procedimiento auxiliar de la defecacin ms comn. Quiere decir, que 1 kg de azufre necesita, para formar cido sulfuroso, de 1 kg de oxgeno. La combustin se hace a 363 0 Si la combustin se hiciera con la cantidad justa de aire necesario el peso de ste sera:-- =

ACCION DEL ACIDO SULFUROSO SOBRE EL JUGOEl cido sulfuroso, S02, tiene sobre el jugo los siguientes efectos:( 1) Elimina las materias colorantes (propiedad comn de todos los cidos) (2) Transforma en compuestos ferrosos incoloros las sales frricas que pueden formarse por el contacto del jugo con los tanques, tuberas y molinos.

100

23.15

4.3 veces el peso de azufre

EL AZUFREEl cido sulfuroso se prepara a partir del azufre. El azufre se encuentra en el mercado en la forma de pilones o cilindros. El azufre de Sicilia y el de Amrica son superiores al azufre de la India y al de Java. En efecto, el azufre de Sicilia est formado por azufre octadrico a, cuyo punto de fusin (114 O) es notablemente ms bajo que el del azufre prismtico f3 y que el del azufre precipitado y (200).

(el aire con tiene 23.15 % de oxgeno en peso ). El volumen mximo de S02 en el gas de la combustin es, tambin, el 21 % (el aire contiene 20.84% de oxgeno en volumen). Sin embargo, no es posible quemar el 100% del oxgeno que entra al horno. Es necesario admitir un exceso de aire. Para llegar al 100% de exceso de aire debera admitirse un peso de ste igual a 8 o 9 veces el peso del azufre y slo se obtendra el 10% de S02 en el gas. En general, puede obtenerse del 12 al 16% y, en promedio, el 14%.

LA COMBUSTION DEL AZUFREEl cido sulfuroso es un gas que se obtiene de la combustin del azufre:S32g

+ 02 --+ + 32g =

S0264g

(233)

Observacin. El azufre, en presencia del agua, se quema produciendo anhdrido sulfrico S03, en lugar del anhdrido sulfuroso S02' El anhdrido sulfrico, al reaccionar con el agua, se transforma inmediatamente en cido sulfrico. Por este motivo es necesario evitar la introduccin de agua al horno de azufre. El aire, que toma parte en la combustin, debe secarse, hacindolo pasar a travs de cal viva, que tiene mucha afinidad con el agua y absorbe la humedad del aire. La cal viva debe renovarse antes de que est completamente saturada, operacin en la que no se tiene siempre el suficiente cui-

272

MANUAL PARA INGENIEROS

AZUCAREROS

---:r------II I I

I IQuarez

I I I I

Horno de azufre

_J-L _____ _ -1 4 --- - II II

II II

II

II

-lcA ______ _I I, I

M

\\

\

Bomba de circulacinFIG.

189.

Quarez y horno azufre

rato de sulfitacin a travs de un sublimador y de una chimenea de dobles paredes con circulacin de agua. HORNOS DE AZUFRE El agua que enfra la chimenea pasa al horno, al que enfra a su vez. Se ha sealado ya (Fig. 189) cul es el Estas precauciones tienen como fin: horno de azufre de tipo ms conocido y ( 1) Proteger el metal de los hornos que que acompaa siempre a los aparatos de se corroe rpidamente si se deja que llegue sulfitacin Quarez. Este horno est compuesto de charolas al rojo; (2) Condensar la fraccin de azufre que en forma de gavetas que corren en su alose sublima. En el horno, en efecto, la majamiento. Sobre la gaveta inferior, por la que entra el aire de combustin se coloca yor parte del azufre se quema en la forma la cal viva. El aire pasa en seguida a la de S02, pero siempre hay una parte que se charola superior, sobre la cual se distribuye sublima y que se va en forma de vapor, el azufre. Algunos deflectores desvan el sobre todo si no entra la suficiente cantidad aire y lo obligan a pasar tanto por la cal de air