Optimización del proceso industrial azucarero y su efecto económico en Cuba

La Industria azucarera actual está obligada a desarrollarse dentro de los vaivenes de la Crisis económica mundial, por tanto, su producto principal, el azúcar, tiene que funcionar entre dos dimensiones: desde “seguir siendo una mercancía atractiva”, hasta un “abaratamiento de su costo de producción”, que influye definitivamente en su precio final.

Lo primero, su atracción, parece estar garantizada pues ha sido, es y será, un elemento imprescindible en la cultura alimentaría de casi la totalidad de los pueblos, ahora acrecentada por una mayor diversificación de su uso y sus sub-productos, así como las alternativas de su obtención ecológica; lo segundo, en la disminución del costo de su producción, es en donde mayoritariamente se reflexiona y labora en la actualidad.

Un factor importantísimo, sino el que más, que incide en el costo de producción del azúcar, es el de las pérdidas inherentes a su fabricación. Una de las características del proceso industrial azucarero es que las pérdidas se inician desde del mismo momento en que se realiza la primera extracción del guarapo, y así continúan in crescendo hasta la salida del producto final; es obvio, que la aplicación de tecnologías que posibiliten reducir el tiempo de procesamiento, tenga una incidencia directa en la eficiencia de la fábrica.

Las Tecnologías de Compactación y Optimización del proceso Industrial azucarero tienen como objetivo reducir el equipamiento fabril y el tiempo de procesamiento del azúcar, con altos niveles de eficiencia y calidad del producto.

Para lograr esto, se hace necesario introducir cambios importantes en el proceso con la incorporación de nuevas tecnologías y mejoras tecnológicas, así como una adecuada disciplina agroindustrial de zafra.

Para este Programa de Compactación y Optimización, el país dispone de 3 tecnologías de punta, las cuales han sido proyectadas y aplicadas por nuestros técnicos, algunas adecuándolas a las condiciones existentes en algunos de nuestros Centrales.

Estas mejoras compactantes si bien no satisfacen todo lo que se puede hacer, sí dan la posibilidad de trabajar con un Programa que, de hecho, se enriquece con su aplicación, lo que representa un importante aporte para la eficiencia industrial.

El país está trabajando en una estrategia de compactación y optimización industrial, la cual abarca todas las áreas de la industria, cuyo principio y objetos se basan, también, en la producción de tecnologías de primer nivel que permita reducir los equipos industriales y elevar la eficiencia integral de la industria.

Desarrollo

Las estrategias y tecnologías de compactación y optimización que se refieren en este trabajo, están relacionadas con el proceso industrial, o sea, a partir de la extracción del jugo y hasta la salida del azúcar por el embudo a granel.
En la primera etapa del proceso correspondiente a las áreas de molinos y purificación de jugos, se manejan líquidos de baja densidad, diferentes PH y temperaturas; aquí las pérdidas son proporcionales al tiempo de residencia, así que la aplicación de estas tecnologías incide en la disminución de este tiempo, y por tanto, son directamente proporcionales a la eficiencia.

En coincidencia con la tendencia de optimización que se lleva a cabo en el país acerca de estas áreas, las tecnologías incluidas son: El Colador rotatorio, Las bombas intupibles y los Clarificadores de bajo tiempo de retención, con el Premezclador de cachaza – bagacillo.

Colador Rotatorio y Bombas Intupibles:

Esta mejora tecnológica se incorpora en el Central “Melanio Hernández” en la Zafra 1990-1991, con equipos diseñados y construidos en la propia Provincia de Sancti Spíritus. Se ha extendido por todos los Centrales del País, y tiene la virtud de eliminar los antiguos rastrillos de bagacillos con altas retenciones de guarapo que hacían de los tándems verdaderos cultivos de microorganismos y ocasionaban grandes pérdidas en las fábricas con grandes cantidades de mieles en exceso.

El aporte de esta tecnología posibilita caídas de pureza en los molinos de apenas 1 entero, contra valores de 2 y 4 unidades en los sistemas tradicionales que fueron sustituidos. Es importante destacar que cada unidad de pureza del jugo mezclado puede representar 25 centésimas en el rendimiento industrial.

En la recién terminada Zafra de Sancti Spíritus (2008 – 2009) la aplicación de esta tecnología pudo representar alrededor de 3 000 a 3 500 t más, de azúcar.

En los costos de mantenimiento, en lo que se refiere a materiales esenciales que incluyen cadenas de acero inoxidable, telas de cobre, planchas de acero, se han obtenido reducciones en gastos importantes.

Clarificadores de bajo tiempo de retención (BTR):

Usando este Clarificador BTR, se logra reducir el tiempo de retención del jugo a solo 40 mn, muy superior en beneficios a las 3 o 4 h de estadía del obsoleto proceso sustituido. Este equipo es de producción nacional y su introducción a permitido situarnos al nivel de los países con mayores avances en materia de clarificación.

El costo de la instalación del clarificador BTR fluctúa entre 30 000 y 70 000 pesos, a partir de los clarificadores convencionales existentes en los centrales, en dependencia del estado técnico del equipo, la utilización óptima de sus partes, etc., pero que por lo general, se pagan con los resultados de una zafra.

Para disfrutar de los beneficios de la clarificación BTR deben tenerse en cuenta las premisas siguientes:

• Uso de una lechada de cal de alta calidad, con la utilización de equipos desarenadotes en su preparación.
• Sistema de control automático de PH.
• Sistema de control automático de temperatura.
• Instalación de una planta de floculante que posibilite preparar y aplicar el producto con el rigor técnico que exige dicha tecnología.
• Instalación de un tanque desgasificador (flash) diseñado para esta tecnología.
• Estación de filtro con capacidad y estado favorable que permita la extracción continúa de cachaza del clarificador.

En esta área se ha trabajado también en la generalización del Premezclador de cachaza – bagacillo, lo que ha posibilitado eliminar los grandes depósitos de cachaza líquida en el área de filtros; estas reducciones están en el orden del 70 al 90%, de acuerdo con las características del central. Es obvio que si no hay retenciones de cachaza en clarificador y no hay depósitos en los filtros, las pérdidas de azúcar por este concepto se eliminan.

En esta zafra se trabajó en todo los Centrales en la reducción de las capacidades instaladas en los depósitos de jugo clarificado, con incidencias significativas en las perdidas de azúcar y en la temperatura del guarapo, en algunos casos como en el Central “Uruguay”, las pérdidas de temperatura alcanzaban los 10OC.

En los centrales que tienen afectaciones diarias de la molida por falta de materia prima, se han creado las condiciones para liquidar los clarificadores, reservando la cachaza para procesarla una vez reiniciada la molida. De esta forma, se eliminan las pérdidas de azúcar por paradas o liquidaciones, que en una zafra fluctuaban en esta provincia, entre 1 000 y 1 300 t de azúcar.

Para la próxima Zafra (2009 – 2010) la provincia de Sancti Spíritus completará estas instalaciones en todos sus centrales, lo que permitirá disminuir los índices de retención, de 40 000 gls a sólo 20 000 gls por cada 100 000 arrobas molidas. El programa se cierra para la próxima zafra con cerca de 2 000 000 de gls menos en volumen de líquidos de baja densidad.

Masas Comerciales. Tecnología para su elaboración:

En los tachos los materiales alcanzan las más alta concentración, y es también el área discontinua del proceso, siendo por tanto, la principal responsable de las variaciones que se producen en las existencias de la Casa de calderas. En otros países se ha logrado resolver este problema con la introducción del tacho continuo.

Las estrategias en esta área van encaminadas, precisamente, a disminuir esta discontinuidad propiciar un proceso más ágil, de menos tiempo de retención y menos consumo energético. El requisito de primer orden que se ha considerado es la cristalización, a partir de la necesidad de disponer de un equipo de cristalizar confiable, así como de un personal preparado y especializado para la operación.

La cristalización define, en gran medida, la eficiencia del agotamiento de las mieles finales, pero también del tamaño y uniformidad del grano que se logre en dicha operación, dependerá la estabilidad del trabajo en los tachos y la calidad del azúcar.

Las mejores tecnologías incorporadas en la operación de esta área van dirigidas al trabajo con la semilla, que es el grano que se utiliza de base para la elaboración de estas masas. Se ha logrado un equipo que calienta y limpia la semilla antes de que entre en el tacho, al cual le hemos llamado “Calentador de Semilla”; en este tacho que coge la semilla se instaló una sonda intermedia para dominar la operación del tacho con menos volumen.

La combinación del calentador y la sonda intermedia ha posibilitado reducir hasta un 50% el volumen de masas comerciales por cada volumen de semilla que tome el tacho. Este resultado tiene incidencia directa en la reducción del volumen de materiales en tachos, agiliza el proceso y disminuye el consumo energético.

Se concibió un licuador de mieles con el objetivo de diluir éstas en el momento que van a ser usadas en la elaboración de las masas cocidas. Es un diseño de fácil construcción y estático, que se coloca entre el tanque y el tacho; la operación se controla de forma automática o manual por un conductímetro diseñado al efecto. La dilución con agua de retorno garantiza una miel de altos grados brix y temperatura en la alimentación del tacho con beneficios energéticos importantes, además de permitir la racionalidad en el volumen de miel en operación.

Los resultados indican que se puede lograr estabilizar la miel de alimentación a 70o brix y 70O C con ahorros energéticos en los tachos, que pueden ser del 4 al 6 % del vapor por porcentaje de caña molida.

Masas Cocidas de Tercera. Tecnología para su enfriamiento:

En los últimos 10 años se ha estado trabajando en esta tecnología cuya complejidad radica en las soluciones mecánicas y los mejores resultados se han alcanzado en las últimas 3 Zafra. Consiste en realizar enfriamiento en un corto período de tiempo, bajo condiciones de agitación violenta, utilizando una corriente de aire y agua con elementos de enfriamiento.

La experiencia adquirida con esta tecnología permite asegurar que con una operación bien conducida se logra, en períodos de tiempo que van de 2 a 4h, los mismos resultados que en un proceso tradicional de 24 a 30 h. Con la ventaja de que, al disponer del resultado en menos tiempo, se mejora el control sobre el trabajo del Puntista, de las centrífugas y de la materia prima.

La aplicación de esta tecnología se puede realizar en un equipo diseñado por el IPROYAZ, que trabaja con circulación de aire como único medio de enfriamiento; la retención de masa de este equipo fluctúa entre 90 y 100 min.

Los resultados obtenidos, cuando se disponen de los medios para la operación controlada, son muy buenos.

El otro equipo del que se dispone para esta tecnología es el Cristalizador “Blanchard”, instalado en nuestros Centrales; en los Blanchard se hacen las adecuaciones para enfriar con aire y agua, operando también con alta velocidad en el eje del cristalizador. Con estos equipos el tiempo de retención está entre 3 y 4 h.

Con la aplicación de esta tecnología se logran importantes reducciones en los volúmenes de las masas con baja pureza en operación sin afectar la eficiencia, pero es evidente que, dado el poco tiempo de retención en estos cristalizadores, la operación no se puede controlar, manual mente, si se quieren estabilizar los resultados.

El cristalizador de IPROYAZ es un equipo diseñado al efecto y se debe imponer su uso, pero todavía hay que dominarlo más en lo que respecta a la parte mecánica, por lo que la adecuación de los cristalizadores Blanchard existentes en los centrales es una opción que, además, no obstaculiza el futuro.

La tecnología de enfriamiento rápido de las masas de tercera en operación continua es un cambio tecnológico revolucionario en la industria, que posibilitan resultados estables en la eficiencia.

En la Tabla 1 se refleja la racionalización realizada en el equipamiento del Central “Melanio Hernández”, donde se aplicó el conjunto de mejoras tecnológicas de la Optimización y Compactación en la pasada Zafra.

Tabla 1: Ejemplo de racionalización de equipos en el Central “Melanio Hernández”.

Conclusiones

1. Efecto económico: El efecto económico más importante de la compactación y optimización del proceso o sus tecnologías afines está dado en una disminución apreciable de las pérdidas de azúcar por efecto de la reducción del tiempo de procesamiento.

Atendiendo a que sus tecnologías abarcan todo el proceso tecnológico, se consideró que la forma más objetiva y confiable de medir los resultados por esta compactación, se obtenían a partir de la comparación del rendimiento con que entra la caña al Central y el que logra la industria hasta el embudo de azúcar, o sea, el porcentaje de recuperación industrial del potencial de rendimiento de la caña.

En la provincia de Sancti Spíritus la recuperación industrial del rendimiento de la caña alcanzado en los últimos 6 años fue de 88.75%, en algunos Centrales como el “Melanio Hernández”, apenas se alcanzaba el 84%. El la pasada Zafra, como resultado de la aplicación de las tecnologías de compactación y optimización del proceso, se logró recuperar 90,50% del rendimiento de la caña. El valor obtenido en este indicador representó un 0.32% más de rendimiento y 11 900 t de azúcar por este concepto.

La evaluación económica de estas 11 900 t de azúcar, al precio fluctuante del Mercado, que actualmente está alrededor de $ 0.25 USD / lb, es decir, a $ 545.00 USD la tonelada, representa $ 6 485 500 USD.

Otros resultados económicos entre los que se incluyen los beneficios energéticos, la disminución de los costos de mantenimiento y amortización, serán objetos de evaluación en todos los Centrales de la provincia para la próxima Zafra.

Hay un beneficio económico en el país, ya que estos trabajos se han generalizado en todos los Centrales y provincias; se ha considerado por la dirección del MINAZ como un aporte importante a los resultados de la Zafra del 2010.

2. Se logra trabajar con un proceso de 100 t o menos, de forma estable, con eficiencia y calidad.

3. Se logra, en un grupo de Centrales y en la provincia, estabilizar la operación con un tiempo de retención de 24 h o menos.

4. La compactación y optimización del proceso facilita la reducción y un mejor trabajo de eficiencia industrial, lo cual se manifiesta en un mayor porcentaje de recuperación industrial del rendimiento potencial de la caña.

5. La racionalización del equipamiento posibilita el ordenamiento, la pintura y la iluminación con beneficios en la operación y la eficiencia. Posibilita, además, la disponibilidad de cantidades importantes de acero para otros usos.

6. Debido al bajo tiempo de retención, la respuesta a las deficiencias en la disciplina agroindustrial de Zafra es muy rápida, y constituye una herramienta importante para el trabajo de dirección.

7. La Liquidación de fin de Zafra se puede hacer rápida, eficiente y con poco combustible. Si la materia prima mantiene la calidad, se puede mantener la eficiencia hasta el final de la liquidación.

8. La contabilidad azucarera se facilita al mantenerse un proceso con bajo volumen de materiales con más alta pureza.

9. Se obtienen beneficios colaterales en la eficiencia energética, que posibilitan sobrantes de bagazo y entrega de energía al Sistema electroenergético nacional.

10) Se disminuyen los costos de mantenimiento y amortización del equipamiento.