MANEJO DE LA MELAZA

RECEPCIÓN Y ALMACENAMIENTO DE MELAZA EN LA FABRICA

La melaza es un subproducto natural procedente de zonas tropicales y subtropicales de todo el mundo y sus características físicas pueden variar de una zona a otra y de un año a otro. Desde el punto de vista de su traslado y su almacenamiento en las fábricas, el factor que más conviene tener en cuenta es su viscosidad, que se define como la resistencia de un líquido a fluir.

La calificación de la viscosidad de la melaza procedente de diversas zonas puede oscilar entre 2.000 y 200.000 centistokes, si bien la melaza suministrada por COMEL a las fábricas oscila normalmente entre 2.000 y 9.000 centistokes. El factor viscosidad de la melaza puede verse enormemente afectado por la temperatura de almacenamiento y un descenso de 5ºC prácticamente puede duplicar la viscosidad en centistokes. Por consiguiente, el factor viscosidad guarda una relación directa con las especificaciones de la maquinaria de todos los sistemas de melaza y resulta fundamental garantizar que dicha maquinaria funciona con eficacia en condiciones climáticas frías.

La melaza se entrega en las fábricas de pienso mediante camiones-cisterna empleados expresamente para tales fines, camiones que habitualmente suministran una carga de 25 toneladas, siendo esta la carga a granel más económica para el cliente. COMEL dispone de vehículos que cuentan con su propia bomba y puede descargar la carga completa a una velocidad de 25-50 toneladas por hora, en función de las condiciones del lugar y de la viscosidad de la melaza.

La ubicación del depósito principal de almacenamiento de melaza reviste una gran importancia y la primera condición es que debe ser de fácil acceso y presentar una superficie de acercamiento capaz de soportar el peso bruto de los vehículos de 40 toneladas. Si resulta posible, el depósito debe encontrarse situado en el interior de un edificio o en un lugar protegido con el fin de reducir al mínimo las pérdidas de temperatura cuando hace mucho frío.

La tubería de llenado del depósito debe tener un diámetro de 100 mm e introducirse por la parte superior del depósito. Resulta una buena medida instalar un filtro doble en el punto de entrada, seguido de una válvula. Las cestas del filtro deben presentar unos orificios de 2 mm y las perforaciones máximas.

La recomendación es que la capacidad de almacenamiento de melaza de cualquier fábrica equivalga a cuatro días del consumo máximo posible en el período de producción más agitado. Esa cifra determinará el tamaño del depósito o los depósitos necesarios para cubrir las necesidades de la fábrica, más un factor de incremento del consumo o de utilización de maquinaria adicional.

Para el almacenamiento principal de la melaza en las fábricas se suele utilizar depósitos cilíndricos pero, en algunas circunstancias, quizás resulte necesario utilizar unos depósitos rectangulares que se adapten a un lugar complicado. En ambos casos, el material recomendado es el acero suave. No es preciso recubrir las superficies metálicas del interior de los depósitos y conviene evitar el empleo de materiales tóxicos como el minio. La melaza con un contenido normal de humedad no corroe el acero suave pero las superficies metálicas internas, como la tapa superior del depósito y los laterales no recubiertos del depósito, que no se encuentren en contacto directo con el líquido pueden oxidarse a causa de la condensación originada por las diferencias de temperatura entre el interior y el exterior del depósito.

Para evitar la corrosión causada por la condensación, convendría crear una corriente de aire adecuada mediante la instalación de respiraderos en la parte superior del depósito. La ventilación resulta fundamental para facilitar el desplazamiento del aire durante la entrega de la melaza. El diámetro de los tubos de ventilación no debe ser inferior a 100 mm y los tubos deben ser diseñados de tal manera que la lluvia no pueda introducirse en los depósitos. Conviene utilizar un tubo de ventilación del tamaño adecuado e instalado en la posición correcta para permitir que la melaza rebose en caso de que, por accidente, se llene el depósito en exceso. Si cabe esa posibilidad, resulta fundamental instalar una zona de recogida del líquido rebosado como, por ejemplo, un muro de contención, pues es ilegal contaminar los sistemas de alcantarillado. La ventilación correcta de los depósitos es doblemente importante si el depósito de almacenamiento está provisto de un sistema de calefacción y el depósito no se encuentra protegido mediante un aislante de buena calidad.

El galvanizado no sirve de gran ayuda porque, si aumenta el contenido de humedad de la melaza, es probable que el incremento de la acidez ataque al zinc; con el tiempo, la capa de zinc se disolvería y dejaría el acero al descubierto. El consumo de zinc por parte de los animales puede resultar pernicioso y, por consiguiente, no se recomienda el empleo de depósitos o productos galvanizados.

Al adquirir un nuevo depósito vertical, el comprador únicamente tiene que especificar al proveedor que el depósito debe ser diseñado y construido para contener un líquido con una gravedad específica de 1,45 y que las planchas deben presentar un grosor mínimo de 6 mm. En cuanto a los depósitos horizontales, la norma es para líquidos de 1,45 de gravedad específica y un grosor mínimo de las planchas de 5 mm.

Los depósitos rectangulares se diseñan de manera individualizada y, puesto que los laterales y la base son planos, todos ellos, salvo los de menor tamaño, requieren tirantes y arriostramientos internos y unas planchas de un grosor general superior a 5 mm.

Los depósitos más eficaces para el almacenamiento de la melaza son los de tipo cilíndrico provistos de faldón. Las bases superior e inferior deben ser abombadas y la salida de melaza del depósito debe efectuarse por el centro de la base inferior a través de una válvula de acero fundido de 100 mm. Este tipo de depósito es prácticamente autolimpiante pues impide la acumulación de sedimentos durante un largo período de tiempo y resulta más fácil de limpiar que los depósitos de base plana. El faldón también proporciona protección en los días fríos para la parte más importante de las tuberías y, en muchos casos, para la bomba de trasiego si el faldón es lo suficientemente alto. Puesto que la mayoría de las fábricas efectúan sus pedidos en unidades de 25 toneladas, el tamaño mínimo del depósito no debería ser inferior a 35 toneladas.

Los principales depósitos de almacenamiento deberían ir provistos de unos registros que permitan el acceso a los mismos para efectuar reparaciones, inspecciones rutinarias y labores de limpieza y, además, deberían estar dotados de respiraderos y escalerillas de acceso. También debería instalarse en ellos un sistema de drenaje del depósito a través de una sección en T en la tubería situada entre la válvula de la base y la bomba de trasiego. La presencia de un indicador eficaz del contenido resulta fundamental en todos los depósitos para controlar las existencias, comprobar el consumo diario y garantizar que el conductor del camión-cisterna pueda controlar el proceso de llenado evitando así un llenado excesivo. En la actualidad existen unos indicadores excelentes, que van desde el sencillo mecanismo de "pesa y contrapesa" a las unidades sónicas.

Normalmente no es recomendable calentar la melaza en los depósitos principales de almacenamiento, pero sí resulta una buena práctica dotar a todos los depósitos nuevos de un serpentín calefactor de 50 mm. Dicho serpentín puede emplearse para reducir la elevada viscosidad que presenta la melaza cuando el clima es muy frío. El sistema de calefacción del serpentín puede ser el agua, con una temperatura máxima de 60?C. Las tuberías que unen el depósito principal con la bomba deben estar dotadas de un aislante, pues se trata de una zona crítica cuando el tiempo es frío.

DEPÓSITOS DE SEGUNDA MANO

La mayoría de estos depósitos son de tipo cilíndrico horizontal e iniciaron su vida como depósitos de petróleo o de combustible para calderas. La mayoría de los petróleos, fueloils, diesel, keroseno, etc. no causan problemas y resulta posible limpiar correctamente el depósito mediante vapor o lavándolo con agua caliente y detergente. Si, a pesar de todo, se observa alguna indicación o muestra de que el depósito ha contenido petróleo con plomo, conviene extremar el cuidado y la vigilancia.

El plomo es persistente, no puede ser destruido y penetra en la costra del cuerpo del depósito y en las diminutas grietas de las juntas. Su toxicidad resulta mortal para los animales y los seres humanos en cantidades mínimas. Si se alberga alguna duda de la presencia de plomo, el depósito no debe ser utilizado.

Habría que sopesar el coste que supone adquirir una estructura o soporte de acero y modificar los accesorios con el fin de instalar las válvulas y las tuberías de 100 mm para la melaza a la hora de decidirse por la adquisición de un depósito de segunda mano.

VÁLVULAS

Si bien existen muchos tipos de válvulas apropiadas para la melaza, cualquier tipo de válvula que permita una circulación continua y sin trabas resultará ventajosa; entre éstas se incluyen las válvulas de compuerta, las válvulas/grifos de macho y las válvulas de mariposa, si bien conviene evitar utilizar éstas últimas en las líneas de succión destinadas a las bombas porque limitan el flujo de melaza. Las válvulas esféricas y las de descarga a plena sección pueden ser utilizadas siempre y cuando vayan provistas de bolas de acero inoxidable. Las válvulas de los depósitos y las bocas de entrada deben llevar un rótulo que indique claramente "Melaza" y deben ir numeradas si existen varios depósitos.

SEGURIDAD

En condiciones normales de almacenamiento y utilización, la melaza resulta bastante inofensiva, pues no es tóxica ni inflamable. Resulta inocua para la piel y se elimina fácilmente con agua.

Resulta posible añadir agua a la melaza pero, puesto que su gravedad específica es muy inferior, requiere un sistema de mezclado especializado y el contenido de humedad no debe ser superior al 30%. Una dilución superior a ese nivel conducirá casi con toda seguridad a la fermentación, especialmente si la dilución va acompañada de un aumento de la temperatura. La fermentación de la melaza puede producir vapores de dióxido de carbono o de etanol, siendo los primeros asfixiantes y los segundos enormemente inflamables/explosivos. Por ese motivo, la entrada a los depósitos de melaza para su limpieza y/o su reparación en caliente como, por ejemplo, una soldadura, siempre debe ir precedida de la realización de pruebas de gases por parte de un analista competente.

En temperaturas de hasta 40ºC, la melaza es relativamente estable. Una mayor elevación de la temperatura hasta niveles superiores a 60ºC originará casi a ciencia cierta su descomposición térmica, en virtud de la cual se destruye progresivamente el contenido de azúcar de la melaza. Dicha descomposición es exotérmica y va acompañada de una generación de calor.

Si el calor no puede escapar de las paredes del recipiente que lo contiene, la velocidad de reacción se acrecienta, en cuyo caso la melaza sobrecalentada puede ser expulsada del recipiente con la formación explosiva de vapor o, en casos extremos, el material puede inflamarse espontáneamente y arder hasta convertirse en una masa carbonizada de melaza sólida. Puesto que las bombas de melaza son de marcha lenta para manejar índices elevados de viscosidad y la melaza sobrecalentada pasa a ser un líquido de una viscosidad extraordinariamente baja, es probable que las bombas convencionales de engranaje de lóbulos no sean capaces de bombearla.

TUBERÍAS Y BOMBAS

El trasiego de la melaza desde los tanques de almacenamiento a cualquier punto de utilización de la fábrica constituye una operación fundamental que se rige por una serie de pautas sencillas. Esta tarea implica la comprensión de las características del flujo de la melaza y de los cambios físicos que se operan a medida que sube o baja la temperatura de la melaza. El propósito de esta publicación es ayudar a todas las personas implicadas, especialmente a los ingenieros de fábrica, al personal de producción, a los especialistas en nutrición y a los compradores a reconocer ciertas pautas que les ayudarán a conseguir un sistema de melaza fiable, unos porcentajes de incorporación exactos y un control eficaz de costos.

El tipo más corriente de tubería usado para las instalaciones de melaza es el acero. La razón para ello es que el acero es que resulta fácil de conseguir y que su uso e instalación resulta familiar para la mayor parte de los contratistas mecánicos de cierta importancia. Exige menor apoyo que otros materiales y puede adquirirse con accesorios, curvas, aletas, etc de tipo estándar, que resultan fáciles de conseguir. El grado o la clase de tubería de acero no es importante y será suficiente con el grado menor. Debe evitarse el uso de tubería galvanizada ya que existe el riesgo de que el zinc se descomponga y sea consumido por los animales.

La elección del tipo de accesorios que se vayan a usar con tuberías de acero queda por lo general a la libre elección de cada uno, pero se sugiere que los codos, las uniones en "T", los reductores, etc., para tubos con un diámetro interior de entre 50mm y 75mm, vayan atornillados, pero para tamaños mayores deben usarse accesorios soldados o accesorios unidos por medio de bridas.

CURVAS Y CODOS

Por regla general, se utilizan tres tipos de accesorios para cambiar la dirección del flujo, normalmente en 90? ó 45?. Son los siguientes:

Codo: Cuando el radio es igual al diámetro.

Curva: Cuando el radio equivale a 1,5 veces el diámetro.

Curva de radio largo: Cuando el radio puede ser tan grande como desee especificar el comprador.

Para su utilización en la melaza, puede servir cualquiera de los anteriores, pero el más frecuente es la curva de 1,5 veces el diámetro. En contra de lo que suele pensarse, no existe ninguna ventaja en la utilización de las curvas largas graduales ya que la melaza se mueve a una velocidad tan lenta, debido a su característico flujo laminar, que la energía que se ha de consumir para hacerla cambiar de dirección sólo tiene interés a nivel puramente académico. El número de cambios direccionales en el bombeo de la melaza no tiene la menor importancia, mientras que la longitud y el diámetro de la tubería es de la mayor importancia. Las válvulas usadas en las líneas de melaza deben ser del tipo de flujo sin restricción, tales como las válvulas de compuerta, las válvulas/llaves de obturación o las válvulas esféricas o de flotador, con flotadores de acero inoxidable.

Para simplificar la terminación de la tubería en los mezcladores o acondicionadores de melaza, es a menudo deseable usar un tubo flexible de buena calidad, a condición de que tenga un diámetro interior de al menos 50 mm. Esto suele reducir la necesidad de usar múltiples accesorios y reductores que pueden incrementar la presión de la bomba y la pérdida de vapor. Si está dotado del adecuado acoplamiento, puede usarse también para comprobar la capacidad de la bomba medidora y de los contadores de flujo.

El uso de sistemas de melaza de canalización circular en fábricas plantea numerosos riesgos y, a menos que no existe otra opción alternativa, debe evitarse. El bombeo continuo de melaza puede causar aireación de la melaza, lo que afecta al régimen de flujo. A menos que toda la línea esté guarnecida y convenientemente calentada por elementos, la temperatura de la melaza irá descendiendo paulatinamente hasta alcanzar el nivel de temperatura ambiente de la fábrica. El descenso de temperatura de la melaza afectaría a la capacidad de bombeo y produciría variaciones en el régimen o porcentaje de incorporación. La existencia de múltiples puntos de uso con variadas demandas y las grandes demandas repentinas para añadir melaza en los mezcladores, en grupo o en línea, crean inestabilidad de flujo en las restantes salidas lo que puede afectar, y de hecho afecta, al uso de la melaza y a la calidad de los pellets.

BOMBAS

Los dos tipos más corrientes de bomba son las centrífugas y las volumétricas. Las primeras están diseñadas para funcionar a velocidades de entre 1450 y 2900 rpm con líquidos que tienen unas características de régimen turbulento y con viscosidades por debajo de 250 centistokes. Por estas razones, no pueden usarse para la melaza y, teniendo en cuenta toda clase de razones prácticas, para manipular la melaza es obligado el uso de una bomba volumétrica.

Los tipos de bombas volumétricas usados en la industria de los piensos compuestos son, por lo general, de lóbulo rotatorio, de engranaje, de tornillo sinfín y estátor, de paletas desplazables y peristálticas. Existen dos grandes categorías en la mayoría de las fábricas, que se refieren a las bombas de trasiego (incluyendo la canalización circular) y bombas medidoras. La gama de capacidad, dependiendo de la aplicación, puede oscilar entre 0,4 toneladas por hora y 10 toneladas por hora. Las bombas más grandes usadas para trasiegos y los sistemas de canalización circular operan a velocidades fijas, en torno a 100 ó 200 rpm, mientras que las bombas más pequeñas usadas para medir la melaza que va a los acondicionadores y mezcladores tienen unos sistemas de control de la velocidad y operan entre cero y 300 rpm, dependiendo del nivel de proporción de melaza requerida en el pienso en cuestión.

Las bombas peristálticas son máquinas excelentes pero bastante caras, tanto a la hora de su adquisición como por lo que respecta a su mantenimiento.

Todas las bombas volumétricas deben suministrarse con una válvula de seguridad (descarga) de la presión. En algunas bombas, esta válvula va incorporada como parte integral de la unidad, mientras que en otras debe instalarse en una derivación entre el tubo de descarga y el tubo de succión. La válvula de seguridad que opera sobre un muelle puede ajustarse para que se abra a una presión preestablecida. Esta presión debe ser de 10/15 psi por encima de la presión máxima de trabajo esperada en una línea determinada.

Cuando se hace un pedido de una bomba, hay que suministrarle al fabricante la siguiente información, de manera que éste pueda determinar correctamente el tamaño de la bomba, la velocidad a la que debe operar y los kilovatios necesarios para hacerla funcionar:

(a) Cantidad de melaza que se va a bombear, expresada en TPH (toneladas por hora).

(b) Viscosidad de la melaza a la temperatura de bombeo más baja. (Si no se usa ningún sistema de calentamiento, calcular las peores condiciones y usar una cifra de 30.000 centistokes)

(c) Presión de descarga. Esta será la suma de la cabeza estática y la fricción de la línea, más un 20% como factor de seguridad.

Es vital entender que cualquier variación importante en la viscosidad de la melaza afectará al régimen de flujo de la melaza a su paso por las bombas y los tubos. Dado que este factor no es visible, es de la mayor importancia que las bombas y la especificación de las tuberías estén diseñadas para ajustarse a la viscosidad de la melaza usada en cada fábrica concreta. La especificación de cada bomba usada debe registrarse y comprobarse siempre que se produzca un incremente de régimen de los mezcladores/prensas. Con un uso normal y funcionando en buenas condiciones, las bombas principales de trasiego podrán durar más de veinte años, pero las bombas medidoras más pequeñas de los mezcladores/acondicionadores, que trabajan a velocidades mucho mayores y muchas más horas, tendrán una vida útil mucho más corta, en algunos casos sólo de cinco años. Se producirá un descenso gradual de capacidad a medida que la bomba se desgasta y es mejor reemplazarla o repararla antes de que cause problemas de bajo rendimiento.

Las bombas que operan a alta velocidad no serán capaces de bombear la melaza que tenga unas altas tasas de viscosidad, mientras que las bombas que funcionan a baja velocidad pueden tener grandes dificultades para trabajar con una melaza muy caliente o de baja viscosidad. Dependiendo del tamaño de las tuberías y de los kilovatios de motor que hacen funcionar la bomba, la melaza en movimiento no plantea mayores problemas en la mayor parte de las fábricas. Las dificultades surgen cuando la bomba no recibe un suministro de succión por inundación total de melaza. Para conseguir esto, el nivel de suministro de la melaza debe encontrarse por encima de la bomba, mientras que la tubería que va del tanque a la bomba debe ser lo más corta posible. Las reducciones en el flujo de melaza a una bomba causarán falta de alimentación de la misma, lo que traerá como resultado la creación de un vació parcial que puede causar cavitación y la posible producción de daños en el conjunto de la bomba.

Todas las bombas de melaza usadas para el trasiego de melaza desde los tanques principales a los tanques de servicio y en los sistemas de canalización circular deben tener un medidor de presión instalado en la tubería de 100 mm cerca de la bomba. Debe estar claramente visible y con el medidor marcado a su presión normal de funcionamiento. Las variaciones que se produzcan por encima o por debajo de dicha marca deben investigarse, ya que las lecturas de baja presión pueden significar que la bomba no está recibiendo suficiente melaza o que se está desgastando.

Es importante la correcta posición de las bombas de melaza y es esencial que estén colocadas de tal forma que permitan un fácil acceso para su mantenimiento, así como que estén lo más cerca posible de los tanques de melaza para garantizar que la tubería de succión es lo más corta y recta posible. Esto es aplicable tanto a las bombas de trasiego como a las medidoras; además su entorno debe mantenerse siempre limpio. El factor limpieza es esencial para las bombas de velocidad variable provistas de mecanismos de transmisión que son enormemente susceptibles al polvo de la fábrica. Todas las bombas de melaza, excepto las unidades peristálticas, van equipadas con un prensaestopas o casquillo que forma un junta de estanqueidad alrededor del eje motor cuando éste sale del estátor de la bomba. El prensaestopas está diseñado para retener la melaza dentro de la bomba y, al mismo tiempo, permitir que gire el eje. La empaquetadura del prensaestopas está sometido a desgaste y es fácilmente ajustable, pero se le debe dejar que sude un poco ya que actúa como lubricante del eje. Cuando el prensaestopas ya no ajusta debe ser reemplazado. Es preciso investigar y corregir cuando se produzca un derrame excesivo de melaza en torno a una bomba.

Al igual que ocurre con cualquier equipo mecánico de fabricación, el sistema de melaza debe estar sometido a una vigilancia continua y a un mantenimiento adecuado si se espera que ofrezca unos resultados óptimos.

LISTA DE VERIFICACIÓN

(1) Discutir cualquier propuesta de modificación o desarrollo de los sistemas de melaza con el departamento técnico de COMEL.

(2) Elegir un lugar protegido con un acceso seguro y adecuado.

(3) Cerciorarse de que la capacidad del depósito puede atender la demanda máxima de cuatro días.

(4) Fabricar los depósitos con arreglo a la especificación de la Norma Británica o elegir unos depósitos de segunda mano que cumplan dicha especificación.

(5) Garantizar la instalación correcta de servicios y accesorios en el depósito.

(6) Efectuar el pedido de melaza a COMEL y saber que existe un servicio completo de apoyo para atenderle en cualquier momento.