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.
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