Es fundamental tener un buen conocimiento de la viscosidad
de las melazas para diseñar correctamente cualquier
sistema en una fábrica de piensos, por lo que
se refiere a su almacenamiento, manipulación
e inclusión.
MELAZA DE CAÑA |
TEMPERATURA (ºC) |
VISCOSIDAD (CPS) |
10 |
3000 - 8000 |
15 |
1700 - 6200 |
20 |
1400 - 4900 |
25 |
900 - 3500 |
30 |
500 - 2700 |
Una definición sencilla de
viscosidad sería "la medida de la resistencia
natural que un líquido presenta para fluir".
Se usan diferentes escalas para medir la viscosidad
de los líquidos. La escala más común
usada para las melazas es el centistoke (submúltiplo
de viscosidad cinemática). La medición
en centistokes hace referencia al tiempo que le cuesta
a un líquido pasar por un agujero de un diámetro
conocido. Cuando más espeso es el líquido,
mayor es su grado de centistokes. Los químicos
de laboratorio trabajan en unidades "absolutas"
cuando miden la viscosidad y las medidas que usan son
poises o centipoises. Para convertir estas medidas a
la escala de centistokes, hay que dividir por la gravedad
específica de las melazas que, normalmente, es
de 1,4.
Los dos principales factores que permiten
cambiar la viscosidad de las melazas son la temperatura
y el contenido de materia seca. La viscosidad de las
melazas puede variar, y de hecho varía, incluso
"a la misma temperatura" tal como se ilustra
en la Tabla de Viscosidad/Temperatura. El que tome un
valor u otro dentro del intervalo, dependerá
del origen de la melaza.
En la mayoría de los diferentes tipos de melazas,
un aumento de temperatura de 10°C puede, virtualmente,
reducir a la mitad la viscosidad del líquido,
lo que facilita mucho su bombeado y su utilización
en la fábrica.
La pauta de comportamiento de la mayoría de los
líquidos bajo condiciones normales de flujo puede
dividirse en dos categorías: flujo o régimen
turbulento y flujo currentilíneo o laminar. La
gran mayoría de líquidos de uso común,
tales como el agua, la gasolina, el aceite de calefacción,
el aceite de cocina, etc., siguen la pauta de flujo
turbulento y producen a su paso continuos remolinos
dentro de la tubería. Estos líquidos fluyen
de este modo porque tienen una viscosidad muy baja y
pueden ser bombeados por medio de bombas centrífugas
que funcionan a 1.500 y 3.000 r.p.m.
Los
líquidos de alta viscosidad, como las melazas,
siguen la pauta de flujo currentilíneo o laminar.
La actividad dentro de la corriente de flujo del líquido
es, como indica su nombre, laminar. Las partículas
que forman el líquido permanecen en líneas
rectas y, dentro de una tubería, el flujo adopta
la forma de una serie de tubos concéntricos de
un diámetro que se va reduciendo, cada uno de
los cuales avanza abriéndose camino contra el
de al lado. Por la propia naturaleza de esta acción,
la distribución de la velocidad será prácticamente
cero en la pared del tubo y máxima en el núcleo
central. Debido a este tipo de comportamiento, se muestra
claramente lo importantísimo que es usar el tamaño
correcto de tubo para los sistemas de melazas, a fin
de dar respuesta al problema que plantea un líquido
muy viscoso y su resistencia básica al movimiento.
Todos los sistemas de melazas de las fábricas
deben diseñarse para manipular melazas de alta
viscosidad, para que de esta forma no surjan problemas,
incluso en condiciones adversas de temperatura.
La sección más sensible
del sistema de tuberías que se ve afectado por
las melazas de alta viscosidad es el que se encuentra
entre los tanques principales de almacenamiento de melazas
y la entrada a la bomba. El avance de las melazas en
el tanque hará que fluyan hacia la entrada de
la bomba, pero como las bombas no pueden "sorber"
las melazas y el avance de éstas es normalmente
sólo de 4 ó 5 psi, si la viscosidad es
alta, son muy pocas las melazas que llegan a alcanzar
la bomba. Esto puede hacer que se produzca cavitación
y daños en la bomba y en el sistema de melazas.
Para resolver este problema, la bomba debe encontrarse
cerca del tanque y conectada a él por sistema
de tubería de 100 mm protegida con un buen aislante.
La bomba puede entonces bombear las melazas al sistema
de tuberías de distribución según
su capacidad de régimen dependiendo del tipo,
tamaño, velocidad y kilovatios de motor - todo
lo cual constituyen variables que pueden cambiarse para
que se ajusten a las actuales condiciones de operación.
La variable viscosidad de las melazas
causada por bajada de temperatura es muy difícil
de observar puesto que el líquido se encuentra
dentro de tanques y tubos y no puede verse normalmente.
Por ello, es prudente estabilizar la temperatura de
las melazas dentro de la fábrica antes de su
uso, lo cual eliminará ese riesgo y, de este
modo, estabilizará los regímenes de uso
dando como resultado una mejor calidad de granulación.
EL CALENTAMIENTO DE LAS MELAZAS EN
LA FÁBRICA DE PIENSOS
Calentar las melazas en la fábrica
es la mejor forma de estabilizar la tasa de inclusión
y su utilización formulada. Para calentar las
melazas adecuadamente, hay que recordar que las melazas
de caña normales usadas en las fábricas
de piensos tienen un contenido de materia seca del 72-75%
y un contenido de humedad del 25-28%. El contenido de
materia seca tiene un nivel medio total de azúcar
que fluctúa entre el 48 y el 52%, y estos dos
factores significan que hay que tener mucho cuidado
con el sistema de calentamiento de las melazas.
Si se eleva la temperatura por encima
de 60°C, se puede causar una descomposición
térmica y el contenido de azúcar se destruirá
progresivamente. Esta descomposición es exotérmica
con la generación concomitante de calor. Si el
calor no puede escapar de las paredes del tanque, la
tasa de reacción puede aumentar rápidamente,
en cuyo caso las melazas sobrecalentadas pueden ser
expulsadas del recipiente por la formación explosiva
de vapor, creado por el contenido natural de humedad
de las melazas. En casos extremos, el material puede
hacer ignición de forma espontánea y quemarse,
dejando una masa calcinada de melazas solidificadas.
De todo lo anterior se desprende que la máxima
temperatura segura para el calentamiento de las melazas
es 40°C y, si se dispone de los adecuados sistemas
de control, es posible conseguir esa cifra. Para
calentar melazas en tanques, el mejor procedimiento
es el agua caliente recirculada a través de un
serpentín de 50 mm de diámetro colocado
dentro del tanque, con la sección inferior del
serpentín a 150 mm por encima de la base del
tanque. La temperatura del agua caliente debe controlarse
termostáticamente a 60° C, lo que garantizará
que no se produzca caramelización de las melazas
dentro del tanque.
Muchas fábricas han usado vapor
para el calentamiento del tanque de servicio, pero la
presión del vapor, incluso a 10 ó 15 psi,
alcanza una temperatura de 120° C y esto produce
la caramelización de las melazas que están
encima del serpentín de calentamiento. La acumulación
continúa y, eventualmente, puede hacer que las
melazas se cuarteen y se vayan depositando en el fondo
del tanque. El proceso continuará en tanto que
el serpentín de vapor y las melazas estén
en contacto directo. Esta acumulación también
afecta a los controles termostáticos y hace que
el suministro de vapor se mantenga en marcha más
tiempo del debido, lo que empeora más si cabe
la situación. No cabe duda de que el uso de vapor
calienta las melazas, pero destruye parte del producto
y, al crear azúcar carbonizado en el tanque,
hará necesaria la limpieza del tanque a intervalos
regulares para mantener el sistema en funcionamiento.
La acumulación de material puede bloquear las
salidas del tanque hacia las bombas medidoras y dicho
material tiene la suficiente dureza como para dañar
también las bombas.
El
vapor puede usarse por medio de un buen termointercambiador
para calentar una fuente de abastecimiento de agua que
puede, a su vez, usarse sin problemas para calentar
las melazas. Un serpentín de agua caliente del
tamaño adecuado, usado conjuntamente con un tanque
de servicio bien aislado, es la mejor forma de garantizar
un correcto suministro de melazas, a una temperatura
constante, a la planta de granulación.
El sistema de tuberías desde el tanque hasta
los acondicionadores debe estar calorifugado y, si se
trata de una tubería
muy larga, debe ser calentado por tramos. Para este
calentamiento debe evitarse el uso de vapor, pues produciría
una acumulación de melazas carbonizadas dentro
de los tubos. Esto impediría el flujo de las
melazas y acabaría por bloquear el tubo por completo,
lo que obligaría a sus sustitución. La
forma preferible para calentar las tuberías de
melazas es usar cinta calefactora eléctrica de
autorregulación, junto con aislamiento, y la
temperatura no debe exceder de 20°C. El aislante
para una tubería de 50 mm no debe ser inferior
a 25 mm de lana mineral o su equivalente.
Cuando se toman decisiones acerca
del calentamiento de melazas, es importante observar
que las melazas de un tanque de servicio adecuadamente
calentado siempre se mantendrán estables, serán
fáciles de bombear a una tasa constante y serán
absorbidas más rápidamente por la harina
a la que se añaden. Puesto que al menos el 80%
de las melazas que se usan en una fábrica son
para la fabricación de piensos granulados, puede
considerarse como la primera etapa del proceso de acondicionamiento,
porque las melazas calientes aumentarán la temperatura
de la harina a la que se añaden.
Dado que el calor específico
de las melazas es la mitad que el del agua, el calor
necesario para aumentar la temperatura de un peso determinado
en una cantidad igual es también la mitad. El
calor específico del agua es 1,00, las grasas
y aceites vegetales varían de 0,5 a 0,6 y las
melazas 0,5. Dado que las grasas tienen que mantenerse
a temperaturas más altas que las melazas para
que puedan usarse en las fábricas, el costo de
calentar las melazas es considerablemente inferior.
TANQUES DE SERVICIO
El tanque de servicio de melazas de
las fábricas tiene una función central
consistente en proporcionar un suministro de melazas
calientes a una temperatura constante controlada, con
el fin de dar respuesta a la máxima cantidad
de utilización en momentos de producción
punta.
El parámetro normal para un
tanque de servicio es que su capacidad debe estar en
torno a las cuatro horas de uso total en momentos de
máxima demanda. Esto garantizará que el
sistema de calentamiento del tanque mantenga las melazas
a una temperatura constante para asegurar la estabilidad
de uso y acondicionamiento.
El tanque debe estar situado en el
piso de la granuladora o en el piso inferior y el espacio
disponible será el que determine su forma y dimensiones.
En algunas fábricas es frecuente el uso de tanques
circulares, pero, por razones de optimización
del espacio, también es frecuente el uso de tanques
rectangulares o cuadrados. Estos últimos tanques,
sin embargo, necesitan ser reforzados internamente,
ya que hay 714 litros en una tonelada de melazas. Es
preferible que los tanques estén emplazados sobre
una armadura o estructura baja para facilitar el flujo
de las melazas a las bombas medidoras, que deben estar
situadas lo más cerca posible del tanque y conectadas
a él por medio de unas bocas de salida de 50
mm con válvulas.

La lista siguiente de requerimientos es esencial para
los tanques de servicio:
(1) Completamente cubiertos con tapas
adecuadas que permitan el acceso para limpieza y para
el mantenimiento del control de nivel.
(2) Estar provistos de un respiradero
de cuello de cisne.
(3) Estar bien aislados para mantener
la temperatura de las melazas.
(4) Provistos de controles termostáticos
para asegurar que la temperatura de las melazas no sobrepasa
los 40° C.
(5) Tubo de llenado de 100 mm que entre
por el lateral del tanque, enfrente y por encima de
los controles de nivel.
(6) Los controles de nivel han de establecerse
de forma que garanticen que las posiciones alta y baja
no alteran el nivel de las melazas en más de
120/125 mm. Este impide la entrada de melazas frías
que puede afectar gravemente la estabilidad global de
la temperatura.
(7) Proveer un sistema adecuado de
control de desbordamiento que se ajuste a las condiciones
del local, así como un sistema de alarma en la
sala principal de control para avisar de desbordamiento
o tanque vacío.
(8) Instalar un termómetro en
un lugar adecuado en el que pueda verse fácilmente
y alejado del serpentín de calentamiento. Una
posición conveniente puede ser a mitad de camino
entre el fondo del tanque y el nivel superior de las
melazas.
El tanque de servicio para las melazas
debe vaciarse para practicar una inspección interior
al menos cada 2/3 años y, en caso preciso, debe
limpiarse.
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