February 26, 2021
*Este texto es un extracto modificado del trabajo original titulado "Análisis de la eficiencia operacional y energética del proceso de producción de azúcar crudo en la UEB Central Azucarero Industrial Jesús Rabí" elaborado por estudiantes de Ingeniería Química de la Universidad de Matanzas
La sacarosa o azúcar común es el edulcorante más utilizado en el mundo industrializado en la preparación de alimentos y bebidas. Generalmente se extrae de la caña de azúcar, de la remolacha o del maíz y luego es purificada y cristalizada. Los niveles de consumo per cápita de azúcar en la mayoría de los países de la región se ubican entre 30 y 50 kilogramos al año, lo que representa del 13 al 21 por ciento de la ingesta calórica diaria de las personas, lo que contribuye significativamente al aporte de energía en la dieta de la población Latinoamericana y del Caribe.
La competencia entre los países productores y exportadores de azúcar, así como la presión que ejercen los sustitutos del azúcar, son factores que obligan a la industria azucarera de la región, a mejorar sus niveles de competitividad, para mantenerse en un mercado global y no depender de acuerdos preferenciales que pudieran verse en peligro por las tendencias a la liberación.
En la actualidad la economía cubana se ha visto afectada por el recrudecimiento del bloqueo económico impuesto por los Estados Unidos y la situación sanitaria mundial con la aparición de la pandemia Covid-19 desde finales de diciembre del 2019. A pesar del escenario poco alentador; en los últimos años ha sido de interés especial para el país reanimar la industria azucarera, fortaleciendo la elaboración de un azúcar crudo y refino acorde a las más altas especificaciones del mercado internacional.
En un escenario poco alentador para la producción y las exportaciones, la industria azucarera cubana está pugnando desde hace varios años por el aprovechamiento integral de la caña de azúcar, incluido su potencial energético. Los productos derivados de su procesamiento permitirán el desarrollo de diversas materias primas y nuevos productos de importancia trascendental para la ganadería y las industrias alimentarias, ligera, química, farmacéutica, microbiológica y otras. Hay que señalar, sin embargo, que, por el momento, los productos derivados de la propia sacarosa aún no compiten con los derivados de la petroquímica.
Uno de los centrales azucareros más influyentes en el aporte a la economía de la provincia de Matanzas es la UEB Central Azucarero Jesús Rabí. La actual Unidad Empresarial de Base, antes llamada Doña Facunda en 1874 y posteriormente Porfuerza, ubicada en la parte Sur del Municipio de Calimete en la Provincia de Matanzas se crea en el año 2012 a partir de la necesidad de fortalecer organizativa y productivamente el área industrial; se encarga del procesamiento de la caña de azúcar para la fabricación de azúcar crudo con una capacidad de molida de 3750 t/día, y de la producción de energía y derivados para satisfacer las necesidades del mercado interno y la exportación. A la misma tributan materia prima 15 unidades productoras mayoritariamente a partir de cosecha mecanizada con equipos de nueva tecnología, incidiendo en el incremento de la calidad.
¿Cómo se produce el azúcar de caña?
El proceso de producción cuenta con varias etapas como: Molienda, Purificación, Concentración y Cristalización, además de la etapa de Generación de Vapor.
¿Es eficiente el proceso de producción de azúcar crudo en la UEB Central Azucarero Industrial Jesús Rabí?
A esta pregunta intentaron dar respuesta Ana Karla González Salgado, Julio César Peña Morales, Julio César Quintana Alfonso, Marian de la C. Barrios Ceballos y Claudia Aurora García Leyva, estudiantes de Ingeniería Química de la Universidad de Matanzas, en el trabajo titulado “Análisis de la eficiencia operacional y energética del proceso de producción de azúcar crudo en la UEB Central Azucarero Industrial Jesús Rabí”. Si se realizan balances de masa y energía se podrá dar respuesta a este problema. La industria azucarera ha trazado dentro de su programa energético la necesidad de hacer un uso más racional y eficiente de la energía para el logro del autoabastecimiento energético de todas sus dependencias.
Un central correctamente balanceado energéticamente se caracteriza por:
• El bagazo de la molida alcanza para el procesamiento industrial y se produce un sobrante para las paradas y arrancadas.
• Se genera toda la energía eléctrica necesaria para el consumo propio del central y un sobrante que puede entregarse a plantas de derivados y venderse al Sistema Energético Nacional.
• Se recupera el vapor condensado en un gran número de equipos tecnológicos, siendo suficiente para las calderas.
• No hay sobrantes de vapor a la atmósfera.
El control de la producción se realiza en los laboratorios de los ingenios mediante la contabilidad azucarera, dichos laboratorios deben realizar no solo la determinación analítica sino también el control de las materias primas, de los productos y materiales en proceso y la eficiencia del proceso productivo. Actualmente se emplean programas informáticos, en los cuales todos los cálculos se realizan solo introduciendo los datos necesarios del proceso, en el caso de los balances de masa.
A través de los balances de materiales el tecnólogo puede analizar los flujos de entrada y salida de cada etapa, así como las características de estos en cuanto a porcentaje de sólidos totales y porcentaje de cantidad de sacarosa entre otros, de esta manera es posible conocer las causas de deficiencias dentro de la fábrica, incluso compararla con otra.
Los balances de masa y energía contribuyen de manera eficiente a la determinación de las cantidades de materiales necesarios, a su influencia en el comportamiento productivo, a la comprensión integral del proceso, así como al máximo aprovechamiento de las materias primas y de la energía. En los centrales azucareros es un imperativo tener un control estricto de la composición de las materias primas y los productos en las diferentes áreas y emplear eficientemente el agua y la energía, entre otros aspectos. El proceso de fabricación de azúcar es sensible a las condiciones termodinámicas (temperatura, presión, entre otros parámetros), donde se corre el riesgo de inversión de sacarosa, de destrucción de cristales, del mal agotamiento de las mieles, entre otros problemas que pueden evitarse decisiones operacionales fundamentadas con balances de masa y energía.
¿Qué resultados se obtuvieron?
Al realizarse los balances de masa se obtuvo que el porcentaje de extracción de cantidad de sacarosa en los molinos es más bajo que el establecido (90 % a 95 %), lo que representa que se pierde gran cantidad de sacarosa en la molida, además existen pérdidas considerables en el residuo leñoso debido a la inestabilidad de la temperatura y del flujo de agua inyectado en la salida del cuarto molino.
El rendimiento de azúcar en caña calculado se encuentra dentro del rango normado por el central de un 10 % al 12 % y según datos encontrados en la literatura, el rendimiento debe ser mayor que un 10 % dependiendo de la materia prima, lo que indica que el central opera eficientemente.
La realización de los balances de energía también demostró que el vapor de escape producido por los equipos primarios es insuficiente para satisfacer la demanda de las necesidades tecnológicas. A pesar de esto se puede plantear que el central se encuentra balanceado energéticamente, puesto que según el análisis efectuado es necesario pasar un 16,15 % de vapor, el cual es menor del 25 %. Aunque sea pequeño este porcentaje, es necesario disminuir la cantidad de vapor que se pasa por la reductora pues esto implica desaprovechar vapor directo, cuando esta cantidad se puede utilizar en la generación de energía eléctrica. Para ello, los estudiantes concluyeron con dos propuestas de variantes en la configuración energética, auxiliados en la literatura.
Esta investigación es otra muestra de las potencialidades de nuestras universidades en cuanto a resolver problemas determinantes de nuestra economía, y de cómo la química puede impactar los más disímiles renglones de la producción. Trabajos como este, concebidos en el seno de las aulas universitarias, no deben quedarse solo como ejercicios docentes, deben llegar a oídos de quienes tienen poder de decisión. Encuentro con la Química seguirá dando voz a los jóvenes químicos cubanos.
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