INTRODUCCION
Tan esencial ha resultado, que es la
necesidad de satisfacer sus crecientes demandas de combustible lo que lleva,
como hilo conductor, a través del empleo de sistemas de mayor eficacia
energética, a la transformación de la tecnología, la elevación de los
rendimientos, la obtención de azúcar de mayor calidad, la gran industria y la
propia revolución industrial cubana.
Actualmente la producción azucarera conserva un real papel en la economía cubana y la producción y uso de la energía a ella asociada resulta, cada vez más, cuestión del mayor interés y atención, por cuanto sus posibilidades la hacen elemento de enorme atractivo en el propósito de resolver el déficit energético nacional, diversificar la producción azucarera y favorecer su viabilidad económica.
DE
Hasta finales del siglo XVIII los bosques
constituyeron motivo de justificado orgullo para los cubanos; era Cuba un monte
intrincado de maderas preciosas.
El aparato Roth perfeccionaba el Howard y
evaporaba a 62
En la tercera década del siglo XIX la firma Derosné-Cail desarrolló un aparato continuo de evaporación al vacío, que se instala por primera vez en una fábrica de azúcar de caña en Guadalupe.
En 1841 el hacendado cubano Wenceslao de
Villaurrutia instala en su ingenio “
El nuevo sistema permite no sólo alcanzar
mayores rendimientos, sino que posibilita producir azúcar de superior calidad y
muy pronto en las cotizaciones de azúcares apareció un nuevo precio, el más
alto, dado al “blanco del Tren Derosné”.
Y es así que, la búsqueda de la mayor
efectividad energética, conduce a la que José Luis Casaseca denominó
Resulta obligado establecer, por tanto,
como PRIMERA PREMISA que EL PRINCIPAL PROPOSITO DE
El azúcar la sintetiza la caña en el campo y se recupera en el ingenio, pero la caña de azúcar tiene tal capacidad de captar energía que es la única materia prima capaz de aportar el combustible para su procesamiento y brindar, además, un margen adicional de energía para diferentes propósitos.
A esto se reúnen las peculiaridades de la tecnología de producción de azúcar, que permiten un empleo integral del potencial energético de su combustible, lo cual puede cuantificarse si comparamos el nivel de utilización de la energía del combustible en una Central Termoeléctrica y en un Central Azucarero.
Una Central Termoeléctrica, de la mayor
eficiencia, con un índice de consumo de
En electricidad:
Pierde a la atmósfera y en la condensación:
Esto significa un 37,2 % de aprovechamiento de la energía.
Un Central Azucarero de los construidos entre 1980 y 1983 con una cantidad de bagazo equivalente a esos 220 gramos:
Convierte en energía para el proceso y en
electricidad:
Pierde por radicación y a la atmósfera:
Lo que representa el 76 % de aprovechamiento de su combustible.
Esta ventaja parte de la posibilidad del central azucarero de emplear tanto la energía mecánica del vapor en turbinas motrices, y generadores eléctricos como su energía calorífica en la fabricación del azúcar.
Tal consideración nos lleva a plantear como
SEGUNDA PREMISA que EL COMBUSTIBLE FUNDAMENTAL DE
Es éste el combustible que va con la caña al ingenio, que no requiere ser transportado, sobre el que se tiene amplia experiencia de utilización, manipulación y almacenamiento, y para el cual existen ya las instalaciones en el ingenio.
DE LOS OBJETIVOS
Consecuentemente EL PRIMER OBJETIVO EN
· Elimina la utilización de otros combustibles en el ingenio: leña, petróleo, etc.
· Es fuente de combustible para otros propósitos: producciones derivadas, transporte, consumo doméstico, etc.
· Resulta materia prima para: papel, tableros, etc.
· Constituye combustible para la potencial generación eléctrica adicional.
Y PORQUE SIN BAGAZO NO HAY VAPOR NI PARA FABRICAR EL AZUCAR NI PARA GENERAR ELECTRICIDAD.
Ahora bien, para lograr este objetivo hay dos vías:
I.
EL INCREMENTO DE
II. EL INCREMENTO DE
En ambas líneas el primer problema con que nos enfrentamos es la frecuente ausencia de todos los elementos de medición que posibiliten una operación efectiva y el conocimiento de los valores reales de consumo, generación, eficiencia, etc. Éstos se determinan muchas veces sobre la base de balances de relativa precisión, cuestión que demanda atención priorizada.
I. DEL INCREMENTO DE
Es esta la vía que aporta el mayor volumen de bagazo sobrante por peso de inversión, pero además, al disminuir la necesidad de vapor para la fabricación de azúcar, se reduce consecuentemente la cantidad de calderas y otros equipos para su generación, lo que significa menores costos operacionales y de inversión, menos fuerza de trabajo, y más bajos requerimientos energéticos intrínsecos.
Para incrementar la eficacia del empleo del vapor para fabricar el azúcar se precisa accionar sobre:
1)
El esquema energético en el área
de fabricación.
2) Los parámetros tecnológicos del proceso.
1) El esquema energético de la
fábrica
Los puntos de consumo de vapor en la fábrica de azúcar son los calentadores, los evaporadores y los tachos. Pero el centro del esquema energético está en el evaporador y de lo que se trata es de convertirlo de consumidor pasivo en regenerador de vapor para otros usos.
Un esquema convencional, basado en un
cuádruple efecto sin extracciones, implica niveles de insumo de vapor:
·
En el cuádruple: 220-
·
En los calentadores: 150 Kg de vapor/t de caña
·
En los tachos:
150-180 Kg de vapor/t de caña
de donde resulta un índice total de consumo
entre 520 y
Pero
no constituye ninguna novedad técnica que estas cifras pueden reducirse
hasta 420-
2) La disciplina de operación en la fábrica
En la búsqueda de mayor eficacia en el empleo del vapor hay que considerar el ingenio como un sistema, donde la precisión y el rigor en el proceso tecnológico resultan complemento esencial y que, dependiente principalmente de factores subjetivos, precisa tanto de una labor didáctica como de supervisión sistemática.
Los elementos de mayor significación pueden
identificarse como:
ç El empleo máximo de los condensados.
ç
La concentración (el Brix) de la
meladura que sale del evaporador, recordemos que en el evaporador con
ç El Brix de las mieles intermedias, a las que se les añade agua para su mezcla, que debe ser después evaporada en el tacho con vapor (en relación 1:1).
Tan solo
Una vez alcanzadas las condiciones de
insumir, como promedio nacional, en el entorno de
Tal es el caso del empleo de evaporadores de película descendente, ascendente y evaporadores con calandrias externas, equipos que posibilitan mayores diferenciales de temperatura y mejores coeficientes de transferencia de calor.
También el empleo de tachos continuos, que uniformen la demanda de vapor, erradicando los picos desestabilizadores y los termo y turbo compresores, son posibilidades reales, en una segunda etapa.
II. DEL INCREMENTO DE
a) Acerca de la reducción de las pérdidas de calor en las calderas
Las pérdidas más significativas de energía
en las calderas se localizan en el CALOR QUE ESCAPA POR
Para reducir estas pérdidas los elementos más utilizados son el economizador que emplea ese calor residual para elevar la temperatura del agua de alimentación a la caldera y el calentador de aire, que hace lo mismo con el aire requerido para la combustión; son instalaciones sencillas, conocidas y de fácil fabricación.
Ambos elementos son partes convencionales de las nuevas calderas, la acción debe ser pues priorizar la generalización de su instalación a todas las estaciones de generación de vapor en la industria azucarera.
Es aceptado que es posible elevar un punto
en eficiencia de la caldera por cada 14
La dirección de la acción en este fin está en reducir la cantidad de aire en exceso necesario para la combustión.
Así, del sistema original, de principio de siglo, de combustión en pila, hasta el sistema más novedoso y eficaz de combustión en suspensión, la evolución es la siguiente:
¨
En el sistema de Combustión en
Pila el aire en exceso es del 60 - 100 %.
¨ La combustión en suspensión – torbellino vertical, horizontal, en capa – se logra con un 30 % de exceso de aire, asegurando combustionar las partículas de bagazo de todo tamaño.
Se ha comprobado que por cada unidad que se eleve la eficiencia de la caldera se alcanza una economía de 1.5 unidades de porciento de bagazo sobrante; así cuantificando el potencial que significa el incremento de la eficiencia en la generación de vapor, vale decir que,
si la
eficiencia total de generación de vapor de los ingenios cubanos se elevara tan
solo en 10 unidades, sería posible disponer de un 15 % más de bagazo sobrante,
lo que en la campaña de referencia de 35 millones de toneladas de caña,
significaría un sobrante adicional por este concepto de 1,47 millones de
toneladas de bagazo, equivalente a 272 500 toneladas de petróleo.
b) De la manipulación y el almacenamiento del bagazo
Al hablar de eficiencia de generación y de disponibilidad de bagazo sobrante, resulta indispensable incluir el aspecto que tal vez ha recibido menos atención en los estudios de la energética azucarera, es lo referido al almacenamiento, compactación y suministro efectivo y estable del bagazo.
La práctica diaria evidencia la imposibilidad de lograr una eficiente generación de vapor y mucho menos una efectiva operación de fabricación de azúcar sin la garantía de la alimentación de bagazo estable y en la cantidad requerida.
Como comparación curiosa, en las plantas energéticas que emplean carbón como combustible el 30 % del costo total de la instalación corresponde a los sistemas de manipulación, almacenaje y alimentación del carbón.
La eliminación del empleo de otros combustibles para enfrentar las fluctuaciones de la operación del ingenio y sus pruebas y arrancada, exige que cada fábrica disponga de su área de almacenamiento y de las instalaciones para compactar y descompactar el bagazo, unido a sistemas simples y confiables de alimentación de bagazo a las calderas.
Una vez rescatados y consolidados estos sistemas convencionales de manipulación del bagazo, sería el tiempo de aplicar variantes más complejas y de mayor efectividad para el almacenamiento y dosificación del bagazo a las calderas, como son los silos, utilizados extensamente en Australia.
La clasificación y la uniformidad del tamaño de la partícula de bagazo y el quemador de sólidos, son también opciones interesantes en una segunda etapa, en razón que introducen nuevas exigencias, consumos energéticos adicionales, requieren perfeccionamiento todavía y sobre todo porque sus beneficios potenciales resultarían anulados si antes no se resolvieran los problemas básicos señalados, que tienen un mayor efecto a corto plazo y que no precisan de experimentación o desarrollo previo alguno.
c) Del secado del bagazo
Como señalamos, el secado del bagazo constituye un importante elemento adicional en la búsqueda de mayores volúmenes de bagazo sobrante.
En Cuba ya existen, comprobados en la práctica e inclusive comercializados en otros países, dos sistemas de secado del bagazo integral, tal cual sale del molino, uno neumático y otro rotatorio, que utilizan ambos el calor sensible de los gases de escape de las calderas, reduciendo así, aún más, las pérdidas por esa vía.
Si
redujéramos la humedad del bagazo de 50 % a 38 % esta diferencia significa
elevar el bagazo sobrante en un 9 %
adicional; este ahorro resulta de reducir en 100
EL SEGUNDO OBJETIVO EN
Esto es posible en razón de que las 4 500 Kcal/kg. de azúcar que consume un ingenio productor de azúcar de caña, entre 2 600 y 2 800 Kcal se requieren como energía calorífica en el proceso y solo 360-400 Kcal se necesitan como energía mecánica.
De aquí la factibilidad de Co-GENERAR, es decir, de que no menos del 90 % del vapor que se emplee en fabricar el azúcar pase previamente a través del turbo generador, para utilizarla energía mecánica en producir electricidad y posteriormente este vapor entregue su energía calorífica en el proceso de fabricación de azúcar.
La eficacia de esta operación radica en que por el turbo pase el vapor necesario para la fabricación, ni más ni menos. Si es más se pierde el 70 % del valor energético y si es menos se desaprovecharía la posibilidad de convertirlo en energía eléctrica.
Al abordar este tópico surge como cuestión obligada lo referido a la presión más apropiada de generación.
No hay dudas que al generar con vapor de mayor presión se obtiene un índice de eficiencia de conversión superior, pero en esta consideración tienen obligatoriamente que intervenir factores de orden no solo técnico-cuantitativo, sino económicos, de factibilidad operacional, de correspondencia con el proceso azucarero y de oportunidad.
Veamos como se
comporta la eficacia de generación eléctrica para diferentes presiones del
vapor:
|
A 250 lb/pulg2 : |
|
|
A 400 lb/pulg2 : |
|
|
A 600 lb/pulg2 : |
|
|
A 800 lb/pulg2 : |
|
|
A 1 200 lb/pulg2
: |
|
Esto no
significa que el empleo de presiones de 800 ó
DE LAS OTRAS OPCIONES Y LAS OTRAS FUENTES
a) Los residuos de la cosecha
Constituyen también un potencial apreciable, cuya materialización requiere aún resolver problemas técnicos, siempre con un enfoque sistémico, para que pueda contribuir a enriquecer la oferta energética de la agroindustria azucarera.
El volumen total de este material puede colocarse en el entorno de los 2,2 millones de toneladas equivalentes a 0,7 millones de t de petróleo (en una zafra-referencia de 35 millones de toneladas de caña) distribuido, en el caso de Cuba, en 800 puntos, que son los centros de limpieza en seco.
Su marco se localiza hoy en su empleo como combustible en las comunidades, para servicios sociales y para uso doméstico, empacada o briqueteada. En la industria será el aporte futuro de combustible adicional en las producciones derivadas, en la generación eléctrica en el período de zafra, siempre una vez alcanzado el máximo de bagazo sobrante. Sin olvidar la potencial competencia, en razón de que los residuos de la cosecha constituyen también fuente de alimento animal.
b) Biogas
Los residuos
líquidos de los ingenios pueden aportar
El potencial total de esta vía en Cuba se ubica en los 50
millones de m3 por año-zafra, equivalentes a 26 650 t de petróleo.
La gasificación de la biomasa cañera, las turbinas de gas, etc., requieren, por supuesto, de atención en el esfuerzo en la solución de los problemas energéticos de cualquier país, a partir de la industria azucarera.
Es evidente que si bien la agroindustria azucarera constituye factor de notable peso en el desarrollo y consolidación de una sólida estructura energética nacional, la dimensión de su aporte dependerá de una estrategia acertada que asegure la plena expresión de su potencial.
Tal es el reto.
TABLA No.1
EQUIVALENCIAS MÁS EMPLEADAS
|
|
= 10
000 Kcal |
|
|
= 1
850 Kcal |
|
|
= 3
200 Kcal |
|
|
= 5
320 Kcal |
|
1 Kcal |
= 4,3 Kjoule |
TABLA No.2
De
Ø Residuos que quedan en el
campo.......................................
Ø Residuos separados en la estación de limpieza...................
Ø Residuos que van al Central con la
caña..............................
Ø Caña que llega al
Central......................................................
Fuente: Manual de los Derivados de
TABLA No.3
PRODUCTOS DE
Agua.
Cachaza.........................
Miel.................................
Azúcar.
Bagazo.
Fuente: Manual de los Derivados de
TABLA No.4
EVOLUCION DE
|
|
1959 |
1990 |
|
Fábricas de
Azúcar |
159 |
156 |
|
Con Plantas
Eléctricas |
119 |
150 |
|
Potencia
Instalada (MW) |
317 |
726 |
|
Energía
Eléctrica Generada (GW-h) |
390 |
1 262 |
Fuente: Valdés, Antonio: Conferencia Mundial de
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