Determinación experimental del coeficiente de rigidez del bagazo

Experimental determination of bagasse stiffness coefficient

En el artículo se determina experimentalmente el coeficiente de rigidez del bagazo comprimido. Esta propiedad define el comportamiento de la reacción que ejerce el colchón de bagazo a su paso por los molinos de caña de azúcar en el proceso de extracción de los jugos, siendo de importancia para un correcto análisis del funcionamiento y el diseño de los molinos. En la obtención del coeficiente de rigidez se empleó un dispositivo experimental compuesto por un pistón, camisa, prensa hidráulica e instrumentación para el registro de las presiones generadas, y la posición del pistón en función del tiempo. Los factores experimentales tenidos en cuenta en el diseño experimental son: relación de compresión, porcentaje de humedad y grado de fragmentación del bagazo. Se experimentó con un porcentaje de humedad entre el 40% y el 80%, y se alcanzaron relaciones de compresión de hasta 0,06. Se obtuvo un modelo experimental para el coeficiente de rigidez del bagazo donde todos los factores experimentales resultaron estadísticamente significativos. Se concluye que el bagazo se comporta como una fundación elástica muy rígida bajo las condiciones de presión existentes en un molino de caña, con valores del coeficiente de rigidez en el rango de 50 MPa a 20.000 MPa.

Introducción

En un ingenio azucarero los molinos son los encargados de la compresión de la caña de azúcar para la extracción de   su jugo. En su trayecto hacia el molino la caña es preparada por las cuchillas picadoras, que abren las células para facilitar la operación. La caña se muele en un tándem, que consta típicamente de entre cinco y seis molinos, de tres a cuatro mazas o rodillos cada uno. El colchón de caña preparada pasa a través de cada molino y por presión sobre este se le extrae el jugo. Para lograr sustraer la mayor cantidad posible de sacarosa de la caña, al material que sale de cada molino se le adiciona jugo o agua. A la salida del último molino se obtiene el bagazo. Este, con un bajo contenido de sacarosa, se envía a las calderas, donde se utiliza como combustible principal para la producción de vapor. Cada molino está equipado con una turbina accionada con vapor de alta presión o un motor eléctrico, un sistema de transmisión y reductores de velocidad. Las mazas inferiores rotan en posición fija, mientras que la superior se desplaza verticalmente en dependencia del espesor del colchón de caña.

La verdadera distribución de la reacción del colchón de bagazo sobre las mazas de los molinos de caña de azúcar siempre ha sido un interrogante para los investigadores dedicados a perfeccionar el esquema de análisis empleado para esta maquinaria azucarera. Los primeros intentos por comprender la ley de compresión del bagazo y las presiones necesarias para lograrlo fue realizado por Noel Deer con un dispositivo de cilindro-émbolo (Hugott, 1988).