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MINISTERIO DE ECONOMIA Y PLANIFICACION
INSPECCION ESTATAL ENERGETICA
MANUAL DE CALCULO RAPIDO
PARA LA
INDUSTRIA AZUCARERA
En 1970 la Organización Internacional del Azúcar adoptó como símbolo del azúcar natural el que se muestra en esta página
ELABORADOYCOMPILADOPOR: PEDRORODRIGUEZ ECHEMENDIA INGENIERO TERMOENERGETICO INSPECTOR ESTATAL DE ENERGIA
INDICE
- Variables y parámetros para el cálculo del consumo de vapor
- Factores que influyen en la eficiencia térmica de un central azucarero
- la realización de una auditoría energética a la industria azucarera - Guía cualitativa de inspección sin utilizar medios de medición para
- Política energética
- Cultura de producción y disciplina tecnológica
- Preparación de la caña y molienda
- y economía del condensado. Recuperación, utilización de la energía secundaria
- Generación de vapor y distribución
- Utilización de la energía eléctrica.
- Iluminación ..
- Utilización del combustible
- Aceites y grasas de uso industrial
- Aprovechamiento de otras fuentes de energía
- Climatización y refrigeración
- Medición y control automático
- Casa de calderas
- Consumo y ahorro de agua
- Estimulación moral y material
- Hornos de cal
- Fórmulas generales
- el calentador o calentadores - Consumo de vapor para el calentamiento del guarapo en
- Consumo de vapor en el primer evaporador de múltiples efectos
- Consumo de vapor en los tachos
- Consumo de vapor en las turbinas
- Consumo de vapor de las máquinas reciprocantes
- Consumo de vapor en los eyectores
- calentamiento de las melazas almacenadas - Consumo de calor y/o vapor necesario para el
- Cálculo de la temperatura de salida del condensado de cada evaporador
- Cálculo de la cantidad de vapor saturado que se produce por revaporización
- Cálculo de la cantidad posible de números de efectos del múltiple
- Eficiencia del área de evaporación
- Cantidad de agua necesaria en el condensador
- Cantidad de vapor que va al condensador
- Apuntes generales - Generales - Preparación de la caña - Calentadores - Evaporadores
- Tachos
- Generadores de vapor
- Turbinas de vapor
- Máquinas de vapor
- Consumos de vapor
- Pérdidas de vapor
- Energía eléctrica
- Consumo de calor
- Requerimientos de agua
- equipos para ingenios que producen azúcar crudo en Cuba - Indices energéticos de capacidades de algunos
- Consumo de diesel en las plantaciones cañeras
- Características de los residuos cañeros
- Composición aproximada de la caña de azúcar
- Composición de la caña de azúcar y de los sólidos del jugo
- Productos y cantidades que se obtienen por cada
- toneladas métricas de caña procesada
- Peso de un saco de azúcar
- Cuadro comparativo de pérdidas por días de caña cortada hasta ser molida
- según el tipo de arreglo existente en el área de evaporación - Cantidad de vapor aproximado que va al condensador
- Superficie calórica necesaria en aparatos evaporadores
- Temperatura de ebullición de las meladuras según su concentración
- al primer vaso, en un múltiple efecto - Pérdida de calor por radiación en % del vapor dado
- Punto de ebullición del agua al vacío
- superficie calórica por cada 100 @ de guarapo o caña - Capacidad de los evaporadores en pies cuadradros de
- colado o hierro maleable sin protección en los evaporadores - Pérdidas por radiación por pies cuadrados en hierro
- Pérdidas de calor en los evaporadores, siendo
- las pérdidas con una superficie no aislada
- Composición de las masas cocidas y mieles, en el caso de tres masas cocidas
- Consumo de vapor en tachos
- Pérdidas térmicas por metro lineal de tubería sin aislamiento
- Eficiencia termodinámica de las máquinas de vapor
- Eficiencia termodinámica de equipos accionados con vapor
- Eficiencia termodinámica para turbinas
- Eficiencias termodinámicas típicas de turbinas para su comparación
- Eficiencia para turbinas de más de 10 MW
- Valor combustible del bagazo según su humedad
- Pérdida de combustible según el por ciento de CO 2 en los gases de salida de la caldera
- Pérdida en los gases de chimenea según temperatura de salida
- Determinación del índice de generación (kg de vapor/kg de bagazo)
- Tabla de eficiencia de las calderas según el tipo instalada
- Gráfico del generador de vapor tipo RETO
- Gráfico del generador de vapor Alemán
- Gráfico del generador de vapor tipo RETAL
- Datos comparativos entre la caldera original alemana y la caldera retal
- antes y después de la remodelación - Parámetros obtenidos durante las pruebas y cálculos para la caldera alemana
- Caldera reto (datos mecánicos)
- Datos termoenergéticos caldera reto
- Superficies de transferencia y volúmenes de la caldera reto...................................................
- Requerimiento de energía para proceso convencional(cuádruple con vapor cell)
- temperaturas convencionales vs. los de alta presión - Comparación entre centrales que utilizan presiones y
- Distribución de la energía en producción de azúcar de caña
- Consumo de energía en las centrífugas
- Comportamiento de indicadores energéticos en el MINAZ - Consumo de portadores energéticos - Indicadores energéticos - Consumo de energéticos (t/t azúcar producida) - Generación y consumo de electricidad - Consumo de fuel oil (índices) - Consumo de leña
- Estadística Azucarera Mundial - Países mayores consumidores de azúcar centrifugada - Países mayores productores de azúcar centrifugada
- Países mayores exportadores de azúcar centrifugada
- Países mayores importadores de azúcar centrifugada
- Países mayores exportadores de azúcar blanca
- Países a quien tradicionalmente Cuba exporta más azúcar
- Países mayores consumidores de azúcar per capita
- Países mayores importadoras de azúcar blanca
- Precios del azúcar crudo en el mercado mundial
- Producción de azúcar de Cuba
- Consumo per capita mundial de azúcar
- Producción mundial de azúcar
- Producción de azúcar blanca de Cuba
- Exportaciones de azúcar de Cuba
INTRODUCCION
En 1993 el Comite Ejecutivo del Consejo de Ministro de Cuba aprobó el Programa de Desarrollo de las Fuentes Nacionales de Energía , elaborado con la decisiva participación de cientos de especialistas de todo el país, a partir de la experiencia acumulada a lo largo de diez años de trabajo coordinado por la Comisión Nacional de Energía, que presidio al Grupo de Organismos encargados de dicha elaboración. La Asamblea Nacional del Poder popular aprobó su contenido, acordando mantener periódicamente la comprobación de sus avances.
El Programa distinguió la Agroindustria Azucarera como la tercera fuente energética del país, destancándose su estrecha vinculación con la generación de electricidad a partir de la biomasa cañera empleada eficientemente.
La Inspección Estatal Energética atendió desde su misma creación lo relacionado con la producción y el consumo de energía en los ingenios cubanos por resultar la zafra la actividad económica mayor consumidora de energía del país, la nueva connotación electroenergética evidenciada por el Programa dio lugar a una ampliación e intensificación del trabajo de los inspectores en dichas fabricas, lo que incrementa la necesidad de pertrecharlos con nuevas herramientas que apoyen la caracterización energética en ellas y permitan identificar oportunidades para elevar la eficiencia obtenida en la gestión de los portadores de energía.
El presente Manual de Cálculos Rápidos, surgido de la paciente revisión, recopilación, selección y condensación de artículos y trabajos presentados en revistas y libros especializados en temas azucareros y complementado con resultados e ideas que proceden de investigaciones desarrolladas sobre la energética azucarera durante los últimos años, fue concebido para que constituya un material de referencia y consulta en ese campo para los Inspectores Estatales Energéticos de todo el país en la esfera energética.
La complejidad intrínseca de la temática que aborda, unida a la propia dinámica energética en los ingenios y la diversidad de sus características, hacen previsible y necesario un proceso de actualización permanente en el que un elemento enriquecedor insustituible será sin dudas el planteamiento de las criticas, sugerencias y nuevos requerimientos de los inspectores durante la confrontación del Manual con las exigencias del trabajo diario, como nuevas ideas y necesidades que seguramente surgirán a lo largo del tiempo, así como al desarrollo científico-técnico.
Por estar íntimamente convencidos de que la vida será mucho mas rica que el pensamiento mas audaz, se solicita esa corriente renovadora que se originará en los propios usuarios del Manual y a todos los que de una u otra forma lo apliquen a la energética azucarera, que constituye la primera fuente nacional de energía renovable del país, capaz de iniciar el tránsito hacia la Energética Sustentable.
De todos es conocido la importancia de realizar el balance de vapor a un central azucarero, una vez confeccionado, podemos conocer cual es la mínima cantidad de caña que debe llegar al ingenio para
VARIABLES Y PARAMETROS PARA EL CALCULO DEL CONSUMO DE VAPOR
Para el cálculo del consumo de vapor de los diferentes equipos que intervienen en el proceso de fabricación del azúcar de caña en un central azucarero, se requiere establecer previamente las variables y parámetros que son necesarios medir y/o determinar. Estos son los siguientes;
- Máquinas de vapor y bombas de vacío
.presión de entrada y de salida del vapor .r/min de la maquina .carrera del pistón .área efectiva del pistón .presión media efectiva a partir de los diagramas indicadores o por cálculo
.presión de entrada y de salida del vapor .temperatura de entrada y de salida del vapor .kW producido en la unidad hora
.número de carreras dobles por pistón y por minuto .carrera del pistón .diámetro del pistón .presión de admisión .peso específico del vapor a la presión de admisión
.presión del vapor a la salida del generador de vapor .temperatura del vapor a la salida del generador de vapor .humedad del bagazo y % de bagazo en caña .superficie total instalada .análisis de los gases de salida .temperatura de los gases de salida
.presión del vapor directo al eyector .volumen específico del vapor a su presión y temperatura .diámetro de estrangulamiento de la tobera de la primera y segunda etapa
.presión en el colector .temperatura en el colector
.presión del vapor de escape o secundario .temperatura del vapor de escape o secundario .temperatura de entrada del jugo .temperatura de salida del jugo .concentración del jugo alimentado (EBx) .temperatura del condensado .masa de jugo alimentado
.presión del vapor en la calandria .temperatura del vapor de la calandria .presión del vapor en el cuerpo .temperatura del vapor en el cuerpo .temperatura de ebullición .temperatura del jugo alimentado .temperatura del condensado .concentración de entrada al efecto (EBx) .concentración de salida del efecto (EBx) .masa del jugo alimentado al primer efecto o al pre-evaporador
.volumen del material inicial (pie o semilla) .volumen final alcanzado en el tacho .concentración del producto final (EBx) .concentración del producto alimentado (EBx)(miel o meladura) .concentración del producto final (EBx)(masa cocida) .tiempo de operación en cada cochura .temperatura del condensado
-Temperatura del jugo a la salida de los calentadores.
-Brix de la meladura.
-Brix de las masas cocidas.
-Caída de pureza entre las masas cocidas y sus mieles.
-Licuación de mieles.
-Pureza de la semilla.
-Tipo de esquema termoenergético (presiones y temperaturas utilizadas en la generación de vapor, y combinaciones de los motores primarios y esquema calentamiento-evaporación-cocción), de acuerdo al tipo de esquema se tendrá un central productor de energía eléctrica con pocas posibilidades de bagazo sobrante y viceversa (Los mejores esquemas en el mundo dan posibilidades de hasta un 50 % de bagazo sobrante).
-Limpieza periódica de los equipos de intercambio de calor.
-Uso de agua en filtros y centrífugas.
-Programación adecuada del trabajo de los tachos.
-Utililización de vapores vegetales y extracciones.
-Vacío en evaporadores y tachos.
-Insuficiente o ningún aislamiento térmico en tuberías, tanques y aparatos.
-Salideros en tuberías de vapor directo, escape, y tanques y mal funcionamiento en las trampas de vapor.
-Tipo de leña utilizada para combustible: Tiempo después de cortada.
-Características del combustible: composición, temperatura, densidad, etc.
-Humedad del azúcar en los secadores.
-Calidad del azúcar.
-Utilización y temperatura de las aguas dulces.
-En electricidad:
.Energía eléctrica producida y consumida del sistema
.Factor de potencia.
.Utilización del alumbrado artificial y natural.
.Utilización a capacidad óptima de transformadores y motores.
.Vacío en evaporadores y tachos.
.Tipo de sistema de inyección-rechazo utilizado (puede estar presente también el uso del vapor si los equipos motrices son turbinas de vapor).
-Calificación, concientización y estabilidad del personal.
- Se dispone de medidas organizativas, propuestas de aumento, mejora o modificaciones tecnológicas que impliquen un ahorro y uso racional de la
energía Si:^9 No:^9
. En caso afirmativo, cuáles: ........
- Existen documentos de su organismo superior que orienten la implantación de los índices o normas técnicas
de consumo Si:^9 No:^9
- Están establecidas las normas de consumo de electricidad, combustibles, lubricantes, de otros portadores energéticos por renglones de
producción y por equipos específicos Si:^9 No:^9
- Existe en el centro un estudio de la existencia
y ubicación de la energía secundaria Si:^9 No:^9
. Se ha elaborado un programa de su
aprovechamiento Si:^9 No:^9
. En caso afirmativo, cuáles: .........
- Existe en el centro un estudio de la existencia y ubicación para las fuentes nacionales de
energía Si:^9 No:^9
. Se ha elaborado un programa de su
aprovechamiento Si:^9 No:^9
. En caso afirmativo, cuales: ......
- Existe un programa energético Si:^9 No:^9
- Tienen creadas las comisiones de ahorro de
energía Si:^9 No:^9
. Funcionan Si:^9 No:^9
- Tienen establecido los controles periódicos de
los indicadores energéticos Si:^9 No:^9
. Son discutidos en los consejillos diarios Si:^9 No:^9
. Son discutidos en los consejos de dirección Si:^9 No:^9
- Manejan un control y estadística diaria de los
indicadores energéticos Si:^9 No:^9
- Existe un funcionario designado para atender
la actividad energética Si:^9 No:^9
- Se han realizados estudios de las causas fundamentales que ocasionan pérdidas de los
portadores energéticos Si:^9 No:^9
- Se analiza el comportamiento de los índices de
consumo planificados en cada área y actividad Si:^9 No:^9
CULTURA DE PRODUCCION Y DISCIPLINA TECNOLOGICA
- Existe algún documento que establezca la relación y coordinación de las operaciones entre las áreas de generación de vapor-casa de
calderas-planta eléctrica y molinos Si:^9 No:^9
- Existen en los diferentes puestos de trabajo los siguientes documentos:
. Manuales de operación Si:^9 No:^9
. Esquemas tecnológicos Si:^9 No:^9
. Esquemas de sistemas de tuberías Si:^9 No:^9
. Esquemas de control automático Si:^9 No:^9
. Libro de incidencias Si:^9 No:^9
. Libro de mantenimiento Si:^9 No:^9
. Libro de instrucciones especiales Si:^9 No:^9
- Existen medios de comunicación entre las áreas
de producción de la fabrica Si:^9 No:^9
- Se tiene un control estricto de las facturas
de recibo y distribución Si:^9 No:^9
- Se asienta la toma y controles horarios de los parámetros de operación de los equipos en las
diferentes áreas de trabajo Si:^9 No:^9
PREPARACION DE LA CAÑA Y MOLIENDA
- Conocen cual es la molienda que se necesita
para alcanzar el punto de balance energético Si:^9 No:^9
. En caso afirmativo, cúal es __________@/h
- Conocen cual es el potencial de molienda de
diseño Si:^9 No:^9
. En caso afirmativo, cúal es ___________@/h
- Cuál es la norma plan u operacional de molienda para la zafra actual ___________@/h
- Cuál es el promedio real de molienda hasta la fecha para la zafra actual ___________@/h
- Cual es la humedad del bagazo _____%
- Se mide la cantidad de agua de imbibición Si:^9 No:^9 En caso afirmativo: . Cual es la temperatura ___________ . Que cantidad ___________ . Cada que tiempo ___________
- Se mide la temperatura del agua de imbibición Si:^9 No:^9 . Cada que tiempo ___________ . Que tipo de agua se utiliza _____________________
- Cúal es el Brix del guarapo del jugo mezclado ______EBx
- La presión en los molinos es la adecuada Si:^9 No:^9
- Se utiliza surfactante como aditivo al agua
de imbibición Si:^9 No:^9
- Mantienen un promedio estable de molida horario Si:^9 No:^9
- Los parámetros de presión y temperatura del vapor que alimentan las turbinas de los
tándem es la adecuada Si:^9 No:^9
