Molinos Fletcher con Mazas de 28''x48'' Tecnología Azucarera Felipe Mejía Correa

El diseño de los molinos de caña ha permanecido relativamente estable por casi dos siglos, manteniendo el principio de aplicar grandes presiones a bajas frecuencias de rotación sobre un colchón de caña con el objetivo de separar el jugo y la fibra que componen la caña [1]. Los molinos están constituidos, básicamente, por cuatro rodillos que son conocidos como mazas, estas reciben los nombres de maza superior, maza cañera, maza bagacera y cuarta maza (MS, MC, MB y CM respectivamente), dos elementos sirven de soporte a los ejes de las mazas (son conocidos como cureñas) y una tolva vertical es usada para alimentar la caña al molino (conocida como chute). Las mazas superior, cañera y bagacera están dispuestas en los vértices de un triángulo imaginario con la MC del lado de la entrada de caña, la MB del lado de la salida de la caña y la MS arriba de las anteriores (figura 1). La extracción de jugo se realiza durante el transito de la caña entre las parejas formadas por las MS-MC y MS-MB. La CM se utiliza para ayudar a alimentar la caña a la pareja MS-MC (por esto también se conoce como maza alimentadora).

Las mazas son cilindros huecos de pared gruesa de acero o de fundición gris, los cuales están encabados en ejes de acero (usualmente AISI 1045) y son apoyados en chumaceras de bronce ubicadas en las cureñas. El paso de la caña por la abertura entre las parejas MS-MC y MS-MB hace que estas tiendan a separarse. Los ejes de las MC y MB están apoyados de modo que no puedan desplazarse; pero al eje de la MS le es permitido desplazarse verticalmente (por medio de un diseño especial de chumacera). Para garantizar la extracción de jugo se aplica fuerza al eje de la maza superior, a través de dos cilindros hidráulicos dispuestos sobre las dos chumaceras del eje [2]. Esta fuerza es del orden de 2863 MN por cada metro de longitud de la maza (en el entorno de los ingenios azucareros de Colombia esta carga es expresada como 90 ton por pie maza) y se contrarresta el empuje realizado por el colchón de caña que pasa por el molino. La entrada de potencia al molino se realiza a través del eje de la MS y es distribuida a los otros ejes de maza por medio de coronas. La potencia instalada en un molino es del orden de los 746 KW (1.000 hp), de la cual 45% se consume en el eje de la MS y el 55% restante se transmite a los otros ejes. Su velocidad de rotación varía entre 4 y 6 rpm.

En la figura 2 se puede observar las cureñas de un molino FLETCHER totalmente desarmado durante una reparación general anual, durante el montaje del molino los factores a considerar son numerosos desde los materiales para la base donde se montaran las cureñas hasta la alineación y nivelación final de las mazas pasando por muchos otros factores no menos importantes. Para poder obtener un ajuste adecuado del molino logrando así un mejoramiento en la extracción y compactación y por ende en la eficiencia de este, es necesario realizar algunos cálculos con base en ciertas medidas como los diámetros exteriores de las tres mazas (superior, cañera y bagacera) que se van a montar, rayado de la maza, cantidad de caña molida por hora, velocidad de giro del reductor, dimensiones de las mazas, etc. y con estas medidas se procede a realizar los cálculos pertinentes, como:



De esta manera tenemos las siguientes relaciones:



Donde,
Tam: Cantidad de molinos que componen el tándem
Nº: Posición del molino en el tándem
MDT: Diámetro medio de maza superior (mm)
MDF: Diámetro medio de maza cañera (mm)
MDD: Diámetro medio de maza bagacera (mm)
TP: Paso del diente (mm)
Tfl: Planicie del diente (mm)
Tang: Angulo del diente (grados sexagesimales)
Tdepth: Profundidad del diente (mm)
Lroll: Longitud de las mazas (mm)
n: Velocidad de giro del molino (rpm)
Rfd: Relación de la apertura de alimentación a la descarga en operación
tch: Molienda de caña (toneladas métricas de caña / hora)
f%c: Fibra de la caña (fibra%caña)
fthput: Carga de la fibra molida (toneladas métricas de caña / hora)
VTF: Velocidad lineal en la zona de alimentación (m/min)
VTD: Velocidad lineal en la zona de descarga (m/min)
ffD: Densidad de la fibra en la apertura de descarga (kg/m³)
ffF: Densidad de la fibra en la apertura de alimentación (kg/m³)
VolescrD: Flujo volumétrico en la apertura de descarga (m³/min)
WOD: Apertura de trabajo en la descarga (mm)
VolescrF: Flujo volumétrico en la apertura de alimentación (m³/min)
WOF: Apertura de trabajo en la alimentación (mm)
TF: Distancia entre centros de la maza superior a cañera (mm)
TD: Distancia entre centros de la maza superior a bagacera (mm)
Hrest: Distancia horizontal entre el centro de la maza superior y el centro de las mazas cañera y bagacera (mm)
I: Flotación del molino (mm)
VF: Distancia vertical entre el centro de la maza superior y el centro de la maza cañera (mm)
VD: Distancia vertical entre el centro de la maza superior y el centro de la maza bagacera (mm)
SOF: Apertura de ajuste en la alimentación durante operación (mm)
SOD: Apertura de ajuste en la descarga durante operación (mm)
Ow: Distancia paralela del centro de la maza superior al centro del radio de la superficie del virador (mm)
Rw: Radio del virador en posición de trabajo (mm)
Rs: Longitud de la línea vertical del punto central de la maza superior en la posición de ajuste a la superficie superior del virador (mm)

Datos como: MDT, MDF, MDD, TP, Tfl, Tang, Lroll, n, Rfd, tch, f%c, Hrest, I, son constantes que se obtienen directamente de mediciones en el campo de operación de los molinos bajo unas condiciones dadas. Estos cálculos son para indicar los espacios apropiados entre el diente de una maza y la raíz de la otra maza en la zona de alimentación y en la zona de descarga para trabajar en conjunto, cumpliendo con los parámetros que se han establecido para una extracción de sacarosa y bagazo de forma eficiente. Los ajustes dependen de la posición del molino en el tándem pues para un buen desempeño de los conjuntos en la molienda es de gran importancia el trabajo realizado por el molino precedente y en gran medida del molino 1º que es el que realiza la mayor extracción y se ve sometido a mayores esfuerzos, por eso de éste depende la uniformidad del proceso. Para agilizar y disminuir el tiempo de desarmado del molino, toda la tornillería pasante es retirada con oxicorte y para garantizar la calidad del armado del molino los elementos que se instalaran deben ser sometidos previamente a metrología dimensional.

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