Optimización del martillo de un molino para reducir el consumo de potencia en la molienda de bagazo de caña panelera

Abstract

En la agroindustria colombiana, el sector panelero ocupa el segundo lugar y a nivel mundial es el segundo productor de panela, después de la India, pero a pesar de ello, sólo el 2% de la industria de todo el país posee alta tecnificación, en su mayoría es un proceso artesanal altamente ineficiente, además de generar contaminación en ríos y bosques, por este motivo, una propuesta para reducir estos problemas es pelletizar el bagazo, ya que así tiene mayor poder calorífico y se puede llevar a otras aplicaciones. El primer aspecto abordado fue la selección de una máquina que pueda triturar el bagazo de caña de azúcar hasta dejarlo en polvos finos, para luego comprimirlos en una pelletizadora, para obtener los pellets. Para tal proceso, se caracterizaron diversos molinos y trituradoras usados en la agroindustria, obteniendo finalmente como resultado, que el molino de martillos era el más apropiado para ese propósito. Al igual que la mayoría de las máquinas agrícolas, el molino de martillos posee problemas como: alto nivel de polución, alta generación de ruidos y la más notable de todas, un alto consumo de potencia eléctrica y baja eficiencia de molido; Pero, estudios previos han demostrado que cambios geométricos en las herramientas de corte ayudan a reducir el consumo de potencia y aumentar la eficiencia de corte. Por este motivo, el propósito de esta tesis es optimizar los martillos del molino. Para hacer tal proceso se inicia buscando un modelo el cual describa el proceso de molienda de manera cinemática, es por ello que se llegó que el modelo que mejor se adecúa es el de Lagrange, debido a la relación existente entre el martillo y el tambor. Para la validación tal modelo, se hizo de manera experimental, a través de un proceso el cual consistía en someter la máquina inicialmente sin ningún tipo de carga, luego con diversas cargas que se fueron triturando en un periodo de tiempo regulado. Durante este proceso se detectó los momentos los más críticos, los cuales se tomaron como base para la elaboración del proceso de optimización. Basado en el modelo obtenido y en los puntos críticos se definió la ecuación objetivo y las restricciones, obteniendo un resultado geométrico de martillos, los cuáles se fabricaron, se ensamblaron en el molino de martillos, luego se somete la máquina a los mismos experimentos que se hicieron para la elaboración y verificación del modelo, llegando como resultado a una reducción en el consumo de potencia eléctrica en un 51% operando bajo las mismas condiciones cinemáticas, cinéticas y de carga de bagazo, que se hacía usando martillos convencionales, además de un aumento en producción de polvos finos en un 51%