Presiones hidraulicas en molinos

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REGULACIÓN AUTOMÁTICA DE LAS PRESIONES HIDRÁULICAS EN LOS MOLINOS DE CAÑA DE AZÚCAR M.Sc. Lester Daniel Suárez Cabrera Dr. Rafael Goytisolo Espinosa Dr. Nelson Arzola de la Peña Lic. Ariel Fernández Cañizares

Facultad de Mecánica, Universidad de Cienfuegos “Carlos Rafael Rodríguez”. Carretera a Rodas, kilómetro 4, Cuatro Caminos, E-mail: ldaniel@fmec.ucf.edu.cu, ragoyti@fmec.ucf.edu.cu ResumenEn el trabajo se aborda la distribución de presión sobre el bagazo en los molinos de caña de azúcar y una propuesta de regulación automática para el aumento de la eficiencia en la extracción del jugo de caña. Se emplea un esquema de análisis perfeccionado que considera el conjunto árbol - maza superior como una viga sobre fundación elástica. A continuación es analizado el comportamiento de lareacción del colchón de bagazo para presiones hidráulicas diferentes a ambos lados del molino; demostrándose que existe para cada molino en particular, una relación de presiones óptima que logra una compresión uniforme del colchón de bagazo. Por ultimo, conocida esta relación de presiones optimas, se propone una estrategia de control sobre cada accionamiento hidráulico. Como resultado de lainvestigación se llega a la conclusión de lo inadecuado que resulta contar con presiones hidráulicas iguales en ambos cilindros desde el punto de vista de la eficiencia en la extracción del guarapo. La relación de presiones óptima es calculada con ayuda del método planteado y la estrategia de control es evaluada con ayuda del Software Matlab.

Introducción En el trabajo se presenta un nuevo esquema deanálisis y el procedimiento empleado para el cálculo de las fuerzas internas en los árboles de los molinos de caña de azúcar. El molino estudiado es de cuatro mazas y virgen inclinada. La reacción del colchón de bagazo sobre el rodillo superior fue determinada considerando éste como una viga sobre fundación elástica, esto último representa uno de los aportes del presente trabajo. En ningún trabajoanterior se llega a determinar la ley de variación de esta reacción a lo largo de la longitud de la maza. Sin dudas, su caracterización desde el punto de vista matemático brinda nuevos conocimientos sobre el proceso de compactación de la caña de azúcar en los molinos. Trabajando sobre la base de estos aportes en el esquema de

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análisis, se propone un control automático sobre el sistemahidráulico para lograr una mayor eficiencia en la extracción del jugo de caña de azúcar. Desarrollo Esquema de análisis y Modelo Matemático. En la elaboración del Esquema de Análisis se consideraron las siguientes cargas sobre los árboles: • Fuerza hidráulica sobre las chumaceras del árbol superior. • Fuerzas de contacto entre las coronas y las coronitas. • Fuerzas de contacto entre la espigacuadrada del árbol superior y el acoplamiento cuadrado. • Reacción del colchón de bagazo sobre los rodillos de los árboles. • Peso propio del árbol y de los elementos acoplados. • Fuerzas normales generadas sobre la virgen. • Fricción de las chumaceras con la virgen. • Fricción de los cueros del pistón con la pared de los cilindros. La flotación instantánea fue posible medirla por medio de un transductorresistivo, acoplado a una tarjeta de adquisición de datos conectada a una computadora. Las fuerzas de

contacto Pa y P b son entonces relacionadas con el torque instantáneo y la flotación instantánea por: 1 A  inst Pa = Tm . ⋅  ± 0  l 2   3  1 A  inst Pb = Tm . ⋅  µ 0  l 2   3  Donde: Tminst. – Momento torsor instantáneo actuando sobre la espiga cuadrada (kN m). l3 – Lado de laespiga cuadrada (m). A0 – Coeficiente que es función de la razón de desalineación instantánea (m-1). De las mediciones realizadas de la flotación instantánea y de la corriente consumida por los correspondientes motores que mueven a los cinco molinos, del CAI “Guillermo Moncada”, fue posible obtener una historia de carga simplificada para las fuerzas que actúan en la espiga cuadrada del árbol...
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