REGULACIÓN AUTOMÁTICA DE LAS PRESIONES HIDRÁULICAS EN LOS MOLINOS DE CAÑA DE AZÚCAR

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.cuResumen
En 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 elcomportamiento de la reacción 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. Comoresultado de
la investigación 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 presentaun nuevo esquema de análisis 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 presentetrabajo.
En ningún trabajo anterior 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

-1-

análisis, se propone un controlautomático sobre el sistema hidráulico 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 espiga cuadrada 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 instantáneafue posible medirla por medio de un transductor resistivo, 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)

1 A 
inst
Pb = Tm . ⋅  µ 0 
l
2 
 3


(2)

Donde:
Tminst. –Momento torsor instantáneo actuando sobre la espiga cuadrada (kN m).
l3 – Lado de la espiga 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...