Revista Tecnicaña No. 36 by Tecnicaña

No. 36 / Septiembre de 2015

Revista Tecnicaña No. 36, septiembre de 2015 ISSN 0123 – 0409

JUNTA DIRECTIVA 2014-2016

Presidente Guillermo Rebolledo Mejía Gerente Insumos Rebolledo Sioufi

Vicepresidente José Ricardo Cruz Valderrama Ingeniero de Suelos y Aguas CENICAÑA

Contenido

Pág.

Editorial

X Congreso de la Asociación Colombiana de Técnicos de la Caña de Azúcar

Se cumplió el 12o Seminario Técnico de Azúcar

El Valle del Cauca le apuesta a la piña MD2 (Oro Miel)

Principales Álvaro Gómez González Gerente de Campo y Cosecha Ingenio Pichichí S.A. Oscar Mauricio Delgado Restrepo Director de Investigación y Agronomía Ingenio Providencia S. A. Edwin Holzinger Hurtado Director división Agronomía Mayagüez S.A. Luis Eduardo Cuervo Jefe de Investigación y Control Fitosanitario Incauca S.A. Nicolás Javier Gil Director Programa de Procesos de Fábrica CENICAÑA Gustavo Adolfo Barona Torres Gerente General Riopaila Agrícola - Castilla Agrícola – Bengala Agrícola

Suplentes Alexander Bohórquez Páez Director de Tecnología Agrícola Riopaila Castilla S.A. Fabio Vásquez Congote Jefe de Zona Ingenio Risaralda S.A. Juan Felipe Cano Palacio Coordinador elaboración Incauca S.A. Gustavo Medina Vargas Gerente de Producción Ingenio La Cabaña S. A. Fernando Marín Valencia Director de Fábrica Ingenio Sancarlos Daniel Galvis Gerente de Campo y Proveedores Manuelita S.A.

Artículos técnicos Nueva tecnología simplifica las instalaciones y las operaciones de bombeo y conserva el medioambiente

El hidrato de cal en los procesos de alcalización de jugos de caña

Flavonoides de la caña de azúcar: Presencia e importancia en el proceso azucarero

Agricultura de precisión y fertilización en tasa variada en el cultivo de caña de azúcar

Innovación en sistemas de dosificación para reducir la pérdida de azúcar en el proceso de empacado

Directora Ejecutiva Martha Elena Caballero R. Tecnicaña DISEÑO, DIAGRAMACIÓN PREPRENSA, IMPRESIÓN Alfagraphics E.U. CARÁTULA Fotografía:TECNICAÑA.

Asociación Colombiana de Técnicos de la Caña de Azúcar Calle 58 norte No. 3BN-110 Cali, Colombia Tel. (57) (2) 665 4123 ó 665 3252 tecnicana@tecnicana.org www.tecnicana.org

La Revista Tecnicaña es un medio de divulgación de información técnica de actualidad en temas relacionados con el cultivo de la caña de azúcar y sus industrias derivadas y publica artículos técnicos acerca de investigaciones realizadas en Colombia y otros países, artículos de revisión y artículos de reflexión, además de informes sobre las actividades de la Asociación. Está dirigida a los profesionales de la agroindustria vinculados con la producción agrícola y la producción industrial de azúcar, etanol, energía y abonos compostados, principalmente. Recibe contribuciones de los asociados y otras personas interesadas, quienes pueden remitir sus propuestas en cualquier momento para consideración del Comité Editorial. Para más información acerca de las pautas editoriales y otros asuntos relacionados con la publicación de artículos y publicidad en la Revista Tecnicaña, por favor contáctenos. Los textos y avisos publicados en la revista son responsabilidad de los autores y anunciadores.

X Congreso de TECNICAÑA: Energía renovable, sostenibilidad y medio ambiente

Editorial

Ser un instrumento de encuentro, aprendizaje y reflexión para el desarrollo y progreso de las principales agroindustrias azucareras del mundo es el propósito del X Congreso de la Asociación Colombiana de Técnicos de la Caña de Azúcar, TECNICAÑA.

Guillermo Rebolledo Mejía Presidente Junta Directiva Tecnicaña

Este gran evento académico tiene el objeto de aportar significativamente a la actividad de transferencia de conocimiento que caracteriza nuestra Asociación, representado en avances de investigación e innovación en el sector azucarero. En esta ocasión, el Congreso se realiza con el enfoque energía renovable, sostenibilidad y medio ambiente, tres temas que se han convertido en eje principal de las agroindustrias. El sector azucarero colombiano no es la excepción, por esa razón, en este evento los conferencistas de las sesiones plenarias abordarán, desde diferentes puntos de vista, las temáticas y en nuestra publicación incluimos las reflexiones de tres personas cercanas a la agroindustria en Colombia.

Resaltamos el aporte del Centro de investigación de la caña de azúcar de Colombia - Cenicaña, y de los ingenios azucareros que hacen posible la realización de este importante evento, que reúne la industria azucarera nacional e internacional con países como Francia, Holanda, India, Estados Unidos, Cuba, México, Costa Rica, Bélice, El Salvador, Uruguay, Nicaragua, República Dominicana, Panamá, Brasil, Perú, Ecuador, Venezuela, Guatemala, Chile y Argentina. Están cordialmente invitados a hacer parte de esta oportunidad, a conocer y aprender de diferentes experiencias, a ser un actor comprometido con una agroindustria más sostenible y competitiva, pero sobre todo a ayudar a construir una región más próspera y equitativa.

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DESDE 1934

EN 18 PAÍSES INGENIERÍA MANUFACTURA SERVICIO

Belize El Salvador

El X Congreso de la Asociación Colombiana de Técnicos de la Caña de Azúcar, TECNICAÑA contará con sesiones plenarias ofrecidas por expertos nacionales e internacionales. A continuación se presenta una breve reseña de los expertos que participarán de las ponencias. Asimismo, teniendo en cuenta que el enfoque del principal evento del sector azucarero colombiano es energía renovable, sostenibilidad y medio ambiente, se invitó a Nicolás Javier Gil y Javier Alí Carbonell, directores de los programas de Procesos de Fábrica y Agronomía del Centro de Investigación de la Caña de Azúcar, Cenicaña; y a Alexander Carvajal, director de la Oficina de Asocaña en Bogotá, para hacer una reflexión sobre los retos y oportunidades del sector frente a estos tres temas.

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Conferencias y conferencistas Recursos hídricos y cambio climático Rafael Zavala Gómez del Campo Licenciado en zootecnia de la Universidad Autónoma Metropolitana (México), con maestría en Agricultura Sostenible en el Wye College de la Universidad de Londres y doctorado en políticas para el desarrollo rural en la Universidad de East Anglia (Inglaterra). Representante en Colombia de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y Agricultura, FAO.

Energía renovable José Hassuani Suleiman Ingeniero Mecánico del Instituto Tecnológico de Aeronáutica (Brasil). Gerente de Ingeniería del Centro de Tecnología Canavieira, CTC.

Política comercial azucarera

Alexander Carvajal Cuenca Ingeniero industrial de la Universidad Javeriana (Cali), con Maestría en Economía, de la Universidad Javeriana (Bogotá) Director de la Oficina de Asocaña en Bogotá.

Biotecnología Jershon López Gerena Biólogo con doctorado en Fitopatología con énfasis en Biología molecular de Kansas State University (EE.UU.) Biotecnólogo de Cenicaña.

Biorefinería Jan Van Dam Estudió química y farmacognosia bio-orgánica en la Universidad Estatal de Utrecht, (Holanda) con especialización en investigación de aplicaciones para la fibra lignocelulósica sostenible en los procesos industriales. Científico senior en el Instituto de Alimentos y Biobased Investigación de Wageningen UR (Holanda).

Política agraria en Colombia Roberto Junguito Bonnet Economista de la Universidad de Los Andes (Bogotá) Ex ministro de Hacienda y Crédito público. Investigador de la Universidad Sergio Arboleda.

Medio ambiente 6

Los retos de la agroindustria colombiana de la caña de azúcar frente al medio ambiente Javier Carbonell1

El agua, el suelo y el aire son esenciales para la vida en nuestro planeta. ¿Será que algún habitante en la Tierra piensa que puede vivir sin ellos? Sin embargo, lo que vemos y escuchamos de manera cotidiana son acciones opuestas: que contaminan, degradan y llegan hasta casi eliminar esos recursos que de conservarlos, mejorarlos y hacer un uso eficiente podríamos tenerlos para siempre. ¿Por siempre? Sí, mil veces sí. Ese es nuestro reto y el de generaciones venideras. En el valle del río Cauca tenemos 3.510 haciendas sembradas con caña de azúcar que ocupan 244.000 has, materia prima que se emplea para producir azúcar, alcohol y energía. Tanto productores como procesadores quieren que este “matrimonio” continúe, pero sólo será posible si se conserva el medio ambiente. Se han venido dando cambios en ese sentido. Como haber disminuido los consumos de agua por evento de riego por hectárea a valores promedios de 1.400 m3; riegos que son programados mediante balance hídrico en cerca del 70% del área sembrada.

1 Director del Programa de Agronomía de Cenicaña.

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Con el propósito de hacer cada vez más precisa esta herramienta, desde 1993 el sector azucarero colombiano inició el establecimiento de una red de 34 estaciones meteorológicas automáticas y en el 2003 contrató en toda el área con caña, la ejecución de un estudio detallado de suelos (escala 1:10.000), el de mayor área en Colombia.

Seis estaciones automáticas dispuestas a lo largo del valle del río Cauca monitorean permanentemente el material particulado de menos de 10 micras desde el año 2007, con el fin de conocer uno de los parámetros que miden la calidad del aire en nuestra región cañicultora. Sus datos han mostrado no sobrepasar los límites establecidos por la autoridad ambiental.

Pero no ha bastado con conocer bien el suelo y la climatología de la región, el sector cuenta con sistemas eficientes para la conducción como las tuberías enterradas y la aplicación del agua como el riego por goteo, el caudal reducido, por pulsos, los cañones viajeros.

Todas las anteriores y otras muchas más acciones son realizadas y adoptadas tanto por los cañicultores como por los ingenios con el objetivo de conservar y mejorar nuestro medio ambiente, pero ¿son suficientes?

Hace un tiempo atrás, muchos cañicultores realizaban ocho o más labores en el proceso para establecer un campo con caña de azúcar. Hoy, gracias a la investigación que realiza su Centro de Investigación, Cenicaña, al conocimiento que se tiene de los suelos de la región y al compromiso de todos, las labores se han reducido a cinco. Esto implica menos emisiones de gases a la atmósfera producto de la combustión. Cada vez son más las labores mecanizadas que se realizan con precisión, gracias al uso de los sistemas de posicionamiento por satélite, y como resultando de su uso se aplican insumos con altas eficiencias (sitio y dosis requerida) y la maquinaria transita por los lugares programados como es el caso de la cosecha mecanizada. El suelo, cuerpo viviente en el que se desarrolla nuestra caña de azúcar, cuenta con una abundancia casi que infinita de microorganismos y muchos de ellos cumplen con la función de fijar nitrógeno. Cenicaña logró aislar más de 120 especies de bacterias nativas en suelos de la región y en la caña, hecho que permitirá en un futuro cercano disminuir el uso de fertilizantes nitrogenados. Igualmente, se investiga en nuevas metodologías para determinar la cantidad de carbono y nitrógeno rápidamente disponible en el suelo.

Debemos continuar trabajando mancomunadamente todos los actores del sector azucarero colombiano. Los involucrados debemos tener siempre mente abierta para conocer lo que están haciendo otros colegas, universidades, empresas, centros de investigación. El X Congreso de TECNICAÑA es uno de esos medios apropiados para conocer e intercambiar experiencias que nos ayudarán a tener una agroindustria viable desde lo social, lo económico y lo ambiental.

Energía renovable 8

La caña de azúcar fuente de energía renovable Nicolás Javier Gil1

La Agencia Internacional de Energía, IEA, indica que el suministro de energía sostenible es uno de los principales retos a que se enfrentará la humanidad en las próximas décadas. La biomasa tiene un papel importante en ese sentido, pues hoy en día es la principal fuente de energía renovable en el mundo con potencial de crecer en la generación de calor, electricidad y combustibles. Además de contribuir con el suministro de oferta de energía a nivel mundial, su uso contribuye a la disminución de gases de efecto invernadero, a asegurar el suministro energía reduciendo o reemplazando la importación de combustibles, contribuye al desarrollo social y económico a nivel rural, representando una oportunidad para hacer uso y disposición de residuos de cosecha, sin poner en riesgo el suministro de alimentos.

1 Director del Programa de Procesos de Fábrica de Cenicaña

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La caña de azúcar es una fuente de bioenergía por naturaleza, a partir de la combustión del bagazo de caña se genera calor y electricidad. En la actualidad con calderas de mayor presión, superiores a 950 Psi (67 Bar) con mayor automatización y turbo generadores a extracción y condensación de mayor eficiencia en la generación de electricidad la agroindustria sucro-energética ha venido incrementado los excedentes de energía eléctrica para la venta a la red. Por otra parte, a partir de jugos y mieles de caña se produce el bioetanol, el cual de acuerdo a un estudio realizado por la EMPA (Laboratorio Suizo de Ciencia de los Materiales y Tecnología), para el caso colombiano, reduce en 74% las emisiones de gases de efecto de invernadero comparado con la gasolina. La cosecha de caña mecanizada y en verde, tendencia que se ha venido imponiendo a nivel mundial, da la posibilidad de acceder a la utilización de los denominados residuos agrícolas de cosecha cuya producción está en función del rendimiento agronómico, variando entre 10 y 40 toneladas de residuos base seca por hectárea y que para el caso de Colombia se estima entre 4.5 y 5 millones de toneladas de residuo seco al año. Desde el punto de vista de su aprovechamiento como combustible, estos residuos tienen un poder calorífico similar o superior al bagazo.

Las otras rutas para su aprovechamiento, previo establecimiento del porcentaje a dejar en el suelo para no afectar su productividad, son las denominadas termoquímicas principalmente la pirolisis o la gasificación que consiste en una combustión con limitada presencia de oxígeno y las bioquímicas en la cual se puede producir no solo el etanol de segunda generación sino también otro tipo de químicos y materiales de alto valor agregado tales como butanol, ácido láctico y bio-plásticos. La industria sucro-alcoholera colombiana tiene ventajas competitivas para incursionar en el aprovechamiento de esto residuos como son la mayor producción de biomasa de caña por hectárea del mundo, la molienda continua en el año y las eficiencias en recuperación de azúcares y uso de energía en las fábricas. En el X congreso de Tecnicaña se tendrá la oportunidad de escuchar de primera mano, en dos de las conferencias plenarias, los avances en la densificación de la biomasa, uno de los desafíos más importantes para su uso industrial, las rutas termoquímicas de conversión de los residuos agrícolas de cosecha, así como también los bio-productos que demanda un mercado creciente y que son factibles de obtener por la ruta bioquímica de transformación de estos residuos de cosecha.

Sostenibilidad 10

En defensa de la sostenibilidad de la agroindustria de la caña Alexander Carvajal 1

La Agencia Internacional de Energía, IEA, indica que el suministro de energía sostenible en Colombia, a principios de los años noventa se liberó el comercio y se eliminaron las restricciones administrativas a las importaciones para diversos productos, entre ellos el azúcar. Ante esta nueva realidad, a la que se enfrentaron también los demás países de la Comunidad Andina de Naciones, este organismo implementó en 1995 el llamado sistema andino de franjas de precios (SAFP), con el objetivo de estabilizar el costo de importación de más de un centenar de productos agrícolas afectados por la fuerte volatilidad de sus precios internacionales. Así, cuando el precio internacional del producto se eleva, el arancel puede bajar hasta cero, y cuando el precio internacional se reduce, el arancel se incrementa; el efecto es que el precio doméstico del producto se torna estable en beneficio de productores, consumidores y usuarios industriales.

1 Director de Oficina de Asocaña en Bogotá

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Sin embargo, durante estos 20 años la industria de chocolatería y confitería del país ha combinado diversos medios de ataque a este instrumento, con el fin de lograr su eliminación o modificación de acuerdo con sus intereses. Para ello, utiliza variados argumentos tales como que el SAFP genera elevados aranceles y altos precios domésticos, que le resta competitividad internacional a sus productos e incluso que afecta a los consumidores finales. Sobre el argumento de que genera elevados aranceles, un estudio de EConcept, dirigido en 2011 por el actual Viceministro de Hacienda, Andrés Escobar Arango, concluyó que Colombia tiene aranceles al azúcar menores que un significativo grupo de países

que representan más del 80% de la producción azucarera mundial; el estudio agrega que el precio doméstico del azúcar en Colombia es de rango medio frente a dichos países, lo que desvirtúa las falsas afirmaciones de que los aranceles y precios del azúcar en Colombia son elevados. Con respecto a la competitividad internacional de la chocolatería y confitería, es necesario recordar que dicha industria cuenta con el Plan Vallejo, que le permite comprar azúcar y otros insumos, sin aranceles, para garantizar su competencia en los mercados extranjeros. Por ello, cuando los argumentos a favor del sistema arancelario muestran su contundencia, la industria usuaria del azúcar hace un último esfuerzo al tratar de convencer al gobierno nacional de que el objetivo máximo debe ser el de proteger al consumidor final colombiano, representado en las amas de casa. Pero la estrategia es equivocada por donde se le mire: primero, está demostrado que el precio al consumidor de azúcar de Colombia se encuentra por debajo del observado en muchos países de la región y del mundo; y segundo, si tanta preocupación le causa a la industria de chocolatería que el consumidor final se vea afectado, ¿por qué, según cifras del DANE, el precio al consumidor de chocolates aumentó 9% en los últimos cuatro años mientras que el precio del azúcar al consumidor sólo creció 1% en el mismo lapso?. Por lo tanto, sería injustificado reducir el arancel del azúcar, destruyendo empleo y exportaciones, bajo el equivocado argumento de que es un obstáculo para la competitividad de las empresas de confitería y chocolatería. No se debe perder de vista que la agroindustria de la caña de azúcar, a cuya suerte están ligadas 350 mil familias paneleras, genera 188 mil empleos y mejora la balanza comercial del país con 450 millones de dólares exportados anualmente, además de hacer grandes aportes a ciencia y tecnología, en beneficio de la calidad de vida del suroccidente colombiano.

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Eventos

Se cumplió el 12o Seminario Técnico de Azúcar El 14 y 15 de julio pasado se realizó el 12º Seminario Técnico de Azúcar: Optimizando el Proceso de Elaboración de Azúcar: Remoción de Impurezas & Gestión de Energía, evento organizado por TECNICAÑA, en asociación con Carbo Solutions y Tecnoquim S.A. El evento contó con la participación de ponentes expertos en el procesamiento de azúcar, provenientes de países como Estados Unidos, Brasil, Guatemala, México, Reino Unido y Colombia, quienes ofrecieron conferencias de actualidad técnica y tecnológica, generando un espacio de discusión y análisis entre los representantes del sector azucarero latinoamericano.

Las conferencias se agruparon en diferentes bloques temáticos: remoción de impurezas, gestión de energía, acondicionamiento y almacenamiento de azúcar; además se abordaron los temas de azúcar líquido y auditorías técnicas como una herramienta útil para mejorar la calidad y aumentar la productividad en ingenios azucareros. Algunos de los temas sobre los que se ofrecieron las conferencias fueron: Avances en la solución de problemas asociados con almidones en fábricas de caña de azúcar y refinerías; características de los compuestos de color y otras impurezas en la caña de azúcar de Colombia; comparación y beneficios de las diferentes tecnologías de decoloración; método para mejorar la transferencia de color y aumentar la productividad en ingenio azucareros; modificaciones propuestas para tachos; uso de tecnologías para el transporte, acondicionamiento y maduración de azúcar refino y efectos de la materia extraña en el procesamiento de la caña de azúcar, entre otros. El evento se realizó en el Hotel Interncontinental y contó con la asistencia de 100 personas del sector azucarero de los países mencionados.

Carlos Andrés Donado, director de Operaciones de Carbo-Solutions International; Gillian Eggleston, científica principal del Departamento de Agricultura de Estados Unidos para la investigación en los procesos de azúcar, biocombustibles y bioproductos; y Emmanuel Sarir, CEO & Presidente de Carbo-Solutions International.

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Jaime Peñaranda Domínguez, Reconocido tecnólogo azucarero con 52 años de experiencia y Emmanuel Sarir.

Listado de conferencistas Dra. Gillian Eggleston

Cientíﬁca premiada internacionalmente por sus contribuciones a la industria azucarera. Actualmente es la cientíﬁca principal del U.S. Department of Agriculture (USDA) para la investigación en los procesos de azúcar, biocombustibles y bioproductos. New Orleans, USA.

Ing. Vander Santos

MBA, Chem Eng. con más de 25 años de experiencia en la industria sucro-alcoholera en Brasil. Gerente de producción industrial de uno de los ingenios más importantes del grupo RAIZEN (ex-COSAN) en el estado de São Paulo, Brasil

Dr. Jesús Larrahondo

Profesor del departamento de Química de la Universidad del Valle y la Universidad de Santiago de Cali; ex-director químico del Centro de Investigación de la caña de azúcar, Cenicaña.

Dr. Jaime Peñaranda Domínguez

Reconocido tecnólogo azucarero con 52 años de experiencia. Ha trabajado en 62 fábricas en 14 países.

Lic. Cupertino Mejía Rión

Jefe de proceso del ingenio La Unión, de Guatemala.

Ing. Carlos Andrés Donado

Director de Operaciones de Carbo-Solutions International, Sao Paulo, Brasil.

Ing. William Manso

Ing. Termoenergético, especialista en generadores de vapor, USA.

Ing. Rodrigo Aliseda

Experto en el tema de produccion de Azucar Liquido, a construido plantas en Mexico y Centroamerica.

Ing. Benhur Pabon

Director Tecnico para La Director Técnico para América Carbo-Solutions International, Colombia

Ing. Lukas Jaramillo

Gerente Regional de Negocios, Carbo-UA International

Ing. Barry South

Presidente y Fundador de la Compañía Dome Technology, con más de 150 domos construidos en más de 35 años.

Diversificación

Cultivos de piña Oro Miel en Bengala Agrícola S.A.S.

El Valle del Cauca le apuesta a la piña MD2 (Oro Miel) Gustavo Adolfo Barona Torres 1

Con grandes inversiones, Bengala Agrícola espera entrar a competir fuertemente en el mercado internacional de la piña, un producto agrícola que mueve más de tres mil millones de dólares al año. En busca de diversificar las opciones del agro en el Valle del Cauca y el país, en Bengala Agrícola iniciamos en 2012 un ambicioso proyecto que busca entrar a las grandes ligas de la producción y exportación de la variedad de piña MD2 (Oro Miel) en el mundo. En Bengala Agrícola los primeros desarrollos con la variedad de piña MD2 (Oro Miel) se dieron en la hacienda Manantial, ubicada en el municipio de Pradera, al sur oriente del departamento, en lugares donde la caña tenía baja rentabilidad. Actualmente los cultivos siguen ubicados en Pradera y también nos expandimos al norte del Cauca, en el municipio de Miranda. Para adelantar el proyecto se contrataron técnicos costarricenses, quienes recomendaron la forma como se debían realizar los desarrollos agrícolas e industriales. Cabe anotar que Costa Rica es el principal exportador de piña del mundo y su experiencia fue valiosa para adelantar el proyecto. 1

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Gerente General de Bengala Agricola.

Con la adopción de técnicas agronómicas de este país, que se fundamentan en diseños de campo, siembra escalonada, racionalización del recurso hídrico, el uso de maquinaria agrícola de última tecnología, semilla importada, uso de microorganismos benéficos, además del uso racional de agroquímicos, se logrará el objetivo de producir piña de primera calidad para los mercados nacional e internacional. En este momento hay sembradas 260 hectáreas y para fin de año se tiene proyectado contar con un área cultivada de 450 hectáreas. Para 2016 - 2017 se ampliará el proyecto a 1000 ha, adicionando otras 500 ha mediante la modalidad de proveedor. Las cifras en el Cuadro 1 muestran que en 2014 Bengala Agrícola alcanzó a producir 5,217,286 kg de piña, con un rendimiento de 132.3 toneladas por hectárea y un rendimiento de 2.1 kg por cada piña; cifras que fueron superiores a lo esperado. Cuadro 1. Indicadores de productividad de piña Oro Miel en Bengala Agrícola.

Indicadores Área Cosechada Total (Ha) Producción Piña - kg Edad de Cosecha (meses)

Real 2014 39.4 5,217,286 16.1

Toneladas de Piña por Hectárea (TPH)

132.3

Toneladas de Piña por Hectárea Mes (TPHM)

8.2

Rendimiento (kg/Piña)

2.1

La inversión por hectárea estimada fue de 50 millones de pesos, no obstante en la primera etapa del proyecto los costos ascendieron a 90 millones de pesos por hectárea, debido a los costos de la importación de semillas certificadas. El reto social de producir fruta tropical contribuye a generar empleo, aumentar la rentabilidad de los cultivos, a la seguridad alimentaria y a reducir los niveles de pobreza. En materia laboral la satisfacción de Bengala Agrícola S.A.S. es grande, pues por cada hectárea sembrada de esta fruta se genera un empleo directo. Los proyectos frutícolas servirán en un futuro al país para el posconflicto ya que estas iniciativas agropecuarias requieren una alta cantidad de mano de obra. La mano de obra calificada es un elemento esencial para el desarrollo agroindustrial en Bengala Agrícola S.A.S

La planta industrial Para lograr los objetivos propuestos de una producción óptima y alcanzar los niveles que exige la exportación de piña, se adquirió una moderna planta para la clasificación, empaque y conservación en frío de la fruta fresca. La inversión que permitirá optimizar los procesos es superior a 10 mil millones de pesos, representados en terrenos, edificios, planta de lavado, clasificadores, cuartos fríos; además de equipos especializados en cosecha y transporte. Se estima que la planta arrancará operaciones en agosto de 2015 y en ese mismo mes, se iniciarán las exportaciones hacia los países del Cono Sur y Perú en una primera etapa, y en una segunda etapa hacia EE.UU. y Europa. Se espera exportar el 70 por ciento de la producción, comenzando con 36 contenedores mensuales de piña en lo que resta de año. Para 2016 se tiene proyectado duplicar la exportación a 80 contenedores por mes. La planta, además, tiene capacidad para generar 60 nuevos empleos directos y una cantidad significativa de trabajos indirectos, todos alrededor del negocio. El 30 por ciento de la producción quedará para el consumo nacional a través de grandes superficies, supermercados y mayoristas, con lo que se espera llegar al consumidor con un producto de alta calidad y excelente sabor.

Segunda fase En el proceso que se desarrolla actualmente se tiene programada una segunda fase que consiste en el procesamiento industrial de la piña. Es decir, convertir la fruta en jugos, conservas, pulpa y trozos con lo que se espera multiplicar las opciones de comercialización. También se tienen en mente otros proyectos como cultivos de mango y aguacate Hass, dos productos con gran demanda internacional, siendo consecuentes con los cambios de hábitos alimenticios del mundo que hoy exige una alimentación saludable.

Tecnologías

Bombas Anfibias- Higra / Aplicación sobre Balsa

Nueva tecnología simplifica las instalaciones y las operaciones de bombeo y conserva el medioambiente Fernando Cobo Garcia1

Introducción Las nuevas tecnologías de preservación del medioambiente obligan a los fabricantes de equipos a direccionar las investigaciones y desarrollos de nuevos productos hacia la búsqueda de innovaciones que atiendan dicha necesidad. Este artículo se enfoca en una innovación tecnológica brasileña para bombeo, dedicada a la sustentabilidad, preservación y simplificación de las instalaciones y operaciones. La captación de agua para riego, producción industrial o saneamiento, tiene cada vez un papel más importante tanto en cultivos agrícolas como en procesos industriales y tratamiento de aguas.

1 Ing. Agrícola. Ferrobombas del valle S.A.S. (Cali) – Distribuidor autorizado HIGRA para Suroccidente Colombia – info@ferrobombasdelvalle.com

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La bomba fue desarrollada por el señor Silvino Geremia de Brasil, para trabajo anfibio, y a su vez operar en y fuera del agua y se puede montar tanto las bombas en serie y en paralelo, aumentando así las tasas y / o presiones de flujo. El anfibismo de estas bombas es una consecuencia del diseño adoptado, donde el flujo de agua es admitida por la brida de aspiración axial, un impulsor centrífugo a través del cual todo el volumen de fluido bombeado pasa sobre el motor que asegura una excelente intercambio de calor.

Además de utilizar grandes volúmenes de agua, las estaciones de bombeo son blancos de críticas porque necesitan instalaciones próximas a los márgenes de ríos, arroyos, o represas; lo que significa movimiento de suelo, deforestación, construcción de canales y, en algunos casos, desviación del curso de los ríos y arroyos para atender las necesidades de succión de las bombas. En este contexto aparece la necesidad de innovaciones tecnológicas de los productos para bombeo de agua, y es así como han surgido en el mercado algunas soluciones que contribuyen a mitigar los daños ambientales. Además de los avances tecnológicos incorporados a los productos, el mercado busca constantemente soluciones que permitan menores costos de instalación y operación, además de permitir flexibilidad para adaptar la planta de bombeo a la situación de la fuente. Desde 2001 se ha venido ofreciendo a los productores y agricultores en general, el concepto de bomba monobloque, anfibia y modular con una alta variedad de caudales y presiones.

El concepto de bomba monobloque, anfibia y modular Utilizando el principio de bombeo centrífugo con rotores cerrados de flujo mixto o radial, simples o multietápico, la bomba anfibia está diseñada para operar dentro y fuera del agua. El término monobloque se refiere al conjunto único formado por motor, bomba, carcasas externas y bridas de conexión. Modular se refiere a la posibilidad de uso en montajes seriado y/o paralelo, para multiplicar caudales y presiones, siendo posible conectar una bomba directamente a otra, a través de bridas.

El anfibismo es consecuencia del diseño adoptado, donde el flujo de agua es admitido por la succión axial brindada y pasa por un rotor centrífugo convencional, donde es transmitida la energía al fluido, a través de un difusor. Finalmente, es descargado a un espacio anular entre las carcasas de la bomba y del motor. Como el volumen total de fluido bombeado pasa a lo largo del motor, se garantiza un excelente cambio térmico a niveles bastante más elevados que el enfriamiento por ventilación forzada, usualmente utilizado en motores eléctricos convencionales, resultando, por tanto, temperatura de trabajo bastante baja. Por esa razón es posible explorar con seguridad mayores potencias en motores de menor tamaño. En esta bomba el enfriamiento interno del motor se realiza con agua. Para ello el bobinado es hecho con espiras de hilo encapado, que garantizan aislamiento y permiten el rebobinaje. Un sistema de ecualización entre las presiones interna (del motor) y externa (del fluido bombeado) elimina la posibilidad de problemas de fugas o filtraciones y, como el diferencial de presión es cero, las paredes del motor no están sometidas al esfuerzo resultante de la presión hidráulica. Los cojinetes axiales y radiales de deslizamiento garantizan la centralización y absorción de las vibraciones y esfuerzos resultantes del movimiento rotatorio, empuje y presión hidráulicos que actúan en el motor centrífugo. Esto da como resultado mayor robustez y durabilidad al conjunto por ser menos susceptible a diferentes condiciones de lubricación, que muchas veces no son las ideales. La presurización interna del motor contribuye significativamente para incrementar la vida útil de los cojinetes, ya que la presión forma una película lubricante entre ejes y los bujes de los cojinetes.

Versatilidad Aliando con las características de anfibismo, modularidad, monobloque y cojinetes radiales y axiales, la línea de bombas posibilita una amplia diversidad de opciones de instalación y utilización. Por ejemplo, pueden ser instaladas de las formas siguientes: • En posición horizontal, vertical o inclinada; • Apoyadas, sostenidas por los pies o bridas, o inclusive enterradas; • Solas en la tubería, con succión parcial o total;

• Una bomba captando el fluido y otra(s) en la línea, presurizando el sistema; • Como booster para incrementar la presión de una tubería; • Una bomba de alto caudal captando, alimentando un reservorio, de donde otras bombas direccionarán el fluido a los destinos necesarios.

Ventajas La posibilidad de trabajar dentro y fuera del agua trae una ventaja significativa en relación con la Carga de Succión Positiva Neta (NPSH, por su sigla en inglés) y la consecuencia de no respetar sus límites: La cavitación. Son muchos los perjuicios de una instalación que trabaja bajo condiciones que generan cavitación, incluyendo aumento del consumo de energía eléctrica y daños permanentes al rotor, difusor y cojinetes.

De esta manera, el evitar la cavitación reduce significativamente los costos de operación y mantenimiento del sistema. La bomba anfibia puede ser instalada sumergida en condiciones de nivel normal del manantial o fuente, o previendo una reducción de este nivel durante la época seca, situación en la que la bomba trabaja fuera del agua, succionando, considerando los límites de NPSH requerido para cada rotor. En esta situación una bomba convencional no sumergida debe ser instalada sobre una base flotante (balsa) que acompañe la variación del nivel de agua. Los costos en la construcción de estaciones de bombeo pueden ser elevados, principalmente si las instalaciones están próximas a regiones anegadas o márgenes de ríos, donde el terreno no es firme y es necesario hacer soportes, movimientos de tierra y deforestación. Los costos promedio de construcción civil de una estación de bombeo próxima al manantial superficial, incluyendo el canal de drenaje y la cimentación es-tructural, son elevados. Las bombas anfibias no necesitan ser protegidas en edificaciones; sólo requieren pequeños soportes de madera o tierra, y en ocasiones, la propia tubería les sirve de soporte. Con esta bomba es posible eliminar el costo de la bomba artesiana, ya que extrae el agua del pozo y alimenta directamente la bomba monobloque, que trabaja como booster. Por su característica monobloque, la bomba facilita las operaciones e instalaciones, pues no son necesarias dos bases – una para la bomba y otra para el motor exigiendo un perfecto alineamiento.

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Además, no exige nivelación entre ejes de motor y bomba, ya que se trata de un eje único; por tanto no se utilizan acoplamientos de ejes y tampoco protecciones para estos. La ausencia de componentes móviles expuestos en estas bombas, elimina los riesgos de accidentes mecánicos. La modularidad del sistema puede ser utilizada como facilitador de las maniobras de instalación y/o retiro de la bomba del sitio de trabajo. Para la captación debe ser seleccionada la bomba de menor costo y más liviana de las que componen el conjunto modular. Las demás bombas utilizadas para incrementar la presión podrán ser instaladas en superficie firme, plana y lejos del margen del manantial. El único requerimiento para que un conjunto de bombas sea modulado consiste en que sus caudales sean compatibles. El equilibrio del sistema será controlado de manera automáticamente por las bombas, nivelando los puntos de trabajo individuales por determinado caudal de equilibrio. De esta manera se obtienen la presión y los caudales totales requeridos por el sistema. Como ejemplo se puede considerar una condición de trabajo de 400m³/h de caudal y 80 metros de columna de agua (mca) de altura manométrica. En esta situación se puede utilizar una bomba con rotor radial y potencia instalada de 40 CV en la captación, produciendo 400m³/h y contribuyendo con 20 mca. La segunda bomba estaría igualmente dotada de un rotor radial, potencia instalada de 125 CV, equilibrada con caudal de 400 m³/h que adicionan los 60 mca restantes a la presión, para lograr el punto de descarga deseado. Si existe reducción de la altura manométrica total, las bombas se reequilibrarán a un nivel más alto de caudal; en caso de que la presión aumente, el caudal disminuye hasta encontrar el nuevo punto de equilibrio. La misma situación puede ocurrir en el bombeo desde un pozo artesiano urbano, donde se tiene una bomba que trabaja como booster y una bomba monobloque agrega la energía hidráulica necesaria para que el agua se distribuya en toda la red.

Beneficios ambientales La fácil y simple instalación y manejo presentados por las bombas anfibias permiten que se reduzca a un mínimo la intervención en las Áreas de Preservación Permanente (APPs), reduciendo significativamente el impacto ambiental.

La cámara de agua que se forma entre el motor de la bomba y la carcasa externa durante la operación de bombeo funciona como aislante acústico y reduce drásticamente la transmisión de sonido de la parte interna de la bomba al medioambiente; esto permite, inclusive, la operación en centros urbanos sin necesidad de construcción de aislaciones acústicas externas.

Conclusión

Las características de las bombas anfibias pueden ser exploradas a través de planeamientos preciso y correcto dimensionamiento del sistema de bombeo, para cumplir las orientaciones de las entidades ambientales, que exigen la reducción de ruidos y de riesgos de accidentes, así como deforestaciones, taponamientos y obras civiles en las márgenes de los ríos y manantiales. Otra característica importante de esta nueva tecnología es la facilidad de instalación y operación, que llevan a una reducción significativa de costos en comparación con las instalaciones convencionales. Por tanto, ese nuevo sistema modular de bombeo responde a las nuevas responsabilidades de las empresas y entidades públicas, que deben preservar el medioambiente, reducir el consumo de energía y procurar una mejor relación costo/beneficio, para cargar un menor valor a los clientes y a la población en general.

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Si la opción es una instalación sumergida o en caja por debajo de nivel de suelo, el único ruido perceptible en la superficie será el inherente al drenaje del fluido en la tubería.

Los aireadores y mezcladoras fabricadas por Higra se construyen con material 100% reciclable, siguen los más altos requisitos internacionales de calidad y están diseñados para satisfacer las necesidades del mercado de aireación. Para tener motor sumergido, entre sus ventajas está la emisión de ruido bajo y una excelente mezcla de oxígeno y amplio alcance de la mezcla en los tratamientos, lo que reduce considerablemente el consumo de energía en comparación con los equipos convencionales. Ambas partes son importantes para un alto nivel de eficiencia de la energía hidroeléctrica y el logro de un alto rendimiento y el rendimiento del motor. Todas las acciones tomadas en Higra siguen los preceptos de la Gestión Integrada de la Sostenibilidad, además de cumplir con los requisitos de las normas internacionales ISO9001, ISO14001 y OHSAS18001.

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Bombas Anfibias - Higra Estacion Multiple en Paralelo - Version Sumergida

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Procesos 26

El hidrato de cal en los procesos de alcalización de jugos de caña Florentino Falcon 1

Resumen La eliminación química de los no-azucares presentes en los jugos de caña de azúcar se realiza mediante el proceso Cal - Calor – Cal, en el que la adición del hidrato combinado con procesos de calentamiento escalonado tiene un papel importante debido a la especifidad de la reacción de formación de los flóculos de fosfato tricálcico, principal componente de la cachaza. No obstante que el uso de cal está ligado a la calidad del azúcar, en ocasiones esto no ocurre y menos cuando se presentan daños colaterales por posibles impurezas en la operación y la baja eficiencia del ingenio. En este artículo se analizan las propiedades del hidrato de cal para establecer un estándar de calidad en la producción de azúcar de caña, ofrecer sugerencias de cómo evitar las incrustaciones así como preparar y manipular las suspensiones o lechadas; se hace igualmente un estudio sobre el destino de las impurezas que entran en el jugo para conocer los daños colaterales a consecuencia del uso de cales de baja pureza. 1 Ing. Sugarmaster - www.trapichesworldwide.com

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Palabras clave: Hidróxido de calcio, cal, oxido de calcio aprovechable, incrustaciones, lechada de cal, sacarato de calcio.

Algunas propiedades químicas del hidrato de cal

Summary

Cal es el término genérico que se utiliza para denominar las múltiples formas en las que aparece el óxido de calcio, pero para los ingenios el término Cal define el hidrato de cal que comúnmente se emplea para la alcalización de jugos.

Non-sugars removal in cane juice takes places through the CAL-HEAT-CAL process in which the addition of hydrate combined with stepped heating processes has a leading role due to specific reaction of formation of flocs of tricalcium phosphate, main component of the filter cake but while the use of lime is inextricably linked to the production of any quality sugar sometimes not related with their quality and less collateral damage of the possible impurities in the operation and sugar mill efficiency. This article aims to study the properties of the hydrate of lime to set a standard of quality for the production of sugar cane, offer suggestions of how to avoid scaling as well as prepare and handle the suspensions or slurries, eventually becomes a study about the fate of the impurities entering the juice to see collateral damage as a result of the use of limes of lower purity. Key words: Calcium hydroxide, lime, oxide usable calcium, scale, lime milk, lime saccharate.

Introducción El empleo de la cal como medio alcalizante está ligado a las primeras formas de producción de azúcar de la época moderna, debido a lo específico de la reacción de formación de los fóculos de fosfato tricálcico, base de los esquemas de purificación de jugos de caña, así lo ratifica Dekker, cuando plantea que ‘la ciencia y la tecnología modernas no han podido encontrar un sustituto para el hidrato de cal’. De hecho la producción de azúcar demanda entre 0.65 y 2.0 kg de OCa por cada tonelada de caña molida, dependiendo de su calidad. Es, de hecho, el auxiliar químico de mayor peso en la producción de cada libra de azúcar, que se consideraba barato pero su precio se ha duplicado en los últimos años con tendencia a seguir creciendo1 . A pesar de lo anterior, no existe tendencia alguna a prefijar los niveles de calidad necesarios para cada tipo de azúcar, como lo establecen los consumidores industriales por ello el enfoque de este artículo es llamar la atención sobre el significado de crear estándares de calidad del hidrato que consume la industria con el fin de reducir los costos de operación y mejorar el proceso de clarificación para obtener azúcar de calidad.

Es una base fuerte que se obtiene a través de un proceso de calcinación a elevadas temperatura, donde el óxido de calcio, ‘cal viva’, es el producto intermedio que posteriormente es hidratado por la adición de agua, acción que se genera ‘cal apagada’ y es la formulación que se emplea en la alcalización, aunque en algunas regiones aún se mantiene el uso de óxido de calcio como espina vertebral del sistema de alcalización3. Es químicamente inestable y en presencia del CO2 del aire da lugar a una reacción regresiva al carbonato que lo originó, este proceso conocido como recarbonatación es la principal causa de la reducción del contenido del óxido de calcio aprovechablea durante su almacenamiento y manipulación en tal magnitud, que pudiera llevarnos a considerar desechar importantes cantidades del producto. El hidrato de cal usualmente en un polvo fino, siendo el más adecuado aquel que pasa por un tamiz Standard de 300 meshb para facilitar el proceso de preparación, aunque existe cierta tendencia al uso de una pasta que contiene alrededor de un 35% de sólidos e igual calidad que el hidrato en su forma sólida; es escasamente soluble en agua a 0oC, para muchos técnicos e investigadores es en términos prácticos ‘insoluble’ y se reduce aún más a medida que la temperatura incrementa (Figura 1), una particular circunstancia que nos afecta directamente, pues el agua vegetal condensada que se usa en los ingenios para preparar la lechada está en el rango de 80 a 100 oC, justo el de más baja solubilidad y es un elemento que va a condicionar la forma en la que se deben manipular estas suspensiones. El hidróxido de calcio es una base fuerte que reacciona violentamente con ácidos y ataca varios metales, aunque no presenta toxicidad aguda por vía oral, cutánea o por inhalación, se clasifica como irritante para la piel y para las vías respiratorias e implica alto riesgo de grave daño ocular. En la literatura se encuentra información suficiente sobre medidas industriales necesarias para la manipulación segura del hidrato de cal4. a b

Entiéndase perdidas de su Calidad. Equivalente a una granulometría de 0.037 mm.

El óxido de Calcio aprovechable es el término empleado para definir la calidad del hidrato, por ser una medida del contenido de OCa en el hidróxido comercial, lo que significa que una cal químicamente pura tendrá 75.68% de Oca, basado en la relación estequiometria que existe entre las dos formas, según aparece en la Ecuación 1. Un hidrato con un contenido de óxido de calcio de 70% tendrá una pureza equivalente a 92.5% .

16 +4 0= 56 =7 5.68% 40 + 16 +1 2= 74

Ec. 1

Calidad del hidrato de cal para una buena alcalización Cal y calor es la base de la purificación de jugos de caña, donde la cal es el reactivo fundamental en la floculación, por tanto su calidad es decisiva para que la reacción con los no-azucares presentes en el jugo mezclado sea lo más cercano posible a su estequiometria y así lograr la mayor remoción posible, minimizar posibles daños en equipos, sistemas de tuberías y limitar su negativa incidencia

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en la formación de incrustaciones en evaporadores, en conclusión: (1) El exceso de arena e insolubles aceleran el desgaste de equipos y son causantes de obstrucciones en las tuberías. (2) Los óxidos (SiO2) y (MgO)5,6 , producen incrustaciones en evaporadores y retardan la floculación. (3) A medida que decrece la calidad de la cal se incrementa su utilización, y por tanto será mayor el volumen de agua e impurezas en el proceso. Para Hugot7 una buena cal deberá tener un pureza en el rango de 90 a 95%, para Baikow8 el contenido máximo de OMg debe ser 1.0%, pero Spencer Meade9 considera un máximo de OMg de 0.22 %”. En consecuencia es posible fijar un contenido mínimo de OCa aprovechable de 70% como estándar de calidad para la Cal que se utiliza en los procesos de alcalización de jugos de caña (Cuadro 1)10 , en ella se limita la presencia del magnesio y de sílice debido a su negativa influencia en la formación de incrustaciones y la floculación; finalmente se establece el máximo nivel de insolubles al ácido clorhídrico como medida de posibles sólidos que pueden quedar en la suspensión durante la preparación de las lechadas y que inevitablemente pasaran a formar parte del jugo mezclado.

En la Figura 2 se muestra el diagrama típico de flujo para el proceso de preparación de lechada de cal, donde la predisolución del hidrato en polvo constituye la fase inicial, probablemente la de mayor complicación, pues se debe producir una lechada de alta concentración, libre de conglomerados del propio hidrato, a la vez que se procede a la extracción de arena, piedras o residuos del propio proceso.

Cuadro 1. Especificaciones de calidad el Hidrato de cal.

Parámetros

(%)

A continuación se procede al ajuste del Baumé de la lechada concentrada al rango adecuado al esquema en operación, para alcalizar continuamente el jugo mientras la otra porción ya preparada espera hasta alcanzar el tiempo de envejecimiento necesario11.

La preparación y conservación de la lechada de cal es un proceso que requiere de operaciones no-convencionales, diferentes a las empleadas al manipular jugo, meladura, soda cáustica, ácido, entre otras substancias, ya que por ser una suspensión es necesario un cuidadoso proceso de predisolución para luego mantenerlas bajo constante agitación y así evitar los conglomerados o asentamientos en los tanques. También es necesario considerar un flujo de retorno del proceso.

El sacarato monocálcico es una sal soluble muy reactiva preparada a partir de la mezcla de lechada de cal concentrada y meladura con resultados superiores en la alcalización del jugo. Con él el tiempo de envejecimiento no es necesario ni la etapa de dilución y en consecuencia, el área es reducida a mínima capacidad para mantener sólo las existencias de lechada concentrada; además permitirá el ahorro hasta de 1 tonelada de agua por cada 1000 TCM; se reducirían así las pérdidas de cal por recarbonatación y definitivamente, resulta en una ventaja respecto a los sistemas tradicionales.

)

Preparación de lechada de cal

suspensiones

Verificar el Baumé de la lechada y realizar los ajustes es un proceso cotidiana de operación. Esta determinación, que se lleva a cabo por medio de un areómetro, es complicada e inexacta dada la condición de suspensión siendo una técnica operatoria que pocas veces ofrece resultados reproducibles, cuando no se siguen con precisión cada uno de los pasos. Honig12 indica que este método no es recomendable, ya que los resultados son, a veces, completamente inciertos, debido a que no se consigue mantener el equilibrio en la inmersión del hidrómetro; por ello es preferible que los análisis se lleven a cabo en laboratorio para evitar posibles desviaciones o errores de medición, que afecten el control en la preparación de la lechada. El agua para la preparación y dilución de la lechada debe ser condensada vegetal, usar agua cruda seria abrirle la entrada de cierta proporción de cenizas a un proceso que pretende eliminarlas a través de la cachaza, aun así en los ingenios se mantiene una línea de agua cruda de emergencia para compensar posibles déficit, una disyuntiva que debe ser analizada con cautela pues estas sales en agua cruda incrementan la solubilidad de la sacarosa y las incrustaciones en las superficies de

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transferencia de calor; no obstante si el contenido de iones sulfatos SO42- es elevado, las incrustaciones en los tubos de los evaporadores serán más severas y difíciles de eliminar.

Cómo prevenir las incrustaciones Las incrustaciones constituyen un fenómeno químicofísico inherente a las suspensiones de hidrato de cal por lo que es necesario minimizar los efectos negativos de su formación, aunque un sistema de preparación y uso de lechada de cal bien diseñado será de fácil operación y mantenimiento (Figura 3). La lechada de cal diluida es más propensa a formar incrustaciones y deposiciones en tanques, dosificadores o líneas flujo, por ello las consideraciones técnicas en su diseño y operación tienen que ser más exigentes. Algunos trabajos señalan la influencia positiva que tiene el tiempo de envejecimiento en la reducción de las incrustaciones y deposiciones a través de lo que definen como una pos-precipitación: ‘donde las partículas precipitan una sobre otra y no sobre las paredes de tuberías o tanques de almacenamiento’.

Algunas de las recomendaciones son las siguientes: 1. Los tanques de preparación de lechada deberán estar dotados de agitadores. Las conexiones entre tanques y líneas de succión de cada bomba deben estar habilitadas con tomas para limpiarlas con chorro de agua, aire o vapor en caso necesario. 2. La velocidad mínima para el flujo sin presión a través del sistema deberá ser de 1.2 metros/segundo. 3. Evitar el uso excesivo de accesorios que propicien zonas muertas que favorezcan la formación de incrustaciones; ubicar en diferentes puntos tomas para limpiar periódicamente las líneas con chorro de agua, aire o vapor. 4. El sistema de bombeo debe ser calculado para un excedente de flujo de hasta un 50% con el fin de recircular excesos de lechada y minimizar incrustaciones en la línea de retorno hacia los tanques, además el uso de la empaquetadura convencional no es recomendable pues la lechada de cal y el agua de sello crea incrustaciones perjudiciales.

5. La succión de las bombas deben ser cortas, rectas y sin accesorios adicionales a la válvula de pie. Las válvulas empleadas para el sistema en general deben ser preferiblemente de diafragma, o en su defecto de cuña. 6. Los tanques y sistemas de tuberías estarán dotadas con líneas para liquidación, limpieza, los dosificadores de lechada de cal deberán tener instalación para su liquidación al menos una vez por cada turno de operación.

Destino de las impurezas introducidas con la cal Una porción elevada de cal reacciona con los fosfatos en el jugo para formar los flóculos, principales componentes de las cachazas, el resto queda como calcio residual en el clarificado, así que la información sobre la concentración del ion Ca2+ en el jugo clarificado es un indicador para controlar la calidad de la alcalización. Las impurezas introducidas al jugo crudo están relacionadas con la calidad de la cal. Utilizar hidrato de

baja calidad incrementa el consumo de cal física para compensar el déficit de OCa y proporcionalmente se incrementan las impurezas en el proceso. La piedra semi-calcinada completa su hidratación en el tiempo que demora el flujo de jugo en llegar al tanque flash y se incorpora a los lodos en los clarificadores como hidróxido de calcio, siendo la principal causa del incremento de pH, proceso comúnmente conocido como ‘cal muerta’. Estas impurezas se distribuirán conforme al flujo de operación. Entre 20 y 25% pasan a la cachaza, el resto sigue con el jugo clarificado incorporándose en su mayoría a la película incrustante en los evaporadores y en la de los tachos, pero el resto sale proporcionalmente en la película de miel que cubre el cristal de azúcar y en la miel final. En el Cuadro 2 se presentan algunos datos que ilustran la magnitud de estas impurezas para un ingenio de 5000 TCM, y su incidencia sobre la eficiencia se puede resumir en los siguientes aspectos:

industria; además, se revisaron los detalles relativos a la preparación de las lechadas, la importancia del tiempo de envejecimiento para el proceso de purificación de jugos, así mismo se sugieren formas de manipulación para evitar deposiciones. Finalmente al estudiar a través de un balance para un ingenio de 5000 TCM de molida potencial el destino de las impurezas que se introducen al proceso a través de la cal a consecuencia de su baja calidad, permite no solo evaluar sino cuantificar la magnitud de los daños colaterales que se deben esperar de ellas y con ello se ratifica la necesidad de establecer un estándar para la calidad del hidrato que se consume para la producción de azúcar de caña.

Referencias 1 2

Consumo de Cal

Pureza del hidrato base OCa

Vs. impurezas al proceso 50.0

70.0

80.0

92.5

Cal física

8.50

6.07

5.31

4.59

Impurezas

4.25

1.82

1.06

0.34

Índice ton/1000

0.85

0.36

0.21

0.07

1. Las que pasan a las cachazas; compuestas por arena sílice; arrastran cierto contenido de Pol, incrementando s volumen y dificultando el trabajo de agotamiento. Aceleran el proceso de erosión de las telas de los filtros de cachaza, de los impelentes de las bombas, del interior de los equipos, y las tuberías. 2. Las que quedan en el jugo, óxidos y sulfatos de Mg2+(magnesio), Fe2+,3+(hierro), Si4+(sílice), Ca2+(calcio) que son sustancias que se depositan en las superficies de transferencia de calor, están presentes en la miel final y el azúcar, su efecto es acumulativo y dañino como en el caso del Mg2+ y el Si4, 13.

Conclusiones A través de este artículo se han revisado aspectos relacionados con las propiedades de la cal y su incidencia en el proceso de alcalización de los jugos de caña y ello ha permitido establecer un estándar como guía para definir cuál ha de ser la calidad más apropiada para esta

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Miller, M. Michael. Minerals Yearbook, 2012. National Lime association. 200 N. Glebe Rd., Suite 800, Arlington, http://www.lime.org. Kulkarni, D.P. Chapter 4: Clarification. Cane sugar manufacture in India. BOC. www.boc.com, United Kingdom. León Landín, Ernesto; Capitulo II. Las incrustaciones en los evaporadores; su eliminación y prevención. Potgieter JH, Potgieter SS and D de wall. An empirical study of factors influencing lime slaking part II. Water sa vol. 29. April, 2003. Hugot, Eugene. Manual para ingenieros azucareros, Ediciones Revolucionarias. La Havana 1967. Baikow, V.E., Manufacture and refining of raw cane sugar. Elsevier Scientific Publishing Company. New York 1982 Spencer Meade, página 147, Manual el Azúcar de Caña. Ediciones Revolucionarias, La Habana 1967. Falcón Piedra, Fidel. Peláez Rodríguez, Manuel. Esturo Carbonell, Carlos y otros. Epígrafe 5.04.01.Especificaciones de calidad de la cal. Manual de operaciones para la fabricación e azúcar crudo de la caña. La Habana 1995. Díaz G, Emilio. Nuevo bloque tecnológico para la purificación del guarapo en central M. Martínez Prieto. La Habana,julio de 1996. Honig, Pieter; Principios de Tecnología Azucarera, Tomo I. México 1965. Falcón, F; “Cal y calidad del azúcar”, Encuentro nacional de productores de Cal, Villa Clara, Cuba 1996. Suarez M. R y Díaz G. A. Modelación matemática de una estación de mezclado de un central azucarero para la producción de crudo. Universidad de Oriente. 2004

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MP-CER215908

Procesos 36

Flavonoides de la caña de azúcar Presencia e importancia en el proceso azucarero Jesús E. Larrahondo Ph.D.1

Resumen Los flavonoides son un grupo de compuestos orgánicos ampliamente distribuidos en el reino vegetal, formando parte de los pigmentos y/o colorantes en diferentes partes de las plantas, tales como hojas, tallos, flores y frutos. Cinco clases de flavonoides han sido identificados en la caña de azúcar (Smith y Paton, 1985; Ordoñez, 2009). Todos tienen un esqueleto o estructura común, donde la mayoría de los cuales exhiben en general el mismo o similar patrón de hidroxilación en los anillos aromáticos. Los flavonoides son compuestos altamente solubles en agua y su color es sensitivo al pH. Las antocianinas son pigmentos catiónicos, las cuales se descomponen rápidamente durante la etapa de clarificación, mientras que otros flavonoides como las flavonas, estables en un medio alcalino, sobreviven a las condiciones de esta etapa del proceso azucarero. Algunos flavonoides existen en formas no-ionizadas a bajo pH y llegan a estar cargados negativamente con el incremento del pH, asociado a un incremento del color de los materiales o productos que los contienen. 1 Ing. Químico. Consultor de procesos azucareros.

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Los flavonoides en productos como el azúcar de la caña, son principalmente los derivados de los grupos tricino, luteolina y apigenina, los cuales pueden contribuir hasta en un 30% del color del azúcar crudo a un pH de 7. La contribución en el color del azúcar por parte de los flavonoides, como pigmentos vegetales, puede incrementarse rápidamente por encima de un pH 7. La cromatografía líquida de alta eficiencia (HPLC) y técnicas espectrofotométricas (UV/VIS) han sido utilizadas con buen éxito para la determinación y cuantificación de los niveles de fenoles y flavonoides en materiales y productos, como el azúcar, obtenidos durante el proceso azucarero. Se ha encontrado que absorbentes basados en el carbón, remueven más eficientemente colorantes como los flavonoides, que las resinas de intercambio iónico.

Introducción Los flavonoides (del latín flavus, amarillo) son clave importante de pigmentos o colorantes naturales de las plantas, como la caña de azúcar. Estos compuestos se encuentran distribuidos en diferentes clases de vegetales, semillas, frutas y bebidas como el vino y la cerveza (Andersen y Markham, 2006). Se han identificado alrededor de 5000 flavonoides diferentes y aunque las costumbres o hábitos alimenticios varían en el mundo, se estima una ingesta diaria de flavonoides de 23 mg/día y sus propiedades biológicas y médicas, particularmente como antioxidantes, han sido ampliamente documentadas (Martínez et al., 2002; Russo et al., 2006).

Fuente: Larrahondo y Ordoñez (2014)

Las propiedades de los flavonoides y su rol en cultivos comerciales, como caña de azúcar, ha sido descrito por Smith y Paton (1985) en Australia. Estas sustancias son extraídas cuando la caña se procesa en fábrica, durante la etapa de preparación y extracción de los jugos, y posteriormente son encontradas en un amplio rango de productos de la caña de azúcar. En general, los flavonoides están asociados a los colorantes de origen vegetal, los cuales son uno de los responsables del color de los azúcares crudos y blancos (Larrahondo y Ordoñez, 2014).

Naturaleza química y biosíntesis de los flavonoides Los flavonoides son compuestos de naturaleza fenólica y bajo peso molecular, los cuales pueden existir en las plantas en forma libre o unidos a moléculas de azúcares, denominados glicósidos, de carácter muy polar y/o alta solubilidad en agua. Los flavonoides son sintetizados en las plantas a partir de fenil alanina (aminoácido aromático) y del malonil CoA, mediante una ruta bioquímica, conocida como ‘vía biosintética de los flavonoides’ (Figura 1). La actividad como agentes anti-oxidantes de estos metabolitos secundarios depende de las propiedades oxido–reductoras de los grupos hidroxifenólicos y de la relación estructural entre ellas (Larrahondo y Ordoñez, 2014).

Las características ácido - básicas de los flavonoides muestran que son neutros en un medio ácido por debajo de pH 3, pero exhiben una carga negativa a un pH 7. Esta propiedad tiene un impacto muy importante en la evaluación de su potencial anti - oxidante.

Los flavonoides en la caña de azúcar Los pigmentos o colorantes naturales de la caña de azúcar son, en su mayoría: clorofilas, carotenos, xantofilas y flavonoides. Los tres primeros son removidos, en su mayor parte, durante la etapa de clarificación de los jugos (Bento,

2009). Los flavonoides, por otra parte, son solubles en agua, pero no se separan fácilmente durante el proceso de clarificación y refinación de azúcar final. Su presencia en los jugos de la caña de azúcar es un factor principal en la formación de color durante el procesamiento azucarero. En la caña de azúcar y en sus productos se han identificado cinco clases de flavonoides: antocianinas, catequinas, chalconas, flavonoles y flavonas. Todos estos compuestos tienen en común el mismo esqueleto o estructura molecular, hidrocarbonada (Figura 2).

Figura 2. Esqueleto o estructura de flavonoides.

Las antocianinas son compuestos responsables de la amplia gama de pigmentos rojos, violeta y azul que se presentan en los tejidos vegetales (ej.: corteza de los tallos) de la caña de azúcar y en otras plantas. Dentro de sus funciones, las antocianinas como otros flavonoides en la caña de azúcar, son protectores de la radiación ultravioleta (UV) y en otras plantas juegan un papel de atracción de insectos polinizadores. En resultados obtenidos durante la evaluación de antocianinas presentes en diferentes variedades cultivadas y estudiadas en Colombia (Ordoñez, 2014) se observaron niveles promedios que varían entre 0.13 y 6.05 mg/100 g en las cortezas de las plantas analizadas

(Cuadro 1). En las condiciones de clarificación en el proceso azucarero, las antocianinas se descomponen y por consiguiente no son responsables totalmente del color o incremento del mismo en el azúcar, como producto final. Los incrementos de la temperatura a pH 7 en los jugos causa la producción de otros compuestos, tales como chalconas y coumarinas, las cuales son incoloras (Figura 3). Sin embargo, si existe hierro disuelto en la solución azucarada en los jugos, este elemento forma quelatos con las antocianinas y con otros compuestos fenólicos, lo cual conduce a la formación de productos de alto color.

Cuadro 1. Niveles de antocianinas observados en cortezas de diferentes variedades de caña de azúcar (Evaluadas por un método espectrofotometrico).

Variedad

No. 36 / Septiembre de 2015

Antocianinas (mg/100 g)

MZC 84 - 04

0.13

0.03

MZC 74 - 275

0.21

0.01

CC 85 - 92

0.27

0.04

POJ 28 - 78

0.50

0.03

CC 200 -3068

3.25

0.01

Figura 3. Descomposición térmica de las antocianinas

Fuente: Smith y Paton, 1985

Por otra parte más de 20 flavonas han sido identificadas en el género Saccharum y en productos

como el azúcar, todos ellos derivados de los grupos de flavonoides: tricino, luteolina y apigenina (Figura 4).

Figura 4. Grupo de flavonoides.

Estructuras

El grupo tricino de los pigmentos vegetales está ampliamente distribuido en la familia Gramineae, de la cual la caña de azúcar es un miembro importante. La aglicona del tricino (molécula libre de uniones en los azucares) ha sido detectada al menos en 16 de los 20

géneros de la familia Gramineae, donde en el género Saccharum (grupo botánico que incluye las variedades de caña de azúcar) se han identificado derivados del tricino en hojas y material coloreado de las meladuras (Smith y Paton, 1985) (Cuadro 2).

Cuadro 2. Algunos derivados del tricino en la caña de azúcar.

Compuestos

Fuente

Sulfato de potasio del tricin 7 - glucósido (T - 7GS)

Hojas

Tricin 7 - glucosil - glucósido (T -7 GG)

Hojas

Tricin 7 - rhamnosil - glucósido (T -7 RG)

Hojas

Tricin 5 - glucósido

Hojas

Tricin 7 - (2” rhamnosil) -

- galacturonido

Tricin 7 - glucosil - glucósido

No. 36 / Septiembre de 2015

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24 / 7

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En otros estudios realizados en Colombia (Ordoñez, 2009) con extractos de hojas, yemas y raíces de diferentes variedades de caña de azúcar, como, CC 84-75 y CC 85-92, se reportó la presencia de los flavonoides

luteolina, apigenina, quercetina, rutina y naringina con una concentración total de estos compuestos en el rango entre 0.080 y 1.40 mg/g (Cuadro 3).

Cuadro 3. Promedios de flavonoides observados en hojas de caña de azúcar, para algunas variedades comerciales y promisorias, cultivadas en Colombia (Cenicaña).

Variedad1

Concentración Total (mg/ g de planta)2

CC 85 - 92

1.40

CC 85 - 63

0.74

V 71 - 51

0.73

CC 84 - 75

0.67

CC 93 - 3895

0.38

CC 93 - 4418

0.33

CC 89 - 2000

0.20

CC 84 - 66

0.35

CC 86 - 33

0.15

CC 92 - 2358

0.08

Variedades CC = Cenicaña – Colombia. Principales flavonoides = Naringina, rutina, quercetina, luteolina, apigenina. Determinación vía HPLC. Fuente: Ordoñez, 2009.

1 2

Las flavonas, como colorantes, son ácidos débiles y no existen en forma catiónica como las antocianinas. A bajo pH no se disocian; pero por encima de pH 9 su disociación es casi completa y se describen como compuestos sensitivos al pH. Se estima que los flavonoides pueden contribuir hasta en 30% del color de los azúcares crudos a pH 7. La contribución de los flavonoides en el color de los azúcares crudos se incrementa entre pH 7 y pH 9.

Estabilidad y efecto de los flavonoides en el procesamiento azucarero Los flavonoides son colorantes en la caña de azúcar que se derivan fundamentalmente de la Apigenina y Luteolina, las cuales son más susceptibles a la oxidación enzimática que los derivados del tricino. Las flavonas resisten la etapa de clarificación en el proceso fabril azucarero debido a su existencia en formas anionicas en altos valores de pH de los jugos, mientras que las antocianinas, bajo las mismas condiciones se degradan, como fue mencionado anteriormente. La mayoría de las flavonas de la caña de azúcar, particularmente los derivados C–glicosidos, son estables

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bajo condiciones ligeramente o moderadamente ácidas (rango de pH de 5 a 7) durante el proceso azucarero. Los glicosidos de las flavonas requieren generalmente de calentamiento en medio ácido para que ocurra una hidrólisis parcial de estos compuestos. Los flavonoides son colorantes o pigmentos vegetales altamente solubles en agua y su solubilidad se incrementa aún más con la temperatura, durante el proceso de la caña de azúcar. Se ha observado que la mayor fuente o extracción de flavonoides sensibles a pH, detectados en el jugo mixto o diluido, está en la etapa de maceración y extracción en los molinos. Los colorantes extraídos durante la maceración son aquellos que están principalmente localizados en la corteza de los tallos de la caña (Smith y Paton, 1985). El incremento de pH durante el encalamiento induce una ionización y solubilidad adicional de los flavonoides y por consiguiente no son fácilmente removibles en la etapa de clarificación. Por tanto, la meladura llega a tener una mayor proporción de flavonoides, como colorantes de origen natural, que los jugos antes de la clarificación.

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Este hecho es de gran importancia y se debe tener en cuenta para el proceso azucarero y producción de azúcar blanca o refinada, debido a la posible incorporación de materia extraña de origen vegetal (hojas, cogollos), la cual es una fuente importante de compuestos fenólicos y especialmente de flavonoides (Cuadro 4). Los flavonoides, como las flavonas, no se remueven fácilmente durante la producción azucarera, incluyendo particularmente las etapas de clarificación y cristalización. En la refinación, los flavonoides se retiran mediante absorbentes como el carbón activado

o resinas de intercambio iónico; pero los decolorantes con base en carbón vegetal y/o animal son reconocidos como los más efectivos (Paton y Smith, 1983). Los absorbentes tienen particular preferencia por los flavonoides, así, por ejemplo, el carbón granular absorbe mucho mejor derivados del grupo apigenina y tricino; mientras que el carbón activado (en polvo) muestra una mayor preferencia para adsorber derivados del tricino, mientras que las resinas de intercambio iónico retiene los derivados de la apigenina durante un proceso de refinación y producción de azúcar blanca.

Cuadro 4. Efecto de los cogollos y hojas en el color y fenoles en jugos de caña Variedad MZC 74 – 275

Color (ICUMSA x 103)

Fenoles (mg/L)

7.4

473

7.6

476

8.4

488

% Cogollos y Hojas

Fuente: Larrahondo y Ordoñez, 2012.

Flavonoides y fenoles en los azúcares

Referencias

Los contenidos de fenoles y flavonoides totales presentes en diferentes clases de azúcares producidos por dos ingenios colombianos fue determinado por Ordoñez (2009). Los contenidos de fenoles totales en todos los azúcares analizados (crudos y blancos) estuvieron en el rango de 4.5 a 300 mg/kg de azúcar; por otra parte, los niveles de flavonoides oscilaron entre 3.5 y 100 mg/kg.

Andersen, O.; Markham, K. R. (2006). Flavonoids: Chemistry, Biochemistry and Applications. 1 ed, CRC Press: Boca Raton, FL. P 1-736. Bento, L. San Miguel (2009). Sucropedia. Ethanol and sugar production. Posted on 2009–10–14. Larrahondo, J. E.; Ordoñez, S. P. (2014). SPRI Conference On Sugar Processing. New Orleans, USA. Larrahondo, J. E.; Ordoñez, S. P. (2012). Flavonoides de la caña de azúcar – Presencia e importancia en el proceso agroindustrial azucarero. Serie técnica- Química Azucarera. Universidad del Valle – Artes Gráfi-cas. Cali – Colombia. 40 p. Larrahondo, J. E.; Godshall, M. A.; Clarke, M. A. (1996). En: Sugar Processing Research Conference. SPRI. New Orleans, USA. P 137 – 145. Martínez – Flórez, J.; González – Gallego, J. M.; Tuñón, M. J. (2002). Nutr. Hosp. XVII (6). P 271-278. Milala, J., Wojtczak, M. (1980). SPRI Conference on Sugar Processing. New Orleans, USA. Muñoz, O.; Copaja, S., Speisky, H., Peña, R. C.; Montenegro, G. www.scielo.br/scielo,php,02/09/2008. Ordoñez, S. P. (2009). Implementación de un método analítico rápido de extracción y análisis cuantitativo de flavonoides y fenoles totales en variedades de caña de azúcar. Tesis de grado. Universidad del Valle. Cali – Colombia. 104 p. Paton, N.; Smith, P. (1983). Journal International Sugar (85) 1012. Paton, N.; Smith, P. (1985). Sugar technology reviews (12). P 117-142. Russo, R. O.; Sánchez, M. S. (2006). Revista Costa Rica Cardiología, V.8, N.1. San José de Costa Rica. Colombo, R.; Yariwake, J. H.; Queiroz, E. (2005). J. Chromatography. A. (1103). P 118-124. Wilson, I. D. J. (2000). Journal Chromatography A. P 892 y 315.

La concentración de flavonoides varió, en promedio, entre 58 y 78 mg/kg en los azúcares orgánicos y crudos. Estos niveles fueron comparables a los reportados para las mieles chilenas (14 – 138 mg/kg), las cuales mostraron una marcada actividad anti–oxidante (análisis ORAC) de acuerdo con los protocolos descritos por Muñoz et al. (2008). Las diferencias observadas en los contenidos de flavonoides y fenoles entre los diferentes tipos de azúcares podrían estar relacionadas, principalmente, con el proceso azucarero. Como se mencionó anteriormente, los compuestos fenólicos, tales como los flavonoides, son sustancias específicas de los jugos de caña de azúcar y por tanto su remoción y/o degradación durante la etapa de clarificación lleva a la producción de azúcares de diferentes tipos con relación al color. Los compuestos fenólicos están fuertemente ligados al color de los azúcares y es así como el alto contenido de fenoles en los azúcares morenos, se debe al licor madre el cual está relacionado con el color del azúcar final (Milala et al., 1980; Larrahondo et al, 1996).

Agricultura de Precisión

Abonadora NPK para aplicación de fertilizantes en tasa variada.

Agricultura de precisión y fertilización en tasa variada en el cultivo de caña de azúcar Carlos Mosquera1 y Oscar Ochoa2

Los mayores avances en el desarrollo de la agricultura de precisión han ocurrido en las metodologías para medir variables y en el control de labores que impactan directa o indirectamente la eficiencia operacional, los costos, el efecto sobre las condiciones del suelo y las aguas (factor ambiental), y que afectan la productividad de los cultivos. La agricultura de precisión es definida por algunos autores como la gestión de cultivos agrícolas en una escala espacial más pequeña que un lote o unidad de manejo. Debido a la existencia de variabilidad espacial significativa en los factores que influyen en el rendimiento de los cultivos en la unidad de producción, las cau-sas de esta variabilidad pueden ser medidas e identificadas con el fin de modificar las prácticas de manejo del cultivo.

1 Ingeniero Agrónomo. Gerente C.I. AGROAP SAS. 2 Ingeniero Agrónomo. Director Técnico C.I. AGROAP SAS

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Otros autores la definen como una forma diferente e innovadora de manejo de la productividad donde se considera que la plantación no es uniforme en el espacio, en consecuencia es un modelo que explota las ventajas de la heterogeneidad de la unidad productiva. Molín (2003) manifiesta que en sus orígenes este sistema de agricultura se inicia en Europa seguido de EE.UU., como una propuesta que buscaba una agricultura menos agresiva con respecto al medio ambiente. El autor plantea la necesidad de dosificar de forma inteligente los insumos que permi-ten maximizar la producción sin afectar las condiciones de suelo y de agua. En un comienzo no fue aplicable por la ausencia de sistemas de localización (GPS, SIG), mapeo de productividad, mapeo de la fertilidad. Se inicia con el posicionamiento de la productividad y el seguimiento de costos y labores en los lotes, lo cual fue abordado inicialmente con el manejo de fertilizantes y herbicidas. La mayoría de la tecnología utilizada en el sistema ha sido desarrollada en EE.UU. y utilizada ampliamente en cultivo de maíz y soja principalmente, no obstante hoy existe una amplia oferta de equipos que se pueden adaptar al cultivo de la caña de azúcar. Más recientemente en Brasil y Argentina se han desarrollado tecnologías

locales, que siguen los lineamientos conceptuales de los equipos y metodologías americanas, pero de menor costo y rigor en su forma de operación. Existe un antecedente muy importante relacionado con el modelo de agricultura de precisión para caña de azúcar y fue planteado por David Cox en 1996, aunque solo fue ejecutado a comienzo del 2000 en Australia. En el modelo se integran tecnologías que se ajustan a los requerimientos de manejo del cultivo; lo contrario ocurre equívocamente en Latinoamérica donde siempre se ha buscado que los campos y cultivos se adapten a las maquinarias y equipos cuando en realidad es en la vía contraria la forma más eficaz de implementar tecnología. Actualmente la influencia de casas comerciales que distribuyen marcas de excelente calidad con respecto al equipamiento ocupan una participación importante en el mercado potencial de equipos de agricultura de precisión, sin embargo aún persisten fallas consistentes en capacitación, seguimiento, adaptación y ajuste al modelo de caña de azúcar, lo cual se traduce en una baja adopción o uso no adecuado de los equipos y de la interacción de herramientas, que se alejan del concepto de agricultura de precisión.

Por estas razones es imprescindible priorizar y clasificar metodologías y tecnologías que efectivamente hayan sido probadas en el cultivo de caña de azúcar, con el fin de evitar tomar modelos tecnológicos que provienen de otros cultivos como maíz o de entornos distintos al Colombiano los cuales tienen condiciones culturales, de suelos y clima diferentes. Griffin (2011) destaca la necesidad e importancia de evolucionar hacia un adecuado análisis de los datos que faciliten la toma de decisiones que generen valor al modelo de producción, ya que tener más y

mejor información no asegura el incremento de las producciones, sino las decisiones que se toman, en consecuencia el éxito o fracaso de estas tecnologías lo determina el entendimiento de esta información por parte de los profesionales de campo. Werner et al (2008) presentan (Cuadro 1) el tipo de labores y los criterios de variación que pueden teóricamente ser adaptados a un cultivo particular, y el impacto el costo operacional con respecto a la labor del cultivo según observaciones y mediciones realizadas en diferentes ingenios azucareros en Latinoamérica.

Cuadro 1. Posibles variaciones específicas de las labores y su relevancia para la producción y el impacto ambiental, con adaptación del costo operacional.

Fuente: A. Werner, J. Schwarz, F. Dreger. (2008).

Los estudios de adopción de tecnologías realizados por Diekmann y Batte (2010) mostraron que algunas de ellas son más utilizadas que otras, centrando los mayores beneficios en el uso de la aplicación de fertilizantes en tasa variada, el mapeo de suelos, los monitores de productividad y el uso de pilotos automáticos. Es importante tener en cuenta estos resultados de referencia, ya que en EE.UU. la agricultura de precisión es utilizada desde finales de la década de 1990 y ya pasaron por la evaluación de varias herramientas. En Brasil y Argentina, por ejemplo, la tendencia es hacia la

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adquisición de equipos de diferentes marcas que tiene una baja utilización y por consiguiente un modesto impacto en la productividad y una influencia directa en los costos operacionales. En este artículo se quiere enfatizar que la agricultura de precisión no es una adquisición de equipos sofisticados, sino una integración conceptual de herramientas alineadas con los planteamientos de mejoramiento del cultivo y el desarrollo de las organizaciones agroindustriales, cuyo principal objetivo es el incremento de la productividad (Cuadro 2).

Cuadro 2. Beneficios y costos de diferentes herramientas de agricultura de precisión.

Fuente: Diekmann F., y Batte M. 2010.

El uso de imágenes de satélite y fotografías multiespectral son herramientas que apoyan la medición de los índices de vegetación para la toma de decisiones efectivas que sustenten el mejoramiento en la productividad, pero previo a esto, es imperativo realizar un adecuado patronamiento de estos índices para hacer inferencias reales sobre los cultivos. Las experiencias preliminares muestran que el uso de imágenes satelitales en el entorno del Valle del Cauca son afectadas por diferentes factores como nubosidad que afecta la cobertura de la imagen, así como la resolución temporal, es decir, la obtención de imágenes completas que no sean afectadas por nubes en la frecuencia de tiempo establecida por el satélite; por otra parte la alta variación determinada por la edad, las variedades, las condiciones de suelo, la humedad del cultivo en los diferentes lotes, implica que el uso de estas imágenes debe hacerse con criterios muy específicos que se ajusten a la realidad local, para que su uso y las decisiones que se tomen con generen efectivamente valor al manejo del cultivo.

El uso de imágenes obtenidas con drones no sufre la influencia de la nubosidad y la temporalidad, pero también requiere ser patronada preliminarmente.

Fertilización en tasa variada en el Valle del Cauca (caso de la finca El Trejo) La fertilización de los cultivos tradicionalmente se ha realizado en forma masiva y generalizada sin tener en cuenta la variación de los nutrientes en el suelo ni las condiciones físicas, químicas y biológicas y la respuesta en la producción. Como consecuencia de lo anterior las dosis de fertilizantes se han incrementado significativamente, aumentando los costos de producción, muchas, veces sin incremento en la productividad. La tendencia y el avance de la agricultura en varios países han llevado a que las aplicaciones se realicen de manera precisa y en función de las características del suelo y la respuesta del cultivo. Esto ha demostrado tener efectos importantes en el incremento de la producción

y reducción de costos y en beneficios ambientales por reducciones en la contaminación del aire y el agua.

mapas de productividad que ya se generan en algunos de los ingenios más grandes del Valle del Cauca.

En la actualidad varios ingenios de la región cuentan con tecnologías representadas en conceptos y equipos que permiten aplicar los fertilizantes de una manera precisa y con elevado retorno económico. Ya se han empezado a implementar servicios de agricultura de precisión para los proveedores de caña en el Valle del Cauca, como es el caso de la finca El Trejo en el municipio de El Cerrito, con 70 ha cultivadas en caña.

En esta finca se realizaron análisis de correlaciones espaciales para determinar las variables que posiblemente influyen más sobre la productividad del cultivo. Los análisis de suelos mostraron que en términos generales la mayoría de los nutrientes se encontraban en niveles adecuados, sin embargo varios elementos menores tenían deficiencia debido principalmente a las condiciones de variabilidad de pH, es decir, donde su valor era alto se encontraban las deficiencias de nutrientes.

En esta finca se establecieron muestreos de suelos con un nivel de detalle estimado geo-estadísticamente que permite definir con amplia precisión la sensibilidad de la variabilidad de los elementos nutritivos, así como también el comportamiento de las condiciones físicas y de energía como la conductividad térmica, el paramagnetismo y la resistividad eléctrica, que son variables incorporadas para complementar el análisis químico de suelos tradicional. 50

El entendimiento y el modelamiento de este conjunto de variables han permitido encontrar correlaciones espaciales significativas que permiten hallar tendencias que afectan la productividad. Cuando existe un entendimiento más integral de las variables de suelo, es posible diseñar planes de manejo de las fincas con respecto al uso de agua, la preparación del suelo y la nutrición del cultivo, de tal forma que se pueden medir eficazmente los resultados a través de los

Por esta razón con el consentimiento del profesional técnico que administra la finca se acordó transformar la recomendación centrándola en la aplicación de una dosis constante de urea, una dosis variable para sulfato de amonio con el propósito de impactar las áreas de mayor pH. Es de resaltar que la tendencia generalizada en la nutrición de la caña se había enfocado en la utilización de diversos tipos de fertilizantes y en el aumento de las cantidades aplicadas generando un efecto negativo especialmente en el costo de estos insumos. El uso de herramientas objetivas soportadas en los conceptos de agricultura de precisión, permite el uso eficiente de los nutrientes en cantidad y tipo. En la Figura 1 se observa la situación encontrada con respecto a la variabilidad de pH y cómo la recomendación en tasa variable aplica las dosis requeridas para impactar y, finalmente, la verificación que las dosis recomendadas hayan sido aplicadas.

Figura 1. Variabilidad de pH en el suelo y recomendación de aplicación de sulfato de amonio. Finca El Trejo.

Las abonadoras en tasa variada para NPK (Figura 2) y otros fertilizantes ya se encuentran en el mercado, las aplicaciones en campo han mostrado desviaciones entre la cantidad recomendada y la aplicada de hasta 3%, en comparación con las abonadoras tradicionales

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que están entre el 6-32%. Los tractores con antenas GPS de mayor capacidad aumentan el desempeño en la ubicación precisa del abono de acuerdo con el mapa de recomendación.

Si bien es cierto que la aplicación de fertilizantes con abonadoras equipadas con sistemas de control es un factor de mejoramiento importante con respecto a la distribución del producto, la cantidad aplicada y la disminución del error en la descarga, siempre y cuando, usen los dosificadores de precisión (‘fertisystem’), estos por sí solos no contribuyen para optimizar la dosificación del fertilizante; esto se logra sólo cuando se integran las variables edáficas y se influye tanto en la productividad como en la cantidad del fertilizante o enmienda.

Conclusiones La agricultura de precisión es un conjunto de herramientas integradas que se enfocan principalmente y en orden de prioridad: aumentar productividad, racionalizar la aplicación de insumos, reducir costos y mitigar el impacto ambiental. Entre las herramientas de agricultura de precisión, la fertilización en tasa variada acompañada de un diagnóstico geo-referenciado del suelo, es la que más impacta los resultados de producción en los principales cultivos extensivos.

En el Valle del Cauca existe una oferta importante de herramientas tecnológicas de agricultura de precisión, que les permitirá a los agricultores optimizar los recursos como los fertilizantes, el manejo del agua y la preparación de suelos.

Referencias Molin, J.P. (2003). Agricultura de precisao o gerenciamiento da variabilidade. Piracicaba, ESALQ. 84p. Florian Diekmann and Marvin T. Batte. (2010). Adoption and Use of Precision Farming Technology in Ohio, The Ohio State University. 21p. A. Werner, J. Schwarz, F. Dreger. (2008). Precision Agriculture is a key technology for farming in Europe - achievements, acceptance and future of an innovation for farmers and the value added chain. Congresso Brasileiro de agricultura de precisão 2008. 16p. Griffin Terry. (2011) Precision agriculture adoption and profitability: fact vs. myth beyond pretty maps. Economics department of agricultural economics and agribusiness. InfoAg, 2011. Springfield, Illinois. 51

Procesos 52

Innovación en sistemas de dosificación para reducir la pérdida de azúcar en el proceso de empacado Carlos Roberto Prawucki1 y Andrés Mauricio García2

Resumen Este artículo presenta los resultados de la implementación de un sistema de empacado de azúcar basado en compuerta dosificadora que por medio de flujo de aire evita el desperdicio de este producto en el proceso de dosificación y empacado. Este sistema innovador de dosificación puede evitar el desperdicio de 13 gramos por kilo de azúcar y debido a que no produce polvo en el aire trae beneficios tanto económicos como de ambiente en el área de trabajo.

1 CEO, Tecnotok Brasil, export@tecnotok.com 2 Ing Mecatrónico, Supplies Colombia, andres.garcia@suppliescolombia.com

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Introducción Durante décadas las empresas productoras de azúcar han envasado el producto preferiblemente en dosificadores de vasos volumétricos. Esto se debe a que este es el sistema más económico frente a otras alternativas como la dosificación con balanza y multicabezal. El inconveniente en todos estos sistemas es el desperdicio de producto en el proceso.

El dosificador de vasos, por trabajar generalmente con 4 a 6 vasos (de acuerdo al modelo), no puede proporcionar una precisión buena. Los vasos, movilizados por un motor eléctrico y en sentido circular, sufren sacudidas que provocan la caída del producto en el cuello formador del paquete y a su vez esto hace que el volumen del producto en cada vaso sea variable. Ver figura 1.

Otro problema común para los tres sistemas de dosificación nombrados anteriormente es que debido a que el dosificador está expuesto al ambiente, se genera polvo de cristales de azúcar que se esparce en el aire, el cual es prácticamente invisible para quien está acostumbrado al área de producción, estos cristales representan pérdida para la empresa e impactan en el ambiente ya que se mezclan con el aire que se respira, adicionalmente implica hacer mantenimiento y limpieza tanto de la máquina como de la zona de empacado. Si el ambiente posee aspiración de aire, no se percibe el acumulo de producto, pero de igual forma existe la perdida de este que finalmente va a la basura y hace que la empresa sea menos competitiva y menos rentable.

Sistema Gate Doser Debido al problema de desperdicio de azúcar en el proceso de empacado, Tecnotok, empresa líder en automatización de final de línea (sistema de envasado, enfardado y paletizado) en Brasil, junto con uno de sus clientes, líder mundial del sector del azúcar desarrolló un sistema innovador llamado Gate Doser. El sistema Gate Doser es un dispositivo de dosificación que permite envasar azucares tipo cristal y

productos similares, en un ambiente herméticamente cerrado, lo cual impide que el polvo salga al ambiente. El polvo vuelve al proceso de envase, gracias a sus ductos internos de aspiración. Un solo vaso bi-partido permite el ajuste de 150gr a 2kg para el dosificador tamaño pequeño o de 1kg a 5kg para el mediano o de 5kg a 25kg para el tamaño grande. Este ajuste es hecho por botones en el panel eléctrico, lo que permite un rápido ajuste frente al sistema tradicional de vasos, donde el ajuste es totalmente mecánico y puede llevar casi medio turno de trabajo. Este sistema pose unos ductos internos responsables por el flujo de aire y de polvo. El polvo se redirige al proceso de dosificación, en vez de ir al medio ambiente. Gracias a la compuerta hermética el Gate Doser envasa un producto limpio de contaminaciones del medio ambiente. Otra ventaja es la productividad: en paquetes de 1kg puede llegar a una producción de 55ppm a 62ppm. Este dosificador no opera con motor eléctrico, sino con un sistema propio neumático, lo cual trae ventajas en bajo consumo de energía y el mantenimiento es prácticamente nulo. Los otros tres sistemas de dosificación necesitan constante limpieza.

Figura 2. Sistema Gate Doser

El sistema Gate Doser es autolimpiante ya que el propio flujo de aire mantiene limpio el dosificador, por lo tanto no hay que detener la máquina para limpieza, eliminándose este costo también de la ficha de costos que incorpora el precio final del producto. Son innumerables las ventajas del Gate Doser frente a los otros sistemas tradicionales. Esta tecnología ha sido implementada en plantas de producción de azúcar en diversos países tales como Brasil, Méjico, Cuba, Ecuador, Venezuela, Bolivia, Chile, Sur África, Emiratos árabes y Tailandia.

Procedimiento y resultados Para medir el peso del azúcar que se desperdicia en el proceso de empaque, se realizaron pruebas en un ingenio teniendo en cuenta las siguientes condiciones: - Tipo de dosificador Volumétrico de 4 tasas. - Producción de 50 Paquetes por minuto. - Presentación 1Kg. - Azúcar tipo cristal.

Análisis económico Tomando como base el ahorro de 13 gramos por Kilo de azúcar empacado, se puede llegar a calcular 42.9 Kg de azúcar por cada hora de funcionamiento de una máquina que empaca 55 paquetes por minuto en presentación de un kilogramo. Si se proyecta el ahorro durante 8 horas diarias y 24 días al mes. Teniendo en cuenta el precio del azúcar en 365 USD la tonelada, la ganancia de la empresa es de 36.077 USD. Esto sin contar con los ahorros en mantenimiento y limpieza además de la reducción de paquetes descartados por la variación en el gramaje. Por lo tanto emplear esta tecnología tiene un retorno de inversión inferior a un año.Para las pruebas se colocó en el dosificador un sistema de colecta de polvo, el cual se mantuvo durante tres días de producción. Los resultados arrojan que por cada kilo producido el sistema de colecta de polvo recibe 13 gr. Ver figura 3.

Figura 3. Medición de desperdicio de azúcar en el empacado

No. 36 / Septiembre de 2015

Adicionalmente se realizaron mediciones del peso de cada paquete envasado con el dosificador de tasas y se comparó con el sistema Gatedoser. En la gráfica se puede apreciar que la variación del sistema Gatedoser es de 5gr, mientras el sistema volumétrico puede variar más de 10gr por encima o debajo del peso empacado. Ver figura 4. Figura 4. Comparación Dosificador Volumétrico VS Gatedoser

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