Las condiciones generales que favorecen el empleo de tachos discontinuos y continuos han sido bien resumidas por Levenspiel (1962), haciendo relación a los reactores químicos:
"El reactor discontinuo ofrece como ventajas un bajo costo de instrumentación y flexibilidad de operación (puede ser detenido fácil y rápidamente). Tiene las desventajas de mayores costos de labor y operación, frecuentemente considerables tiempos muertos durante la descarga, limpieza,
y recarga, además de una menor capacidad de control sobre la calidad del producto. Por lo tanto, se puede generalizar que los reactores discontinuos son apropiados para la producción de pequeñas cantidades de material o para producir muchos productos diferentes con un mismo equipo. Por otro lado se encuentra que para el tratamiento químico de grandes cantidades de material, el proceso continuo es casi siempre el más económico". Este análisis es igualmente valido tanto para tachos discontinuos como continuos. A medida que las fábricas se han expandido y buscado formas de mejorar la eficiencia operacional, los tachos continuos han probado ser económicamente más efectivos.
Economía de vapor. Los tachos continuos pueden utilizar vapores de menor presión en la calandria, mientras que aún se depende exclusivamente de la circulación natural. Esto permite lograr ahorros de vapor que pueden ser significativos cuando así se requiere. Los tachos continuos usualmente operan con valores de At entre 25 y 40 °C como se aprecia en la Figura 15.27. Los tachos discontinuos de circulación natural tienen que operar con valores de At por encima de 40 °C para poder lograr tiempos de cocimiento razonables, particularmente a medida que el tacho se llena. Algunas fábricas operan los tachos continuos utilizando vapor 2, o incluso vapor 3, obteniendo ahorros de vapor
significativos. Adicionalmente, los soplos de vapor son eliminados, reduciendo la demanda de evaporación total.
Cuando se buscan ahorros de vapor excepciona-les, el tacho continuo vertical BMA ofrece ventajas. Este puede operar con un At bastante bajo debido a los impulsores forzados, y puede ser utilizado en conjunto con un recompresor mecánico de vapor. Debido a la operación continua, el vapor puede ser extraído del tacho y recomprimido continuamente para el suministro de vapor a la calandria.
Volumen de evapo-cristalizadores. El uso del volumen instalado es más eficiente en los tachos continuos. La relación entre el tiempo de residencia real / nominal es de 1.4 a 1.8 (Sección 15.4.2). Adicionalmente, dado que la producción es continua y el tacho esta siempre lleno, se evita el tiempo muerto asociado en los tachos discontinuos a descargas y soplos de limpieza. Por lo tanto, la eficiencia volumétrica de un tacho continuo es en general 1.8 veces mayor que la de un tacho discontinuo. Al comparar el costo de los tachos discontinuos y continuos es importante tomar en cuenta esta diferencia en eficiencia volumétrica.
Control del proceso. El control de los cocimientos en tachos discontinuos es más complicado que en los tachos continuos, a pesar de que los últimos tienden a tener más lazos de
control por tacho. Ambos tipos de tachos pueden ser automatizados exitosamente.
Incrustación de las superficies internas. Este problema no se encuentra en los tachos discontinuos, debido a que normalmente se limpian “soplando” vapor al final de cada templa. Este problema no es importante en los tachos continuos de B o C, que pueden operar durante largos períodos sin tener que ser liquidados. Por otro lado, con cocimientos de alta pureza la incrustación de las superficies de los tachos continuos puede ser severa y conducir a la formación de aglomerados.
Costos de capital de las instalaciones. Los tachos continuos pueden resultar aparentemente más caros por unidad de volumen, pero no cuando se toma en cuenta la eficiencia volumétrica. Un estimativo dc la comparación de costos de capital para una nueva fábrica mostró que el sistema empleando lachos continuos representaba apenas un poco más de 2/3 del costo del sistema convencional con tachos discontinuos (Rein 1992). Los ahorros en costos de capital se deben a que los equipos auxiliares tales como bombas de vacío y bombas de agua de inyección no requieren tener la capacidad para lidiar con los elevados picos de carga asociados a los lachos discontinuos; esto significa que es
posible utilizar bombas más pequeñas.
Flexibilidad de la casa de cocimientos. Los sistemas discontinuos tienen mayor flexibilidad. Dependiendo del momento durante la zafra y la pureza de la caña. Las cantidades relativas de masa cocida A. B y (' cambian. Con lachos discontinuos es fácil re-acomodar las tareas de los tachos para ajustarse a estas variaciones. Con los tachos continuos es la flexibilidad se pierde y los tachos deben diseñarse para poder afrontar los picos de carga.
Operación. Las fábricas que han reemplazado tachos discontinuos por lachos continuos usualmente han logrado ahorros en los requerimientos laborales o de operación. Los tachos continuos operan de manera estable requiriendo menor supervisión que los tachos discontinuos.
Calidad del azúcar. Gracias a la baja cabeza hidrostática en los sistemas continuos las condiciones de cristalización son más uniformes. La cabe/a hidrostática de masa cocida se reduce, y con buena circulación, las variaciones de temperatura dentro del lacho son menores. Pruebas comparativas de evapo - cristalizadores continuos y discontinuos han mostrado que el color del azúcar producido en un lacho continuo de masa A fue un promedio 16 % menor
que la producida con tachos discontinuos (Rein 1987).
Los tachos discontinuos ofrecen una ventaja en términos de la distribución del tamaño de grano, dado que cada cristal tiene el mismo tiempo de residencia en el sistema. Sin embargo, siempre que se preste adecuada atención a la obtención de una distribución apropiada del tiempo de residencia próxima al flujo pistón, y que la calidad de la semilla sea razonablemente aceptable. La distribución del tamaño de grano obtenida con tachos continuos no es sensiblemente inferior. Una revisión de las cifras para masas cocidas A y C de las fabricas Sudafricanas no hallo diferencias discernibles de CV entre las fábricas que operan con lachos discontinuos y continuos (Rein y Msimanga 1999).
Expansión de la capacidad. Una filosofía comúnmente empleada cuando se requieren expansiones marginales ha sido la instalación de un tacho continuo de C. y la reasignación de los tachos discontinuos de C para las templas de B o A. Subsecuentemente cuando algunos de los tachos más viejos o pequeños se tornan difíciles de mantener. Se precede a instalar un tacho continuo para masa B. Esta estrategia conduce a tener finalmente una estación de tachos más compacta, con menor número de tachos sin que sea necesario expandir la edificación. Un ejemplo de como el uso de tachos continuos en proyectos de expansión puede conducir a una
estación de cocimientos simplificada que presentado por Rein y Msimanga (1999).
La estrategia general de reemplazo de los lachos de menor capacidad por unidades más grandes esta también disponible con la opción de utilizar lachos discontinuos. Sin embargo, para los tachos discontinuos existe un límite de capacidad máxima, en la mayoría de industrias azucareras los tachos más grandes no exceden 100 ml y aunque se pueden encontrar algunos más grandes en operación. Estos no llegan a aproximarse al tamaño de los tachos continuos que se encuentran actualmente en las fábricas. por ejemplo por encima de 200 m\ Debido a que la capacidad electiva de un lacho continuo es aproximadamente 80 % mayor que en un tacho discontinuo equivalente un tacho continuo de 200 m3 iguala en términos de capacidad a un lacho discontinua de aproximadamente 360 m.
Expansiones marginales de 10 % se pueden lograr más fácilmente con tachos discontinuos. Una pequeña expansión de este tipo puede lograrse instalando un lacho discontinuo adicional y redistribuyendo los tachos de la estación. Esto no se podría lograr tan fácilmente con tachos continuos.
Sin embargo, con los tachos horizontales modulares de múltiples compartimientos es posible adicionar compartimientos para incrementar la capacidad cuando se
contempla una expansión pequeña y/o la adición de una etapa final con una última celda provista de agitación mecánica {Attard y Doyle 1998, Watson y Broadfoot 1998). Otra aproximación indicada por FCB involucra la adición de más tubos horizontales al banco de tubos que constituye la calandria (Joumet y Pelh'lcm 2001). Una expansión de 60 % es posible usando Esla aproximacion pero se incrementan la altura hidrostática y la resistencia al flujo.
15.5 Control y operación de evapo-cristalizadores