No.25 / Septiembre de 2010 ISSN del recurso hídrico

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1 No.25 / Septiembre de 2010 ISSN Manejo eficiente Manejo eficiente del recurso hídrico

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3 1 Revista Tecnicaña No. 25, Septiembre de 2010 ISSN JUNTA DIRECTIVA Presidente Camilo H. Isaacs E. Vicepresidente Hugo Vásquez P. Principales Camilo H. Isaacs E. Cenicaña Santiago Durán Cultivador de caña. Hugo Vásquez P. Ingenio Mayagüez S.A. Alberto Roldán Ingenio Sancarlos S.A. Fernando A. Pérez Incauca S.A. Luis Fernando Piza Ingenio Manuelita S.A. Guillermo Ramírez Riopaila Castilla S.A. Suplentes Wilson A. Roa Díaz Ingenio Pichichí José Rafael Rojas Ingenio Providencia Ricardo Franco A. Ingenio Mayagüez S.A. Juan Carlos Ochoa. Ingenio Risaralda S.A. Alfonso Camargo M. Incauca S.A. José Manuel Quintero Cultivador de caña. Jhon Jairo Rodríguez Riopaila Castilla S.A. DIRECTORA EJECUTIVA María Fernanda Escobar Escobar Tecnicaña COMITÉ EDITORIAL Camilo H. Isaacs Echeverri Wilson A. Roa Díaz María Fernanda Escobar Escobar Victoria Carrillo Camacho Martha Lucía Montoya Angulo Contenido Editorial 2 XXXVI Asamblea de Tecnicaña 4 Cursos de Capacitación Tecnicaña 2010 Nutrición y fertilización de la caña de azúcar 7 Excel básico, intermedio y avanzado 9 Manejo eficiente del recurso hídrico 10 Cosecha integral en caña de azúcar 10 Poscongreso en Colombia de la ISSCT 11 Artículos técnicos Mejoramiento del riego en el Ingenio Pichichí S.A. 13 Análisis térmico e hidráulico del proceso de destilación en el Ingenio Providencia S.A. 20 Sistema radical de la caña de azúcar El sistema radical de las plantas y la absorción de nutrimentos 25 Impacto socioeconómico del sector azucarero colombiano en la economía nacional y regional - Diciembre de Ventajas de los sistemas de gestión en la sostenibilidad del sector agroindustrial 35 Pág. REVISIÓN DE TEXTOS Alberto Ramírez Pérez DISEÑO, DIAGRAMACIÓN PREPRENSA, IMPRESIÓN Impresora Feriva S.A. CARÁTULA wallpaper/gotas-de-agua-en-una-hoja/ Asociación Colombiana de Técnicos de la Caña de Azúcar Calle 58 norte No. 3BN-110 Cali, Colombia Tel. (57) (2) ó Fax: (57) (2) tecnicana@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.

4 La esencia de la vida Editorial El concepto Manejo integral de los recursos hídricos (MIRH por su sigla en inglés) no es nuevo; se acuñó en la década de los años treinta del siglo pasado y la Organización de las Naciones Unidas empezó a promoverlo desde finales de Una de las principales resoluciones de la Conferencia del Agua de las Naciones Unidas organizada en Mar del Plata, Argentina, en marzo de 1977, se refiere específicamente al manejo integral de los recursos hídricos. Posteriormente el tema fue tratado en la Conferencia de Dublín en 1992, en la Cumbre de Desarrollo Sostenible en Johannesburgo en 2002, en las Metas del Milenio, propuestas por las Naciones Unidas y en las declaraciones de los cinco Foros Mundiales del Agua, celebrados en Marruecos, La Haya, Japón, México y Estambul. Mientras se desarrollan estas reuniones de alto nivel en el mundo, la humanidad continúa con su mal manejo del ambiente y su elevado consumismo que ha llevado al planeta a ser dominado por regímenes climáticos extremos, es decir, inviernos inclementes y veranos sofocantes que disminuyen cada vez más el agua de que dispone la humanidad. En la Conferencia Internacional sobre Agua y Medio Ambiente celebrada en Dublín en 1992 se establecieron cuatro principios que han sido adoptados universalmente como guía para la MIRH. Uno de esos principios considera el agua como bien económico, para lo cual se debe cumplir con ciertos requisitos, entre los cuales se destaca el principio de escasez. La abundancia y la escasez definen la frontera entre el agua como bien libre y el agua como bien económico. El agua es un bien que no tiene sustitutos y es esencial para muchos procesos productivos y para la vida humana. Surge, entonces, una paradoja económica: en tanto se valora muy alto el agua por ser un bien sin sustitutos e indispensable para la vida, por ese mismo carácter de esencial y no excluyente se le fija una tasa exigua. La importancia fundamental del agua radica en su polivalencia ambiental, económica y social, y en su función ecológica primordial para la existencia de todos los seres vivos. El uso eficiente del agua es uno de los principios sustanciales para el manejo integrado de los recursos hídricos, y con base en él Tecnicaña ha venido desarrollando una serie de cursos dirigidos a quienes están encargados del manejo de las plantaciones de caña de azúcar, para divulgar conceptos y técnicas que contribuyan a optimizar el uso de este recurso en el valle del río Cauca. También estamos trabajando para ofrecer los servicios de asesoría y consultoría en el manejo y optimización del uso del agua en los cultivos de caña de azúcar, asi como la difusión de nuevas tecnologías y métodos de trabajo como el sistema de riego con caudal reducido, el control administrativo del riego, el manejo del balance hídrico de las fincas e indicadores de eficiencia en el riego, entre otros. María Fernanda Escobar Escobar Directora Ejecutiva

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6 4 Revista Tecnicaña No. 25, Agosto de 2010 Asamblea XXXVI XXXVI Asamblea de Tecnicaña Mesa principal de la XXXVI Asamblea de Tecnicaña Con nutrida asistencia se llevó a cabo la XXXVI Asamblea de Tecnicaña el pasado 26 de marzo, en las instalaciones de Asocaña. En ella se eligió la nueva Junta Directiva para el periodo El presidente de la Junta Directiva de Tecnicaña elegido para el periodo , ingeniero Camilo Humberto Isaacs Echeverri, se dirigió a los presentes, rindió informe de la gestión cumplida durante los dos últimos años y destacó el éxito del VIII Congreso realizado el pasado septiembre con una asistencia de setecientas personas y la presentación de noventa y ocho trabajos. Con beneplácito informó sobre el proceso de certificación como el resultado del compromiso asumido por el equipo de trabajo de Tecnicaña y la Junta Directiva, que documentó e implementó el Sistema de Gestión de Calidad (SGC), proceso a través del cual se busca mejorar la calidad en la prestación de servicios a los usuarios internos y externos de la Asociación, cuya importancia subrayó al afirmar: La certificación es la constancia de que en Tecnicaña hemos adoptado una visión estratégica orientada a la calidad, por cuanto la certificación avala la excelencia del Diseño y prestación de servicios de educación informal mediante la realización de congresos, seminarios, foros, conferencias, cursos, diplomados y misiones tecnológicas para la agroindustria de la caña de azúcar. Cabe anotar que el informe Junta Directiva Presidente Camilo H. Isaacs E. Vicepresidente Hugo Vásquez P. Principales Camilo H. Isaacs E. Cenicaña Santiago Durán Cultivador de caña. Hugo Vásquez P. Ingenio Mayagüez S.A. Alberto Roldán Ingenio Sancarlos S.A. Fernando A. Pérez Incauca S.A. Luis Fernando Piza Ingenio Manuelita S.A. Guillermo Ramírez Riopaila Castilla S.A. Suplentes Wilson A. Roa Díaz Ingenio Pichichí José Rafael Rojas Ingenio Providencia Ricardo Franco A. Ingenio Mayagüez S.A. Juan Carlos Ochoa Ingenio Risaralda S.A. Alfonso Camargo M. Incauca S.A. José Manuel Quintero Cultivador de caña. Jhon Jairo Rodríguez Riopaila Castilla S.A.

7 5 En el marco de la XXXVI Asamblea fue conferida la certificación ISO 9001 a nuestra Asociación, por parte del Icontec, en cuya representación hicieron entrega de la Certificación el doctor Juan Felipe Mora, Director Regional del Icontec y Juan Cristóbal Becerra, auditor. entregado por el auditor representante del Icontec, doctor Juan Cristóbal Becerra, arrojó cero no conformidades para la entrega del certificado. Durante el año 2009 se realizaron algunos eventos de capacitación y divulgación, tales como el Segundo Seminario de Optimización de la Cosecha Mecanizada, el Diplomado para la Formación de Gestores de Competitividad, el Curso sobre Manejo Eficiente del Recurso Hídrico dirigido a Mayordomos, el Seminario Internacional de Nutrición y Fertilización de la Caña de Azúcar y el pos-congreso de la ISSCT. Se rindió el informe financiero por parte de la firma Escobar Auditores, se presentó una propuesta para cambiar los estatutos y posteriormente se procedió a elegir la nueva Junta Directiva para el periodo Finalizado el acto protocolario se invitó a los participantes a tomar una copa y departir un momento. Propuesta de reforma de estatutos Se propuso a la Asamblea General la inclusión del literal g en los objetivos de la Asociación, y así poder empezar a prestar, a través de nuestros asociados, los nuevos servicios de asesoría, consultoría y asistencia técnica. El nuevo literal dice: Capítulo II: Objetivos y actividades de Tecnicaña Artículo Cuarto: g) Ofrecer y prestar a través de sus asociados los servicios de asistencia técnica, consultoría y asesoría en temas relacionados con la agroindustria de la caña de azúcar. Esta reforma fue aprobada por unanimidad, con lo cual se habilita a la Asociación para la prestación de estos servicios y la posterior certificación de los mismos. Con este nuevo objetivo Tecnicaña logra ampliar el espectro de sus servicios y generar nuevas dinámicas de trabajo, que redundarán en beneficios para el gremio azucarero de Colombia y del mundo.

8 6 Revista Tecnicaña No. 25, Agosto de 2010 Entrega Certificación ISO 9001 Asamblea XXXVI Fabiola Villegas, María Fernanda Escobar, Fabio Tobón y Martha Caballero Entrega de Certificación En ceremonia oficial celebrada en el Club de Ejecutivos de Cali el día 20 de mayo le fue entregada la Certificación ISO 9001 al equipo de trabajo de Tecnicaña, por parte del ingeniero Fabio Tobón, Director Nacional del Icontec, quien presidió el evento y en el mismo acto hizo entrega de igual constancia a otras empresas del Valle del Cauca que aprobaron el proceso de certificación. En el evento oficial también se hizo presente el Director Regional del Icontec, doctor Juan Felipe Mora. Tecnicaña fue representada por Fabiola Villegas, Asistente de Capacitación; María Fernanda Escobar, Directora Ejecutiva, y Martha Caballero, Asistente de Dirección. El alcance de la certificación incluye diseño y prestación de servicios de educación informal mediante la realización de congresos, seminarios, foros, conferencias, cursos, diplomados y misiones tecnológicas para la agroindustria de la caña de azúcar. Con la estructuración e implementación del SGC se adopta un proceso sistemático de planeación, de control de procesos y actividades, de reuniones de seguimiento gerencial y cronogramas de trabajo y de evaluación de proveedores que garantiza el cumplimiento de los superiores estándares de calidad que testifica la certificación. La actual administración se ha concentrado en impulsar el desarrollo de los nuevos servicios de Tecnicaña previstos en la citada reforma de sus estatutos; la realización de asistencia técnica, consultorías y asesorías al sector agroindustrial de la caña de azúcar, y se propone certificar estos servicios una vez se cuente con los registros requeridos.

9 7 Cursos de Capacitación Tecnicaña 2010 Nutrición y fertilización de la caña de azúcar La fertilización es una práctica esencial para obtener altos rendimientos en el cultivo de la caña de azúcar. No obstante, su elevado costo exige una aplicación oportuna y en dosis adecuadas para asegurar su máximo aprovechamiento. El buen manejo de la fertilización, como una práctica integrada a la administración general del cultivo, y la incorporación de los avances tecnológicos recientes aseguran el esta- blecimiento temprano y el desarrollo óptimo del cultivo. El curso de Nutrición y Fertilización de la Caña de Azúcar surge de la necesidad manifiesta de los cañicultores, específicamente de los proveedores, de actualizar y ampliar sus conocimien- tos en cuanto a la nutrición y la fertilización del cultivo. Tecnicaña, uno de cuyos principales compromisos es la transferencia de conocimiento al sector azucarero, con el apoyo científico y metodológico del Centro de Investigación de la Caña de Azúcar de Colombia (Cenicaña), y la participación de cinco conferencistas internacionales ofrece este curso con el cual se espera capacitar a técnicos y productores en estos aspectos de la producción. Capacitación Tecnicaña El curso de nutrición y fertilización será dictado los días 8, 9, 10, 14 y 15 de septiembre y se tiene estimada la participación de aproximadamente ciento cincuenta asistentes nacionales e internacionales. Entre los temas que se tratarán se incluyen: Sistema radical de la caña de azúcar. El suelo y la sostenibilidad para la caña de azúcar. Impacto de los sistemas agrícolas en la materia orgánica del suelo. Necesidades nutricionales de la caña de azúcar. Los fertilizantes de síntesis química. Fuentes orgánicas de nutrimentos. La vinaza. Producción de abonos orgánicos. Aplicaciones foliares de elementos mayores y menores. Productos hormonales. Aspectos básicos sobre el proceso de compostaje. Las bases de la fertilización orgánica. El análisis de suelo. Microorganismos y procesos en el suelo. Fijación biológica de nitrógeno para la economía de fertilizante nitrogenado en caña de azúcar. Variabilidad espacial de la producción de caña de azúcar en el valle del río Cauca, características físicas y químicas de los suelos y equipos de aplicación variable de fertilizantes. Fertilización en tasa variada. El análisis de suelos para suelos alcalinos y su interpretación.

10 8 Revista Tecnicaña No. 25, Agosto de 2010 Conferencistas En el curso se contará con la participación de conferencistas de instituciones nacionales e internacionales de reconocida experiencia en el cultivo de la caña de azúcar, entre ellos: Bruno José Rodrigues (Brasil) Ingeniero Agr., Ph.D. en Agronomía Gaspar H. Korndorfer (Brasil) Ingeniero Agr., Ph.D. en Suelos y Nutrición de Plantas Neuza Asakawa (Brasil) Licenciatura en Ciencias Biológicas, M.Sc. en Biología Philippe Conil (Bélgica) Bioingeniero especializado en gestión del agua y la materia orgánica Segundo Urquiaga (Brasil) Ingeniero Agr. PhD. en Suelos y Nutrición de Plantas Álvaro García O. Ingeniero Agr. M.Sc. en Suelos y Fisiología Vegetal, Ph.D. en Química de Suelos Fernando Muñoz A. Ingeniero Agr., Ph.D. en Suelos y Aguas, énfasis en Manejo de Nutrimentos Fernando Villegas T. Ingeniero agrícola, M.Sc. en Suelos y Aguas Gloria Isabel Páez Geóloga. Profesional Especializada del Grupo de Recursos Hídricos de la Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca (CVC) Jaime Fernando Gómez P. Ingeniero agrónomo, M.Sc. en Suelos y Aguas Javier Alí Carbonell G. Ingeniero agrícola, M.Sc. en Ingeniería Industrial y de Sistemas Jesús Eliécer Larrahondo A. Químico, Ph.D en Productos Naturales y Química Orgánica José Ricardo Cruz V. Ingeniero agrícola, M.Sc. en Suelos y Administración del Agua Leonardo Fabio Vargas S. Ingeniero ambiental Luis Arnoby Rodríguez H. Ingeniero mecánico, Ph.D. en Ingeniería Viviana Gutiérrez Romero Microbióloga industrial, M.Sc. en Ciencias Biológicas con énfasis en Biotecnología Industrial. Profesora asistente del Departamento de Microbiología de la Pontificia Universidad Javeriana de Bogotá Carlos Mosquera Ingeniero Agricultura de Precisión, Esp. SIG, Candidato MBA.

11 9 Excel básico, intermedio y avanzado Curso de Excel Excel es una herramienta de trabajo esencial para la planificación y evaluación de actividades. Tecnicaña, en convenio con la Universidad Autónoma de Occidente, ofrece a sus afiliados y sus familias este curso en los niveles básico, intermedio y avanzado dirigido por Mario Eraso Moscoso, administrador de empresas, especialista en finanzas de la Universidad del Valle con conocimiento en planeación, dirección, evaluación, ejecución de proyectos, asesorías y consultorías en el campo financiero. Docente de la Universidad Autónoma de Occidente de los cursos abiertos y para empresas de Excel básico, intermedio y avanzado, con énfasis financiero. El profesor Eraso, además, es docente de la Fundación Universitaria San Martín en la Facultad de Administración de Empresas y Contaduría Pública. Al finalizar el curso se espera que los participantes estén capacitados para manejar eficientemente bases de datos, generar informes, elaborar gráficas y realizar el respectivo análisis de la información, así como también para desarrollar aplicaciones útiles en su desempeño laboral. El curso inició el 17 de agosto y finalizará el 12 de octubre. Es dictado en la Universidad Autónoma de Occidente sede San Fernando los días martes y jueves. Igualmente, se informa a todos los afiliados que ya se abrieron las inscripciones para realizar un nuevo curso de Excel básico, intermedio y avanzado en octubre. Entre los temas que se tratarán se incluyen: Introducción a Excel. Fórmulas y Formatos. Crear Referencias Absolutas. Presentación Preliminar e Impresión. Gráficos y Objetos. Personalizar Excel. Análisis de Funciones de Tiempos. Introducción a las Bases de Datos. Análisis de Datos. Administrar Hojas de Cálculo. Manejo de Asistentes. Excel Financiero. Automatización de Bases de Datos. Administración de Datos Avanzada. Análisis de Datos Avanzados. Visual Basic.

12 10 Revista Tecnicaña No. 25, Agosto de 2010 Curso eficiente del manejo del recurso hídrico, práctica en el campo Clausura del curso de manejo eficiente del recurso hídrico Manejo eficiente del recurso hídrico Desde 2008 Tecnicaña viene desarrollando una serie de capacitaciones en manejo eficiente del agua dirigidas al personal involucrado directamente con el uso de este recurso. El objetivo es promover la adopción de prácticas de uso eficiente, que redundarán en la compensación ambiental de las cuencas hidrográficas y en beneficios económicos y sociales. En esta ocasión el curso fue dictado entre julio y agosto y reunió a quince mayordomos de haciendas proveedoras de caña de azúcar del Ingenio Pichichí S.A. El objetivo es promover la adopción de prácticas de uso eficiente, que redundarán en la compensación ambiental de las cuencas hidrográficas y en beneficios económicos y sociales. En la capacitación participaron los ingenieros agrícolas Marino Tenorio, M.Sc. en suelos y agua, y Alexander Ramírez, quienes trataron temas relacionados con el manejo y la conservación de las fuentes de agua, el conocimiento de la relación suelo-planta-agua y el manejo eficiente del agua de riego. Cosecha integral en caña de azúcar El curso de cosecha integral hace parte del convenio suscrito entre el Sena y Asocaña, en el cual Tecnicaña participa como agente operador. Este curso se dictará entre octubre y noviembre y contará con la participación de aproximadamente sesenta profesionales. El objetivo principal es la capacitación del personal profesional de los ingenios azucareros en corte, alce, transporte y recepción de caña. Se contará con el aporte de conferencistas nacionales e internacionales reconocidos a nivel regional en el sector agroindustrial de la caña de azúcar y en la academia, y con experiencia en asesoría y consultoría a empresas del sector agrícola. En este caso Tecnicaña actúa como operador de Asocaña, lo que significa que se contratan servicios de capacitación pagados con dineros públicos que provienen de aportes parafiscales. Debido a esto, Tecnicaña no tiene participación en la parte administrativa ni de inscripción; sólo interviene en la formulación y ejecución del programa.

13 11 Poscongreso en Colombia de la ISSCT 13 al 15 de marzo de 2010 Del 13 al 15 de marzo de 2010 se realizó en Cali el postcongreso de la Asociación Internacional de Técnicos de la Caña de Azúcar, ISSCT, dirigido a investigadores, profesionales y técnicos extranjeros de la agroindustria de la caña de azúcar. Tuvo como objetivo mostrar los avances recientes en las diferentes prácticas agronómicas y procesos industriales del sector azucarero en Colombia. Se contó con la participación de veinticuatro profesionales de países como Thailandia, India, Brasil, Uganda, Argentina, Alemania y Mauricios. Ellos manifestaron que las visitas programadas superaron sus expectativas: que tuvieron una muy buena calidad técnica y una excelente atención de los profesionales del sector. Se realizaron cuatro visitas técnicas Sábado 13 de marzo Visita al Centro de Investigación de la Caña de Azúcar, Cenicaña (programas de variedades, agronomía y fábrica), y a Providencia S.A. (visita a la planta de producción de alcohol y azúcar y al sistema de cogeneración de energía). Domingo 14 de marzo Visita al Museo de la Caña, Hacienda Piedechinche El domingo 14 de marzo se realizó una visita turística al Museo de la Caña. Fue un recorrido de dos horas en el que se mostró la historia de la Hacienda Piedechinche y la evolución de los ingenios azucareros en Colombia. Lunes 15 de marzo Visitas a Incauca S.A. (planta de producción de alcohol y planta de compostaje) y Manuelita S.A. (operación de cosecha, campo y riego por politubulares).

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15 13 Mejoramiento del riego en el Ingenio Pichichí S.A. Presentación Álvaro Gómez González - Ingeniero Agrícola Artículos técnicos Tradicionalmente se ha presentado el riego como una actividad, aunque costosa, necesaria para la obtención de buenas producciones de los cultivos en el campo. La caña de azúcar no es la excepción, y en el caso particular del Valle del Cauca la irrigación ha mostrado ser una actividad suplementaria de gran valor agregado para la producción del cultivo. A pesar de que, como se dijo, es una actividad costosa, puede mejorarse estableciendo controles en el campo, que además redundan en beneficios ambientales notables. En el caso particular del Ingenio Pichichí S.A., así como en el resto de la industria sucro-alcoholera de la región, se trabaja desde hace varios años en el mejoramiento del riego para lo cual se han introducido en la práctica cambios tecnológicos interesantes que han significado en general un uso más racional del recurso hídrico. En la década de 1990, por ejemplo, la industria usaba de forma masiva el riego por gravedad. El resultado: consumos de agua superiores a m 3 /ha por riego y aplicaciones inoportunas que redundaban en un excesivo número de riegos. Hoy en día, cuando hay una amplia oferta de tecnologías interesantes para el riego más eficiente desarrolladas principalmente por el Centro de Investigación de la Caña de Azúcar de Colombia (Cenicaña), se han logrado mejoras significativas en aspectos como el balance hídrico, una herramienta de programación que permite priorizar el riego en el campo en forma técnica y con un grado de confiabilidad bastante aceptable. También se cuenta con estudios de irrigación por surco alterno, que permiten tener confianza en la aplicación de una menor cantidad de agua sin detrimento de las producciones en suelos de texturas media y pesada. La mayoría de las propuestas para manejo del riego son fáciles de implementar y de muy bajo costo; no obstante, después de varios años de investigación y desarrollo durante los cuales los productores han contribuido con ideas propias, a optimizar el riego al aplicarlo de acuerdo con la demanda específica del cultivo, el resultado no ha sido el esperado, lo que hace que aún sean altos los volúmenes de agua que aplica al riego. En este artículo se presentan los cambios efectuados por el Ingenio Pichichí S.A. para lograr mayor eficiencia del riego y las herramientas que ha utilizado para documentar su proceso de mejoramiento. Condiciones y cambios en el sistema de riego Aproximadamente la mitad de la caña que abastece la planta del Ingenio Pichichí S.A. se cultiva en unas seis mil hectáreas de tierras propias o alquiladas, manejadas directamente por personal técnico y profesional de la empresa. El resto es cultivada por agricultores de los municipios de Guacarí, Buga, Andalucía, El Cerrito, Ginebra, Yotoco y Palmira. El sistema de riego que más se utiliza es por gravedad, debido principalmente a su bajo costo de implementación y operación. Esto significa que según el tipo de suelo de cada finca y la edad del cultivo de caña la planta-

16 14 Revista Tecnicaña No. 25, Agosto de 2010 ción necesita m 3 /ha en cada riego. En una parte muy pequeña la empresa utiliza riego por aspersión, el cual es de mayor costo debido a que se requieren equipos de bombeo y operarios disponibles para realizar los cambios de posiciones de las tuberías del sistema. En 2007 el 2.2% del área de manejo directo se regaba con este sistema, pero con la búsqueda de mayor eficiencia se ha incrementado esta área y en 2009 se regaron entre 400 ha y 500 ha por aspersión, que representaron el 7.3% del área manejada. En la Figura 1 se observa la evolución en los últimos tres años del uso de los sistemas de irrigación, e igualmente se observa que el uso del sistema de riego por gravedad ha ido aumentando al mejorarlo con la incorporación de tuberías con ventanas. El área de manejo directo irrigada por este sistema ha crecido de 18.4% a 29.3%, lo que ha significado un ahorro considerable en la cantidad real de agua utilizada en el campo. En la Figura 2 se muestra la evolución del desempeño del riego en el ingenio. Respecto al riego por gravedad ha habido mejoras en el control administrativo y en la medición del agua en la fuente y en el frente de trabajo; pero el mayor impacto lo produjo el diseño y construcción de sistemas de riego por ventanas, ya que gracias a este sistema se redujeron las pérdidas en conducción, que eran las más significativas. El mejoramiento restante del indicador se ha obtenido mediante la capacitación del personal y las autoevaluaciones de riego que cada mayordomo realiza en su área. Los métodos y los logros alcanzados por el mejoramiento en los sistemas de riego en el Ingenio se presentan a continuación. Riego por ventanas (Figura 3). La expectativa original de invertir en Figura 1. Evolución de los sistemas de riego en el Ingenio Pichichí S.A. tuberías para el transporte del agua y tuberías con ventanas para mejorar la aplicación del agua en el campo estuvo acompañada de un cierto nivel de incertidumbre, relacionado con el retorno de las inversiones. Esta situación aún existe en el momento de la toma de decisiones sobre mejoramiento del riego; duda razonable que se despejaría al saber que la inversión en los sistemas de riego es retornable no solamente por los mejores efectos del sistema sino por que representa un control racional del agua y el mejoramiento del módulo de aplicación y, por supuesto, de la producción, todo lo cual comporta un claro beneficio económico. Con el riego por ventanas en el Ingenio Pichichí S.A. ha sido posible: Reducir las pérdidas de agua en la conducción. Asignar mayor cantidad de agua a los regadores. Mejorar la uniformidad de riego. Aumentar el área sembrada debido a la ausencia de acequias de riego. Controlar mejor el agua en el lote. Cortar más oportunamente el agua antes de que llegue al final del surco. Una vez implementado el sistema, además de los logros antes mencionados se ha observado un mejor control del agua y, consecuentemente, Figura 2. Comportamiento del consumo de agua para riego en el área de manejo directo del Ingenio Pichichí S.A. durante el período

17 15 Figura 3. Utilización de tuberías con ventanas para la aplicación del riego por gravedad. menor consumo de ésta y mayor rendimiento del regador en el campo. No obstante, quedan algunos aspectos que es necesario mejorar en el riego por ventanas, entre ellos reducir los costos en los equipos para el movimiento de la tubería y racionalizar los costos de personal en cargue y descargue de tubería en campo. Control del riego. El mejoramiento del riego no solamente se logra con la inversión en sistemas más eficientes, que por lo general son costosos, sino que es importante involucrar a todo el personal en el manejo del recurso hídrico. No se debe partir de la base de que un regador experimentado siempre se desempeñará con eficiencia, porque para ellos es necesaria la capacitación. Es lógico aceptar que la introducción de nuevos sistemas de riego utilizando tubería con ventanas exige la realización de programas de capacitación del personal. No solamente el encargado del riego debe capacitarse; también el personal técnico que participa de la tarea como auxiliares de recursos hídricos, mayordomos, supervisores e ingenieros. El control del riego es una herramienta de gran valor en el proceso de mejoramiento de la eficiencia ya que permite mantener actualizadas las mediciones de caudales, las áreas regadas, la eficiencia en el uso del agua, la eficiencia administrativa y la sincronización y el rendimiento del riego. La medición es importante para controlar cualquier actividad de campo, así como para establecer planes de mejoramiento. A continuación se presenta un estudio de caso que ilustra más claramente lo que es el control y el mejoramiento del riego. En 2009 en el Ingenio se presentó una desviación de la variable metros cúbicos de agua utilizados por hectárea (m 3 /ha) para el riego (Figura 4). Entre julio y octubre de ese año esta variable pasó de m 3 /ha a 1700 m 3 /ha, lo que colocaba el desempeño de la labor lejos del cumplimiento de la meta, que para ese año se había fijado en m 3 /ha, y dejaba de presente un alto desperdicio de agua en el campo. La revisión de la anomalía obligó a identificar las causas del problema y elaborar un plan de acción para corregirlo. Una vez analizado el problema fue posible concluir que con el grado de desarrollo tecnológico existente en la empresa era difícil alcanzar el objetivo propuesto de consumir m 3 /ha de agua. Con base en los resultados del análisis del problema se planteó una meta que, sin dejar de ser retadora, fuera alcanzable en el marco de trabajo existente y con la mínima inversión posible. Los desempeños históricos del riego muestran que se han alcanzado niveles muy aceptables de consumo; el mejor fue m 3 /ha logrado en mayo de El promedio mensual de los tres últimos años había sido de m 3 /ha. La diferencia entre estos valores se conoce como la brecha de oportunidad, es decir, la serie de valores de desempeño con los cuales es muy probable cumplir sin hacer grandes inversiones. En términos matemáticos esta brecha se representa como la diferencia entre mejor valor valor promedio. Para el sistema de riego del Ingenio Pichichí S.A. en el momento de ocurrir la desviación la brecha de oportunidad fue aproximadamente de 200 m 3 /ha; es decir, que existe una alta posibilidad de obtener un desempeño de riego como el mejor que ocurrió históricamente con el mismo sistema y los mismos trabajadores con que se cuenta hoy en día. No obstante, este mejor desempeño no era de m 3 /ha, sino de m 3 /ha. En un caso como éste es Es de lógica aceptar que la introducción de nuevos sistemas de riego utilizando tubería con ventanas exige la realización de programas de capacitación del personal. No solamente quien hace la aplicación del riego debe capacitarse; también el personal técnico que participa de la tarea como auxiliares de recursos hídricos, mayordomos, supervisores e ingenieros.

18 16 Revista Tecnicaña No. 25, Agosto de 2010 Figura 4. Desviación en el consumo de agua ocurrida en 2009 en el Ingenio Pichichí y detectada mediante el sistema de control de riego. Se utilizaron herramientas estadísticas como los gráficos de Pareto y se subdividió el problema por zonas geográficas y por fincas con el fin de establecer las causas. Esta investigación permitió identificar el problema en las Zonas 1 y 2 del Ingenio (ver Figuras 5 y 6) Figura 5. Análisis del problema de alto consumo de agua en campo por zonas en el Ingenio Pichichí S.A Figura 6. Gráfico de Pareto por zonas: Número de meses que no se cumplió la meta. Ya localizado el problema en las zonas 1 y 2 se hizo un análisis en las fincas para verificar cuáles eran las de mayores inconvenientes con el riego y presentaban los mayores consumos de agua. El resultado se muestra en la Figura 7. frecuente replantear la meta usando la mitad de la brecha de oportunidad; o sea que la nueva meta debería considerar un mejoramiento de 100 m 3 /ha con respecto al mejor resultado; así, la meta sería de m 3 /ha. En este punto y una vez acordada la meta y sin que ésta perdiera su carácter retador, se procedió a establecer el plan de acción para lograrla. Esto se hizo usando la información de la Figura 7, que contiene el desempeño del riego finca por finca. Al revisar el estado de estas unidades de producción se concluyó que: (1) la mayoría de estas fincas tenían suelos pesados y no se regaban usando la modalidad de surco alterno; (2) algunas de las fincas tenían sistema de riego por ventanas, pero la tubería enterrada presentaba fugas sin corregir; (3) en unas pocas fincas las alturas de succión de las motobombas eran muy elevadas, lo cual hacía ineficiente el funcionamiento de los equipos, con alto consumo de combustible y bajo bombeo de agua; y (4) se reconocieron tres casos en que el problema era de falta de agua. Las treinta y tres fincas donde se detectaron problemas de mal desempeño del riego representan un área de ha. Solamente con la introducción de las mejoras antes descritas en esas fincas, donde sea posible, se logra una meta de desempeño en la aplicación de riego en el Ingenio Pichichí de m 3 /ha. Es importante mencionar que el ahorro de agua planteado por el cumplimiento de la meta en el Ingenio representa una reducción anual aproximada de 2 x 10 6 m 3 de agua, y la recuperación de este costo ambiental es el más representativo, además del valor financiero correspondiente. Conclusiones El riego por gravedad es el sistema más utilizado por la

19 17 deben utilizar herramientas que permitan calcular metas tecnológicamente posibles de acuerdo con la infraestructura existente en el campo. Entre ellas, el cálculo de la brecha de oportunidad ha resultado ser una herramienta válida para fijar metas de desempeño. Figura 7. Consumo de agua por hectárea por riego en fincas de la Zona 1 y 2 del Ingenio Pichichí S.A., enero a octubre de industria azucarera del Valle del Cauca y en el Ingenio Pichichi S.A. se usa en más del 90% del área de manejo directo. En el Ingenio durante los años recientes ha mejorado el consumo de agua en campo gracias a las inversiones realizadas en infraestructura para conducción por tuberías y a los planes de acción derivados del control administrativo del riego. Para el análisis de los proble- mas y alternativas del riego se Algunas soluciones a los problemas del excesivo consumo de agua en campo son de bajo costo y no necesariamente implican altas inversiones de capital. Ya existen en el medio tecnologías probadas para ahorro del agua, como el riego por surco alterno, pero se necesita tomar la decisión administrativa de hacerlo.

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22 20 Revista Tecnicaña No. 25, Agosto de 2010 Análisis térmico e hidráulico del proceso de destilación en el Ingenio Providencia S.A. Introducción Paola A. Bastidas, 1 Julián A. Parra, 2 Iván D. Gil 1, Gerardo Rodríguez 1 En la región del Valle del Cauca (Colombia) los cultivos de caña de azúcar no solamente se destinan a la producción de azúcar, sino que una proporción de miel B y meladura (productos obtenidos en la fábrica de azúcar) es la materia prima para la producción de etanol carburante. Hoy en día, después de más de cuatro años de operación de las destilerías de alcohol, se tiene un profundo conocimiento del proceso de producción de etanol anhidro, con lo cual se ha logrado identificar las variables de operación más importantes del proceso. Si esto se complementa con el uso de herramientas automatizadas, como los simuladores de procesos, con los cuales es posible analizar una amplia gama de condiciones de operación de manera rápida, rigurosa y eficiente, se logra cumplir con la constante exigencia de mejorar las tecnologías existentes para tener procesos más viables tanto económica como energéticamente que al mismo tiempo sean amigables con el medio ambiente (Dimian, 2003). En este artículo se presenta la simulación de la destilería del Ingenio Providencia S.A., y con base en los resultados se plantean cambios para mejorar el desempeño global del proceso. Adicionalmente, se establece el comportamiento hidráulico y térmico de las columnas, y desde esta perspectiva se evalúa la posibilidad de incrementar la capacidad de producción a 300,000 l/día de etanol anhidro. Proceso de destilación En la Figura 1 se muestra el diagrama de flujo de la simulación del proceso de producción de etanol anhidro en el Ingenio Providencia S.A. El proceso inicia cuando el vino proveniente de la etapa de fermentación se precalienta para luego ingresar a la columna desgasificadora, en donde se despoja de los componentes más volátiles, como el CO 2, el acetaldehído y el metanol, entre otros. Estos componentes se recuperan en su mayoría por la cima de la columna desgasificadora junto con una fracción de etanol para luego ingresar a la columna de aldehídos. Por la cima de dicha columna se obtiene el alcohol impuro al 95% v/v de etanol, y por el fondo se obtienen aguas alcohólicas al 15% v/v de etanol, aproximadamente. El vino despojado de volátiles ingresa a la columna mostera y el etanol restante se recupera en una corriente lateral que se extrae de la cima de esta columna; tal corriente se envía a la columna rectificadora. El alcohol rectificado sale de la última columna y en ésta se recupera el etanol contenido en los vapores y en las aguas alcohólicas; esa corriente se envía junto con el alcohol impuro a la etapa de deshidratación con tamices moleculares. Por el fondo de la columna rectificadora se obtiene la flemaza, con un contenido máximo de 0.1% v/v de etanol. Entre tanto, 1. Grupo de Procesos Químicos y Bioquímicos Departamento de Ingeniería Química y Ambiental, Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá, Carrera , Bogotá, Colombia, pabastidasj@unal.edu.co 2. Director de la Destilería de Alcohol del Ingenio Providencia S.A.

23 21 Figura 1. Esquema general del proceso de destilación en el Ingenio Providencia S.A. por el fondo de la columna mostera se obtiene la vinaza. Una proporción de esta corriente se aprovecha para precalentar el vino, y luego se recircula a la etapa de fermentación. La otra parte de la vinaza se concentra por medio de un sistema de evaporación de doble efecto. La vinaza concentrada se envía a compostaje. Simulación del proceso de destilación La simulación de la destilación y la concentración de vinazas en el Ingenio Providencia S.A. se desarrolló utilizando el software Aspen Plus, y se tomó como capacidad de producción 250,000 l/día de etanol anhidro. Modelo termodinámico El sistema de destilación opera a vacío y se caracteriza por ser no ideal debido a las interacciones que se presentan entre los componentes contenidos en la corriente de vino (Faúndez y Valderrama, 2004). Teniendo esto en cuenta y siguiendo la guía que presenta Carlson (1996) en su estudio se establece que los modelos factibles para representar de forma adecuada el sistema son NRTL, Uniquac y Ecuaciones de Estado (EOS). Adicionalmente, la no idealidad de la fase vapor debe ser considerada a bajas presiones. Se obtienen mejores resultados con modelos de actividad con respecto a los modelos que emplean EOS (Dimian, 2003). De acuerdo con lo anterior, se eligen los modelos NRTL-RK, que utilizan el modelo de actividad NRTL para describir el comportamiento de la fase líquida, y la ecuación de estado Redlich - Kwong para describir la no idealidad de la fase vapor y PSRK (Predictive Soave Redlich - Kwong). Componentes y composición del vino Los principales componentes que se deben ingresar a la simulación son etanol y agua. Adicionalmente, se ingresan los alcoholes pesados contenidos en el fusel y algunos componentes como CO 2, metanol, ácido acético y acetaldehído, que corresponden a subproductos de la fermentación. El grado alcohólico del vino se fijó en 8.3% v/v. El CO 2 se considera porque modifica de forma importante el equilibrio de la mezcla y es el principal componente de las corrientes de incondensables de los condensadores. Su concentración se establece según los resultados reportados por Dalmolin et al. (2006), en los que se encontró que la solubilidad de CO 2 en una solución de etanol - agua es directamente proporcional a la presión y a la concentración de la solución e inversamente proporcional a la temperatura. La composición del metanol, ácido acético y acetaldehído, se fijó de acuerdo con los resultados obtenidos en el análisis de una muestra de vino del Ingenio Providencia S.A. La composición del aceite fusel utilizada corresponde a los resultados reportados por Patil et al. (2002), en que se especifica que el 1-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, La disminución en el consumo de vapor de escape en la columna rectificadora se logra cuando la corriente de fondos que abandona la columna de aldehídos contiene menos del 16.7 %v/v de etanol.

24 22 Revista Tecnicaña No. 25, Agosto de 2010 alcohol isoamílico y el alcohol amílico son los principales componentes del fusel producido en las destilaciones de vinos provenientes de caña de azúcar. En el Cuadro 1 se presentan los valores finales de composición de la corriente de vino. Operaciones unitarias En los Cuadros 2 y 3 se resumen las condiciones de operación de los intercambiadores y de las columnas, respectivamente. Adicionalmente, se hizo un análisis térmico e hidráulico, se calculó el diámetro de las columnas y se evaluó el desempeño de los platos de cada columna de destilación. Resultados y análisis Los resultados obtenidos en la simulación reproducen los datos que a diario se obtienen en planta. En la columna mostera se encuentra que la temperatura con la que ingresa el vino debe estar alrededor de F (ver Figura 1A) para mantener el perfil que se maneja en La simulación de las columnas de destilación permite establecer que es factible incrementar la cantidad de vino a procesar. Cuadro 1. Composición de la mezcla de vino Componente Concentración (%v/v) Etanol Agua 0.91 Dióxido de Carbono propanol Isopropanol 35 ppm n-butanol 420 ppm 3-metil-1-butanol pentanol 210 ppm Isobutanol 385 ppm Acetaldehído 1 ppm Ácido Acético 252 ppm Metanol 4 ppm Cuadro 2. Resumen de las condiciones de operación de los intercambiadores Equipo Modelo Especificaciones Precalentadores Corto P=2.3 bar; T=56 C de vino Detallado, Modo Área de Transferencia de Calor Rehervidores Simulación =1980 m 2 Detallado, Modo Área de Transferencia de Calor Flubex Simulación =509,3 m 2 Cuadro 3. Resumen de las condiciones de operación de las columnas de destilación Parámetro Columna mostera y Columna de Columna desgasificadora aldehídos rectificadora No. etapas Condensador NO Parcial L+V Parcial L+V Rehervidor NO NO Termosifón P (psia) ΔP (psia) Flujo Destilado (kg/h) NO Relación de Reflujo másica Especificación de diseño Eficiencia de los Platos NO NO 4.3 Recuperar 89.7% de etanol en la corriente 2. Variando: flujo másico de la corriente 2. Plato 1: 50% Platos 2-24: 70% Recuperar 79% de etanol en el destilado. Variando: flujo másico del destilado. Recuperar 96.8% de etanol en el destilado. Variando: flujo másico del destilado 65% 65% toda la columna y para disminuir el consumo de energía. En la Figura 2B se observa que el CO 2 se concentra en la columna desgasificadora y se recupera en mayor proporción en la corriente que se envía a la columna de aldehídos, debido a su naturaleza altamente volátil; en esta columna se recupera en el venteo del condensador. El grado del alcohol impuro que sale de la cima de la columna de aldehídos es 95.6% v/v, y el de las aguas alcohólicas que salen por el fondo es 16.7% v/v. Al obtener este grado alcohólico en el fondo de la columna de aldehídos se está dejando de consumir vapor de escape en la columna rectificadora, ya que el etanol que se procesa en esta última es menor porque una parte ha sido recuperado en el alcohol impuro. En la columna rectificadora la caída de presión especificada en la simulación es un poco menor que la que se maneja en planta (3.4 psia), lo cual hace que la temperatura obtenida en la simulación sea menor que la real en las etapas del fondo (ver Figura 3A). El etanol rectificado se obtiene al 94.7% v/v y la flemaza

25 23 Figura 2. Resultados obtenidos para la columna mostera. A. Perfil de temperatura. B. Perfil de composición de la fase vapor. Figura 3. Resultados obtenidos para la columna rectificadora. A. Perfil de temperatura. B. Perfil de composición de la fase vapor. Figura 4. Perfiles de composición de los alcoholes superiores en la fase líquida. A. Columna mostera, B. Columna de aldehídos, C. Columna rectificadora al 0.9% v/v. La pequeña cantidad de CO 2 que ingresa a la columna (8*10-5 % -p/p) se concentra en el condensador o en la primera etapa (ver Figura 3B). La mayor parte de los alcoholes superiores que ingresan con el vino se recuperan en la corriente de vapores alcohólicos que se envía a la columna rectificadora, y allí éstos se concentran en la zona donde se realizan las correspondientes extracciones de fusel alto y fusel bajo (ver Figura 4B). La parte de los alcoholes superiores que va en los vapores alcohólicos que se envían a la columna de aldehídos se recupera por el fondo de la misma (ver Figura 4A) y luego vuelven a la columna rectificadora, es decir, en las extracciones de fusel que se hacen en la columna rectificadora se recupera casi el 100% de los alcoholes superiores. El diámetro calculado para las columnas mostera y de aldehídos es menor que el real, lo cual, sumado a los factores de inundación obteni-

26 24 Revista Tecnicaña No. 25, Agosto de 2010 La primera aproximación al aumento de la producción se debería hacer por medio del aumento del grado alcohólico del vino que ingresa al proceso de destilación, y luego por incrementos paulatinos en los flujos a procesar. dos (38% y 69%, respectivamente), implica que en estas columnas se puede procesar una mayor cantidad de vino y de vapores alcohólicos, respectivamente. En la columna rectificadora el diámetro calculado para la sección superior es mayor que el real; este resultado se debe a que el factor de inundación con el que opera la columna en esta zona para procesar los flujos de destilado y de reflujo especificados (91%) valor que sobrepasa el límite de seguridad que maneja el simulador para este tipo de cálculos (80%). Conclusiones El análisis del proceso de destilación que se lleva a cabo en el Ingenio Providencia S.A. se realizó con ayuda del simulador Aspen Plus, y la conclusión general es que la operación actual de la planta es eficiente ya que se cumplen las especificaciones de pureza de los productos y se presenta un contenido de etanol muy bajo en las otras corrientes de salida (por ej., la flemaza sale del sistema con 0.9% v/v de etanol). Los modelos termodinámicos NRTL-RK y PSRK arrojan los mejores resultados en cuanto a la reproductibilidad de las condiciones de operación de la planta y la distribución del CO 2 en las corrientes que salen de la columna mostera. La temperatura con la que ingresa el vino a la columna mostera incide fuertemente en los resultados de las tres columnas, y se obtienen los mejores cuando la temperatura es superior a 140 F, valor que corresponde a la condición de operación en planta. Actualmente las columnas mostera y de aldehídos operan en condiciones por debajo de las condiciones de inundación, por lo cual se concluye que en estas columnas se podrán procesar flujos mayores al aumentar la producción, con más holgura en la columna mostera que en la de aldehídos, ya que en la segunda el factor de inundación obtenido está más próximo al límite máximo hidráulico. La columna rectificadora opera cerca del límite máximo hidráulico, de lo cual se concluye que esta columna estará más limitada para manejar mayores flujos a los actuales a la hora de aumentar la capacidad de producción de la planta. Por esta razón, la primera aproximación al aumento de la producción se debería hacer por medio del aumento del grado alcohólico del vino que ingresa al proceso de destilación y luego por incrementos paulatinos en los flujos a procesar, y de esta forma lograr establecer el valor de producción en el cual las columnas se inundan. Referencias Carlson, E. Don t Gamble with Physical Properties for Simulations. Chemical Engineering Progress (Oct. 1996) p Dalmolin, I.; Skovroinski, E.; Biasi, A.: Corazza, M.: Dariva, C. y Oliveira, J. Solubility of Carbon Dioxide in Binary and Ternary Mixtures with Ethanol and Water. Fluid Phase Equilibria. Vol. 245, (2006) p Dimian, A. Integrated Design and Simulation of Chemical Processes. Computer Aided Chemical Engineering. Vol. 13. Elsevier (2003) Faúndez, C. y Valderrama, J. Phase Equilibrium Modeling in Binary Mixtures Found in Wine and Must Distillation. Journal of Food Engineering. Vol. 65 (2004) p Patil, A.; Koolwal, S. y Butala H. Fusel Oil: Composition, Removal and Potential Utilization. International Sugar Journal. Vol. 104 (2002), No. 1238, p