nueva despulpadora para una caficultura ...para conocer el rendimiento de la despulpadora se pesa...
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Gerencia Técnica / Programa de Investigación Científica / Diciembre de 2001
ISSN - 0120 - 0178ISSN - 0120 - 0178
NUEVA DESPULPADORA PARA UNACAFICULTURA COMPETITIVA
Desde la liberación de la tecnologíaBECOLSUB en 1995 en Colom-bia y hasta la fecha, se ha observado que
la mayoría de los problemas en su funciona-miento se deben a deficiencias de lasdespulpadoras, atribuibles a fallas asocia-das a su diseño, por su dificultad para ca-librarlas y por la suceptibilidad al dete-rioro de las partes sometidas a ma-yor desgaste. Las fallas de lasdespulpadoras dificultan el bene-ficio y disminuyen el ingreso delcaficultor.
Carlos E. Oliveros T.*, Nelson Moya M.** , César A. Ramírez G.*
* Investigador Principal yAsistente de Investigación.Ingeniería Agrícola. CentroNacional de Investigacionesde Café, Cenicafé. Chinchi-ná, Caldas, Colombia.
** Ingeniero Mecánico.INGESEC. Ltda. Bogotá
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Además, el mantenimiento de lasdespulpadoras tradicionales es depor sí costoso y solamente deben rea-lizarlo personas con la capacitaciónapropiada.
Las nuevas despulpadoras de dise-ño mejorado fabricadas con plásti-cos de última generación, son el re-sultado de tres años de investigacióncontinua entre CENICAFÉ y la em-presa INGESEC Ltda.
Con ellas se espera mejorar losindicadores de eficiencia deldespulpado, facilitar su calibración,disminuir los costos de mantenimien-to y mejorar la productividad y ren-tabilidad de nuestra caficultura.
EL PROCESODE DESPULPADO
En el despulpado del café se retira lacáscara o pulpa de los frutos al com-primirlos en el espacio conformadopor el pechero y los dientes de lacamisa de las despulpadoras que gi-ran a velocidades generalmentecomprendidas en el rango de 120 a160rpm.
Como producto de la compresióndel fruto se rasga la pulpa y ocurrela expulsión de las semillas. Con lacompresión de los frutos también secomprimen las semillas y si la defor-mación supera 1mm éstas sufren da-ños en su estructura, que puedenafectar su valor comercial (2).
Una vez desprendida la pulpa, éstay las semillas inician su recorrido porel canal del pechero en el cual losdientes de la camisa se encargan de
retirarla, a través del espacio existen-te entre los dientes y la vena del pe-chero.
En la Figura 1 se ilustran las funcio-nes que realizan las diferentes par-tes de cada canal de un pechero, deuna despulpadora típica de cilindrohorizontal.
CALIBRACIÓNDE MÁQUINASTRADICIONALES
En cualquier despulpadora su mejordesempeño se consigue si se calibracorrectamente y se da un adecuadomantenimiento, principalmente a loselementos sometidos a mayor des-gaste (camisa, pechero yrodamientos).
El primer paso en la calibración dela despulpadora consiste en ajustar
la alimentación de café al rango es-tablecido por el fabricante. Esto selogra aflojando los tornillos otensores de las cureñas y variandola separación entre la cuchilla y elagitador, ubicados en la base de latolva de la máquina.
Para conocer el rendimiento de ladespulpadora se pesa una cierta can-tidad de café (5kg) y se mide el tiem-po empleado por la máquina paraprocesarlo. Para una máquina de300kg/h el tiempo debe ser de 1minuto. Debido a la falta de preci-sión de las partes comprometidas, alas herramientas utilizadas para des-plazar la cuchilla (martillo y cincel,generalmente) y al tamaño de losgranos, es necesario repetir este pro-ceso varias veces (por lo menos 3veces en el caso de operarios muycalificados) hasta conseguir un va-lor promedio cercano al esperado.
Cuando se logra el rendimiento de-seado de la máquina se debe obser-var la calidad del despulpado o seala presencia de pulpa, granos sin
Figura 1. Distribución de funciones en el canal de un pechero de una despulpadora decilindro horizontal convencional (1).
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despulpar, daño mecánico (granosmordidos, trillados y aplastados) enel café despulpado y granos en lapulpa (Figura 2). Con café cereza debuena calidad (bajo porcentaje deverdes, secos, con mancha de hie-rro, etc.) se considera que la máqui-na está funcionando correctamentesi:
El porcentaje de pulpa en el gra-no es inferior al 2,0%,
El daño mecánico es inferior al1,0%,
El porcentaje de granos sindespulpar es inferior al 1%,
No se observan granos en lapulpa (0%).
Si los valores obtenidos para losindicadores son superiores a loslímites establecidos (normaINCONTEC 2090) es necesariocalibrar el pechero, lo cual impli-ca ajustar su separación con res-pecto a los dientes de la camisay, posiblemente, revisar el esta-do de los canales y venas. Por lodelicado, es aconsejable que esta la-bor la realice una persona con am-plia experiencia.
Dependiendo de la calidad de la ce-reza por procesar, los valores pue-den exceder los límites indicados. Sinembargo, se espera que en cualquiercondición de calidad física del caféel porcentaje de granos en la pulpasea cercano a 0.
El mantenimiento de la máquina tam-bién es importante para su buen fun-cionamiento.
La camisa es la parte de ladespulpadora que experimenta el
más rápido deterioro debido a quelos frutos verdes, secos y las semi-llas de frutos grandes (monstruos ycaracoles y en ocasiones plano-con-vexos de mayor espesor) deformanlos dientes disminuyendo su capa-cidad para retirar la pulpa (Figura3).
Las piedras y otros objetos comopartes metálicas no solamente pue-den dañar muchos dientes sino quepueden rasgar la camisa obligandoa su reposición inmediata.
LA NUEVADESPULPADORACENICAFÉ-INGESEC300
A continuación se describen loscomponentes, el modo de calibra-ción y la evaluación del desempe-ño.
Alimentación de ladespulpadora
Se utiliza un tornillo sinfín cor-to, construido en acero inoxi-dable calibre 16 con las di-mensiones y velocidad de ro-tación indicadas en la Tabla 1.Con este dispositivo se evitael proceso tedioso e impreci-so de la calibración de las cu-chillas utilizado en las máqui-nas convencionales. Simple-
COMPONENTESCOMPONENTES
Figura 2. Daños de las almendras causados pormal despulpado
Figura 3. Dañosen la camisa de lasdespulpadoras tradicionales
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mente al activar el motor que accio-na la máquina el tornillo entrega enla(s) zona(s) de despulpado del pe-chero el flujo adecuado de café quepermite el mejor funcionamiento dela máquina.
El flujo es afectado por la densidaddel café en proceso, que en el casodel tornillo sinfín depende de la cali-dad. En general, se logra una alimen-tación en el rango establecido parael modelo.
Cilindro despulpador
En la nueva tecnología por primeravez se integran la camisa y el cilin-dro en un solo cuerpo construido ennylon reforzado. Las dimensiones delos dientes (ancho de la base y altu-ra) son 2,79mm (cv= 8,58%) y10,29mm (cv= 5,26%), respectiva-mente. El número de dientes por pul-gada cuadrada es de 8. En la máqui-
na con capacidad para 300kg decereza/h el cilindro tiene un diá-metro de 14cm y longitud de22cm. La velocidad de rotacióndel cilindro despulpador es de232rpm.
Pechero
Fabricado en nylon reforzado. Paracada modelo experimentalmente sedeterminaron las dimensiones tan-to del canal como de las venas y laforma, que permitan obtener la me-jor calidad de despulpado con elmenor empleo de potencia posible.
El pechero está soportado por me-dio de dos tornillos de acerogalvanizado con arandela y tuerca,solamente uno en cada extre-mo.
Para variar la separación delpechero y el cilindro denta-do se utilizan láminas de
acero galvanizado o galgas, de dife-rente calibre.
Con las de menor grosor, al lograr elmayor acercamiento del pechero alos dientes del cilindro despulpador,se calibra la máquina para despulparcerezas de menor tamaño.
En forma similar, para despulpar caféde mayor tamaño es necesario utili-zar las galgas de mayor grosor.
Debido a que es un procedimientofácil y rápido, para seleccionar la gal-ga más apropiada para un determi-nado café se pueden ensayar varias,partiendo de la más delgada.
Tabla 1.Velocidad de rotación y dimensiones deltornillo sinfín alimentador de lasdespulpadoras CENICAFÉ-INGESEC 300
Modelo rpm Diámetro Paso Kg/h cm cm
300 200 5,0 5,0
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Soporte del
cilindro, pechero,
tolva y tornillo sinfín
Para má-quinas que se utili-cen en el proceso convencio-nal, con fermentación natural delmucílago, estos elementos están so-portados en una estructura construi-da en ángulo de hierro.
Cuando se utilizan en módulosBECOLSUB no se requiere de estruc-tura adicional, simplemente se apo-yan en la del módulo.
Con esto se integra ladespulpadora al módulopermitiendo la disminu-ción del número departes, peso y los cos-tos de un módulo BECOLSUB.
El eje de acero del cilindrodespulpador está soportado porrodamientos tipo SY.
Debido a su diseño, para calibrar lasnuevas máquinas para un determi-nado tamaño del café el proceso sereduce a:
Despulpar el café utilizandolas galgas de menor grosor.
Si se observa un excesivo nú-mero de semillas provenientes de fru-tos maduros con daño mecánico (unvalor podría ser máximo 2 en 100semillas) se retiran las dos tuercas quesujetan el pechero, se extraen las gal-gas y se reemplazan por otras de gro-sor intermedio.
Si la máquina “cascarea” de-masiado y el café es de buena cali-dad se pude separar un poco más elpechero para permitir la evacuaciónde la pulpa.
CALIBRACIÓNCALIBRACIÓN
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Debido a que esta máquina tiene ali-mentador mecánico de café, el ren-dimiento de la máquina variará se-gún la calidad del café.
En los días picos de cosecha, conbuen control en la recolección, selogra el máximo rendimiento de lamáquina y la mejor calidad dedespulpado.
En la Figura 4 se presentan los resul-tados obtenidos en la evaluación dela despulpadora 300. Se observa quelas máquinas cumplen ampliamentecon los estándares establecidos enla norma ICONTEC para la evalua-ción de despulpadoras.
No se observaron granos en la pul-pa. Conviene señalar nuevamenteque la calidad del despulpado en éstay en cualquier máquina en buen es-tado, correctamente ajustada y ope-rada con el flujo de café y la veloci-dad recomendados por el fabrican-
Figura 4.Calidad deldespulpado
obtenido con ladespulpadora
CENICAFÉ-INGESEC
DESEMPEÑODESEMPEÑO te, depende en alto grado de la ma-teria prima utilizada.
El mejor desempeño de ladespulpadora se logra con café conalto porcentaje de frutos maduros,bajo porcentaje de inmaduros y se-cos y materiales extraños (hojas,principalmente).
VIDA ÚTIL DELOS MATERIALESPLÁSTICOSUTILIZADOS
El cilindro y el pechero de ladespulpadora de las nuevas máqui-nas están fabricados en PROLONNA , el cual es una poliamida tipo6G, conocida generalmente comoNYLON.
Los productos fabricados conPROLON NA poseen alta resisten-
cia, muy buen comportamiento aldesgaste, resistencia a la abrasión ybuena resilencia (alta capacidad paraalmacenar energía elástica).
El PROLON NA presenta mayor re-sistencia al desgaste que el hierro fun-dido, acero, bronce, areniscas o cuar-zo. Su densidad es 1/8 con respectoa la del bronce, 1/7 a la del acero y½ la del aluminio. Adicionalmente,presenta alta resistencia al impacto yes resistente a los álcalis y solventesorgánicos.
En Colombia se utiliza el PROLONNA en aplicaciones con alta exposi-ción a la abrasión en minería, en laindustria forestal y en el sector azu-carero (transporte de bagazo, moli-nos, etc.).
Los siguientes factores podrían afec-tar la vida útil de la camisa de cual-quier despulpadora, incluyendo lamáquina CENICAFÉ-INGESEC:
Los objetos duros (piedras, par-tes metálicas, etc.)
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En los ensayos realizados se ha observado que:
Ante la presencia de este tipo de objetos de tamaño similar o ligeramentemayor que el café en baba los dientes de la camisa, debido a las propiedades mecá-nicas del material, pueden deformarse y el pechero flectarse lo necesario para evitardaños severos tanto en los dientes como en el pechero.
En similar situación, los dientes de camisas fabricadas en cobre o aceroinoxidable y posiblemente el pechero, podrían resultar seriamente averiados.
Cuando se aplasta un diente, lo cual ocurre fácilmente en una camisa decobre, por el espacio dejado puede escapar por lo menos una semilla por cada girodel cilindro.
Considerando la velocidad de rotación del cilindro de una máquina tradicio-nal, en promedio 160rpm, en un minuto pueden escapar a la pulpa 160 semillas, queen promedio representan 57,6 gramos de café seco/minuto. Para el caso de unafinca con producción anual de 1000@ de cps que utilice una despulpadora de300kg/h, las pérdidas de café podrían representar 719 kg de cps, que a preciosactuales equivalen a unos $1.728.000 (5,76% del valor de la cosecha).
Los frutos secos
Los frutos inmaduros
Las semillas de gran tamaño (gra-nos monstruos, caracoles grandesy plano convexos grandes).
Teniendo en cuenta las propiedadesfísicas y mecánicas del PROLONNA (principalmente, su alta resisten-cia a la abrasión, alta tenacidad ybuena resilencia) se espera que tan-to los dientes del cilindro como elpechero de la nueva despulpadorapresenten considerablemente mayorvida útil que aquellos en los cualesse utilizan materiales como fundición
de hierro (en pecheros), cobre, ace-ro inoxidable y hierro galvanizado,en camisas.
En CENICAFÉ se midió la fuerza máxi-ma, perpendicular a la base que so-porta un diente fabricado en cobre,acero inoxidable y nylon.
Los resultados obtenidosindican que los dientesdel cilindro despulpadorconstruido en nylon pue-den soportar una fuerzaradial 24,8 y 5,5. veces su-perior con respecto al co-bre y el acero inoxidable,respectivamente. (Tabla2).
Lo anterior, sin embargo, no signifi-ca que la nueva tecnología puedasoportar la presencia de objetos muyduros como cuarzo y partes metáli-cas de mayor tamaño que las semi-llas sin sufrir daño alguno.
Material Fuerza, N
Cobre 273,8 (cv = 21,29%)Acero Inoxidable 1228,3 (cv = 16,77%)Nylon reforzado 6794,7 (cv = 18,01%)
Tabla 2.Fuerza máxima, perpendicular a la base, quesoporta el diente de una camisa de unadespulpadora
Edición: Héctor Fabio Ospina OspinaFotografía: Gonzalo Hoyos Salazar
César A. Ramírez G.Diagramación: Carmenza Bacca Ramírez
Centro Nacional de Investigaciones de Café
"Pedro Uribe Mejía"
Chinchiná, Caldas, Colombia
Tel. 506550 Fax. 504723
A.A. 2427 Manizales
Los trabajos suscritos por elpersonal técnico del CentroNacional de Investigaciones deCafé son parte de las investigacio-nes realizadas por la FederaciónNacional de Cafeteros de Colom-bia. Sin embargo, tanto en este casocomo en el de personas nopertenecientes a este Centro, lasideas emitidas por los autores sonde su exclusiva responsabilidad yno expresan necesariamente lasopiniones de la Entidad.
LITERATURA CITADA
1. ARDILA G. A. Rediseño de unadespulpadora de café. InformeFinal. CENICAFÉ. Junio de2000. pp 38.
2. OLIVEROS T. C.E. Despulpado del café.In: Beneficio Ecológico del café.ROA M, G. ed. 1999. pp. 60-62.