Bombas para Ingenios Sucroalcoholeros: Guía Técnica de Selección por Punto de Bombeo

1. Los trece puntos de bombeo de un ingenio sucroalcoholero

Desde el punto de vista del bombeo, un ingenio sucroalcoholero no es una planta — es una colección de procesos acoplados, cada uno con su propio fluido característico.

No hay una "bomba del ingenio": esta guía organiza los servicios en trece puntos — jugo mixto (el jugo de caña que sale de la extracción), jugo clarificado, lodo del decantador, jarabe, masa cocida, mieles A/B, miel final, mosto en fermentación, vino desleveduriado, vinaza, etanol hidratado, etanol anhidro y, donde exista, circuito de aceite térmico. Agua de imbibición, de enfriamiento, condensado y alimentación de caldera siguen los criterios de las guías de agua caliente y de centrales de energía.

Cada punto tiene temperatura, viscosidad, pH y presencia de sólidos diferentes — y requiere una decisión de selección diferente.

La tabla resume, para cada punto, la naturaleza del fluido, los datos que deben medirse en el ingenio y la serie FB indicada. No trae rangos numéricos: temperatura, viscosidad y pH varían con la materia prima, el proceso y la época de la zafra, y la selección usa los valores medidos en su planta.

2. Las cinco aplicaciones más críticas del ingenio

No todas las bombas pesan igual cuando fallan. Algunas detienen la destilería o la fábrica de azúcar; otras tienen reserva instalada o tanque pulmón. Clasifique cada punto por la consecuencia de la parada en su ingenio — pérdida de producción, riesgo ambiental, riesgo de incendio — y concentre en esos puntos la especificación detallada y el stock de repuestos.

Cinco servicios suelen combinar dos o más factores agresivos al mismo tiempo: temperatura elevada, abrasión por sólidos, corrosión, NPSH disponible pequeño o viscosidad alta.

• 1. Vinaza a la salida de la destilación — sale caliente de la base de la columna, cerca de su punto de ebullición a la presión de la columna, y el NPSH disponible depende casi solo de la altura de líquido sobre la bomba y de las pérdidas de la succión. Es ácida, con sólidos disueltos y en suspensión; el material sale del análisis (cloruros, pH, temperatura) y del historial de corrosión del ingenio.
• 2. Miel final — viscosidad muy alta, que baja con la temperatura; el servicio es de desplazamiento positivo (FBEI o FBE). Línea aislada y calefaccionada y calentamiento en el cuerpo de la bomba (cámara en la FBE, camisa en la FBEI) evitan que el fluido se enfríe en las holguras.
• 3. Masa cocida — cristales en suspensión en miel viscosa. Como hay sólidos, rotación, holguras y bujes los define FB en la selección (manual FBE, ítem 2.3), con datos de Brix, contenido de cristales y temperatura.
• 4. Etanol cerca de su punto de ebullición (base de columna, reflujo, condensado) — poco margen de NPSH y fluido inflamable. Exige NPSH verificado en el punto real, sellado definido con el fabricante del sello y equipo eléctrico certificado para la zona.
• 5. Lodo del decantador — sólidos floculados y tierra, abrasivos y con tendencia a depositarse. El manual FBCN pide consultar a FB para sólidos en suspensión y prevé el arreglo S3 (lavado con líquido limpio externo) para partículas abrasivas.

3. Bomba para melaza y miel final: la curva de viscosidad que define la tecnología

Mieles y melaza son soluciones concentradas de azúcares con impurezas. La viscosidad crece con el Brix y cae mucho con la temperatura, y el mismo ingenio puede tener valores muy distintos a lo largo de la zafra. Por eso la especificación necesita la viscosidad medida en laboratorio a las temperaturas reales de la línea — incluso en el arranque y después de paradas —, no una tabla genérica de otro proceso.

La viscosidad es un criterio de selección junto con caudal, presión, sólidos y temperatura. La ANSI/HI 9.6.7 trata las correcciones de rendimiento de centrífugas con líquidos newtonianos; los límites del método no son una regla automática para cambiar de tecnología. La matriz del catálogo FBE 2026 relaciona viscosidad, velocidad y modelos: entre 50.000 y 100.000 SSU, por ejemplo, indica 300–150 rpm solo para 3″, 4″, 5″ y 6″.

La FBEI publica 140.000 cP como máximo independiente de la serie; los cristales exigen evaluación específica y no hacen automáticamente adecuada una bomba de engranajes.

En la instalación: succión corta y de diámetro generoso, con el NPSH disponible calculado con la viscosidad real — la pérdida de carga en la succión crece mucho con la viscosidad —; líneas aisladas y calefaccionadas; y calentamiento en el cuerpo de la bomba cuando el fluido puede enfriarse en las holguras: cámara de calentamiento en la FBE (ejecución CA) o camisa en la FBEI, cuyos límites en el manual MAN001-10 son vapor hasta 185 °C y fluido térmico hasta 232 °C, ambos hasta 10 bar.

4. Vinaza: química, temperatura y aspiración

La vinaza es el residuo de la destilación del vino. Sale caliente de la base de la columna, cerca de su punto de ebullición a la presión de la columna, y va a enfriamiento, tanques y distribución en el campo.

En el Estado de São Paulo, el almacenamiento, el transporte y la aplicación en el suelo siguen la Norma Técnica CETESB P4.231, que exige tanques de almacenamiento y canales maestros o primarios impermeabilizados (ítems 5.2 y 5.5) y un Plan de Aplicación de Vinaza elaborado o actualizado cada año (ítem 5.7); el caudal bombeado resulta de ese plan.

Es ácida y lleva sólidos disueltos y en suspensión; los contenidos de cloruros y de potasio varían con la materia prima (jugo, melaza o mezcla) y con el proceso. Temperatura, pH, cloruros y sólidos deben venir del análisis de la vinaza del propio ingenio.

El manual FBCN documenta carcasas de hierro fundido, acero al carbono WCB e inoxidable CF8M. Compare la composición y temperatura de la vinaza con datos de corrosión e inspecciones de la planta. Un índice como PREN ayuda a comparar aleaciones, pero no demuestra rendimiento en esta corriente. Si las opciones documentadas no son adecuadas, confirme la viabilidad de otra construcción antes de especificarla; dúplex y revestimientos no deben prometerse como opciones de catálogo.

NPSH: con el líquido saturado en la base de la columna, el NPSH disponible se reduce a la altura de líquido sobre la bomba menos las pérdidas de la succión. Verifique el margen sobre el NPSH requerido de la curva del modelo al caudal máximo y mantenga la succión corta y sin restricciones.

Modos de falla a vigilar: corrosión localizada en material inadecuado, erosión-corrosión donde la velocidad es alta, daño al sello por choque térmico en el arranque y sobrecarga de eje y cojinetes en operación prolongada lejos del BEP. Registrar esas ocurrencias por bomba es lo que permite corregir la especificación en la zafra siguiente.

5. Etanol hidratado versus etanol anhidro: qué cambia en la bomba

El etanol hidratado y el anhidro tienen especificaciones de calidad propias, fijadas por la Resolución ANP nº 907/2022, y difieren sobre todo en el contenido de agua. Para la bomba, sin embargo, lo que más cambia es la posición del servicio: las bombas de base de columna, reflujo y condensado trabajan con líquido cerca del punto de ebullición; las de almacenamiento y despacho, con producto enfriado. La hidráulica puede ser la misma, pero no el margen de NPSH.

El etanol puro hierve a cerca de 78 °C a presión atmosférica (351,5 K, promedio del NIST Chemistry WebBook). Como comparación, a 35 °C la presión de vapor del etanol puro es de unos 13,8 kPa, cerca del 14% de la atmósfera estándar (101,325 kPa), según la ecuación de Antoine que publica el NIST (datos de Ambrose y Sprake, 1970).

Con líquido saturado en el recipiente de succión, la presión de vapor iguala la presión del recipiente, y el NPSH disponible se reduce a la columna de líquido sobre la bomba menos las pérdidas de la succión. El NPSH requerido es de la curva del modelo, no del producto: lo que se verifica es el margen entre disponible y requerido en el punto real y al caudal máximo.

Para etanol, el fabricante del sello debe definir caras, elastómeros, disposición y sistema auxiliar según las condiciones reales y el criterio de emisiones. Si el proyecto adopta planes API 682, identifique el plan y su alcance en la consulta. La FBCN admite sello mecánico según la aplicación. El manual FBE describe el acoplamiento magnético como opción por confirmar; esto no aprueba la FBE para cualquier viscosidad de etanol ni garantiza ausencia de fugas en toda condición.

Área clasificada: la extensión de las zonas proviene del estudio de clasificación de áreas del proyecto (ABNT NBR IEC 60079-10-1), no de un radio fijo. Motor, tablero e instrumentos instalados en la zona necesitan la certificación Ex obligatoria del Inmetro (Portaria Inmetro nº 115/2022). Cuando se especifica, FB cotiza el conjunto con motor Ex que el fabricante del motor suministra con esa certificación y protector de acoplamiento en material antichispa, opción prevista en los manuales de las series.

6. La realidad de la zafra y la planificación del mantenimiento

En una campaña de 240 días con operación las 24 horas del día, el total teórico es de 5.760 horas. Las horas efectivas dependen del calendario de molienda y de las paradas de cada ingenio. La ventana de mantenimiento debe planificarse a partir de ese régimen real de operación.

El objetivo práctico es atravesar la zafra sin intervención no planificada en los puntos críticos. Eso depende de tres decisiones que el ingenio controla: punto de operación cerca del BEP en las centrífugas (y caudal, presión y rotación dentro de la tabla en las bombas de engranajes), material y sellado correctos para cada fluido, y mantenimiento preventivo en la entrezafra.

No existe un MTBF de referencia válido para todos los ingenios, y FB no publica ese número. El indicador confiable es el historial del propio ingenio: registre horas y fallas por bomba, defina qué fallas entran en el cálculo y el período observado, y use el resultado para decidir reformas, cambios de material y stock de repuestos.

En la entrezafra, el alcance de la reforma sale del estado encontrado y del manual de la serie: desmontaje, medición de holguras (impulsor y anillos de desgaste en las centrífugas; engranajes y bujes en las de engranajes), cambio de sellado, rodamientos y juntas cuando se indique, alineación y, cuando se contrata, ensayo de desempeño en banco.

7. Matriz de materiales por punto de bombeo

La selección de materiales no sigue una regla única: cada punto combina composición química, temperatura y abrasión diferentes, y la respuesta es una combinación de carcasa, impulsor o engranajes, sellado y elastómeros.

La tabla presenta los materiales documentados y los datos necesarios para evaluar cada corriente. Una construcción diferente solo puede incorporarse al pedido después de que FB confirme viabilidad, materiales, límites y disponibilidad.

8. Por qué cuatro series FB Bombas atienden un solo ingenio

En un ingenio, la variedad de fluidos hace que ninguna tecnología atienda todos los puntos: estandarizar todo en una sola serie lleva bombas fuera de su campo de aplicación.

La elección entre series sigue criterios verificables: viscosidad a la temperatura de bombeo, presencia de sólidos, temperatura y presión del servicio, y el límite documentado de cada serie.

La FBCN (centrífuga normalizada back pull-out; el manual MTEC-03/00 declara construcción mecánica según ASME B73.1) cubre los líquidos de baja viscosidad — jugo, mosto, vino, vinaza, etanol y agua —, con datos generales de hasta 2.200 m³/h, 135 m y 260 °C, no simultáneos. La FBE (engranaje externo, 12 diámetros de 1/8″ a 6″ en el MTEC-01/01) cubre jarabe y mieles, con rotación elegida por la viscosidad.

La FBEI (engranaje interno con reductor) se publica con máximos independientes de 136 m³/h, 14 bar diferenciales, 140.000 cP y 340 °C. La FBOT solo entra donde el ingenio tiene circuito de aceite térmico, con límite de serie de 350 °C.