Calderas a Bagazo

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Calderas a Bagazo 
Carlos O. Alderetes 
 
 
 
Proyecto, operación y mantenimiento 
 
 
 
2016 – Argentina 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Título: Calderas a Bagazo – Proyecto, operación y mantenimiento 
Autor: Carlos Alderetes 
Contribuciones: Dora Paz, Marcos Golato, Federico Franck Colombres 
ISBN: 978-987-42-0250-5 
CDD 621.182 
Primera Edición: 2016 
Edición del Autor 
 
 Reservado todos los derechos 
Impreso en Argentina 
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Dedicado a: 
 
A mis padres, Ricardo y Lolita 
A mi esposa e hijos, Estela, Ramiro y Facundo 
A mí querida Escuela de Agricultura y Sacarotecnia de la Universidad Nacional de 
Tucumán (UNT) que me enseñó a pensar críticamente 
A Don Angel Armando Grancelli 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
 
PREFACIO 
 
Los generadores de vapor en la industria azucarera son equipos críticos, pues 
proveen tanto la energía térmica para el proceso, como la potencia necesaria para el 
accionamiento de los equipos y maquinarias involucrados. Sirven también, para generar y 
suministrar energía sobrante a la red pública, produciendo nuevos ingresos por este 
servicio a través de la cogeneración 
Considerando que hay más de 1000 ingenios azucareros de caña alrededor del 
mundo y teniendo en cuenta la cantidad de generadores de vapor instalados en cada uno 
de ellos, puede decirse que la industria azucarera sea tal vez entre las industrias, la de 
mayor demanda de calderas industriales 
A nivel global puede estimarse entonces que existen más de 3000 calderas 
instaladas, y a modo de ejemplo, citaremos que solamente en los ingenios del Estado de 
San Pablo-Brasil, hubo censadas en el año 2009 unas 480 calderas, sin contar las que 
estaban en fase de montaje y en proyectos a implementarse. Es difícil encontrar otra 
industria que concentre tantos generadores de vapor en su actividad 
Por otro lado, el creciente interés y desarrollo de la cogeneración en la industria, trajo 
dos hechos importantes. Por un lado, importantes inversiones en calderas de gran 
capacidad y eficiencia, con elevadas presiones y temperaturas de trabajo. Y por el otro, 
un replanteo integral de las prácticas operacionales y de mantenimiento, sostenidas hasta 
el momento, con calderas tradicionales de baja presión y eficiencia. Dependiendo del país 
y cogenerando a partir del bagazo, la industria azucarera aporta hasta más del 5% de la 
energía total requerida por el mismo, generando importantes ahorros de combustibles 
fósiles no renovables 
También sumándose a estos cambios, ya están en marcha en Brasil y otros países 
las primeras calderas de un solo domo (monodrum) y las de lecho fluidizado que 
introducen una nueva tecnología e innovación en este campo, con capacidades y 
condiciones de trabajo nunca antes visto, salvo en las centrales termoeléctricas 
Por lo anterior, cobra gran importancia el conocimiento, manejo e implementación de 
las buenas prácticas establecidas en los códigos y normas internacionales para calderas, 
tales como, los de la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME), del National 
Board Inspector Code (NBIC), EPRI (Energy Power Research Institute) o las del Comité 
Europeo de Normalización (CEN), como también la adopción de nuevas técnicas en el 
campo del conocimiento que posibilitan un manejo más responsable y eficiente de este 
equipamiento 
Nuevos conocimientos sobre las propiedades del bagazo, sumados a la aparición de 
herramientas computacionales de cálculo, diseño y simulación tales como CFD 
(Computational Fuid Dynamics), FEM (Finite Element Method), más un importante avance 
3 
 
tecnológico en las áreas de la instrumentación-control automático, en técnicas no 
destructivas (NDT) de inspección y mantenimiento, etc. han ocasionado un verdadero 
proceso de modernización nunca antes visto en este campo. 
Con relación al uso de herramientas computacionales (CFD), caben destacarse los 
trabajos del Sugar Research Institute (SRI) de Australia, que lideran las investigaciones 
en el campo de la generación de vapor con bagazo conducidas por el Dr.Terry Dixon y 
sus colaboradores 
Si bien las modernas calderas se van imponiendo en nuevos proyectos, queda una 
gran mayoría de equipos antiguos que precisan ser repotenciados. Como herramienta de 
mejora aplicable a ambos equipos, queremos destacar al secado del bagazo que en 
Argentina y en otros países latinoamericanos tiene experiencias exitosas. Es por esta 
razón que como capítulo especial, este tema ha sido escrito con la colaboración de un 
grupo de especialistas de la Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres 
(EEAOC) de Tucumán 
La importancia de estos equipos, sumada al hecho de que varios de los textos en 
español sobre calderas han sido más bien descriptivos, con escasos cálculos y estar 
además desactualizados, han motivado el propósito de escribir un libro práctico destinado 
exclusivamente a las calderas que operan con bagazo y que integre las herramientas 
antes citadas 
Este libro que pretende ser práctico, actualizado e integral, está dirigido a los 
profesionales y técnicos de la industria azucarera que deben operan con dichos equipos y 
enfrentar en su quehacer diario situaciones de distinta naturaleza, al mismo tiempo de 
aportar a la difusión de las mejoras prácticas de ingeniería en este campo. También está 
dirigido a los estudiantes de ingeniería que desean actuar en dicha industria 
El libro tiene desarrollado en diversos capitulos, ejemplos de cálculos térmicos, 
hidráulicos y mecánicos basados en los mejores estándares de ingeniería, para 
ejemplificar los conceptos y brindar las herramientas que posibiliten un mejor análisis de 
los problemas. Como en todo trabajo de esta naturaleza y a pesar del cuidado puesto, 
puede haberse escapado algún error y pedimos disculpas por ello 
Finalmente, es un deseo que este libro sea usado en las oficinas técnicas de los 
ingenios azucareros de Latinoamérica y que se constituya en un auxiliar permanente por 
parte de quienes deben tratar con las calderas 
 
Carlos Alderetes 
Argentina – 2015 
calderetes@gmail.com 
 
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AGRADECIMIENTOS 
 
 A los investigadores Dr.Ing. Dora Paz, Ing. Marcos Golato e Ing. Federico Franck 
Colombres del sector de ingeniería de la prestigiosa Estación Experimental 
Agroindustrial Obispo Colombres (EEAOC) de Tucumán, por su colaboración en el 
capítulo sobre el secado de bagazo, que aportaron sobre sus exitosas 
experiencias logradas en este campo en ingenios de Argentina y otros países 
latinoamericanos 
 
 A la firma Caldema Equipamientos Industriales Ltda de Brasil que permitió la 
reproducción de algunas figuras de sus equipos, ayudando así a mejorar la 
ilustración gráfica y presentación de los mismos 
 
SOBRE EL AUTOR 
Carlos Alderetes: Es Ingeniero Mecánico graduado en la Universidad Tecnológica 
Nacional (UTN), Facultad Regional Tucumán, Argentina, con posgrado de especialización 
en Administración y Marketing Estratégico en la Universidad de Belgrano, Buenos Aires. 
Es también Perito Sacarotecnico egresado de la Escuela de Agricultura y Sacarotecnia de 
la Universidad Nacional de Tucumán (UNT). Cuenta con más de 25 años de experiencia 
continua en la industria ocupando cargos de gerencias y jefaturas en empresas 
nacionales y multinacionales de Argentina y Bolivia en las actividades de azúcar-alcohol, 
gas y petróleo, química, y celulosa-papel. 
Ex Profesor Asociado de la cátedra Tecnología de la Energía Térmica e Ingeniería de 
las Instalaciones de la carrera de Ingeniería Química en la UniversidadTecnológica 
Nacional (UTN – FRRE) - Argentina, en donde actualmente imparte cursos de posgrado 
en temas de su especialidad 
Es miembro de ASME y participa como Instructor de ASME Virtual en cursos online 
sobre calderas y dispositivos de alivio de presión para los países de habla hispana. Ha 
capacitado por este medio a profesionales de México, España, Perú, Bolivia, Chile, 
Ecuador y Brasil. Colabora como coordinador del subgrupo de performance de calderas 
del Latin América Boiler Users Affinity Group de ASME. También integra la Junta Nacional 
de Inspección de Calderas y Recipientes a Presión de Argentina liderada por el INTI 
participando en sus comisiones técnicas 
 
SOBRE LOS COLABORADORES 
Dora Paz: Es Doctora en Ingeniería Química, de la Universidad Nacional de Tucumán 
(UNT), Argentina, siendo el tema de su tesis: Modelado Exergoeconómico de Fábricas de 
Azúcar de Caña. Es Investigador Principal en la Estación Experimental Agroindustrial 
5 
 
Obispo Colombres (EEAOC), de Tucumán, Argentina; Coordinadora del Programa de 
investigación: Industrialización de la caña de azúcar, y Jefe de Sección Ingeniería y 
Proyectos Agrondustriales. 
Es además Profesor Adjunto, en la cátedra de Balances de Masa y Energía en la 
carrera de Ingenieria Química de la UNT. Es Profesor de Usos térmicos de la biomasa en 
la Maestría en Ingeniería Bioenergética de la Universidad Tecnológica Nacional UTN), 
Facultad Regional Tucumán, Argentina. 
Cuenta con más de 25 años de experiencia en uso racional de la energía, simulación 
digital de procesos, dimensionado de sistemas de secado de bagazo, eficiencia 
exergética y aprovechamiento energético de residuos, ha participado en más de 30 
proyectos de investigación, y publicado más de 70 papers en revistas científicas y de 
difusión, nacionales e internacionales. Ha dictado cursos de capacitación y realizado 
trabajos de consultoría en Argentina y en el exterior (Panamá, Colombia, Nicaragua, 
México, Guatemala, entre otros). Actualmente es Directora de proyecto FITS “Incremento 
de la eficiencia energética de sistemas de producción de bioelectricidad en la industria 
sucroalcoholera a partir de biomasas residuales: bagazo presecado y residuos agrícolas 
de cosecha (BIORAC)” (2015-2017). También es vicepresidente de la Sociedad Argentina 
de Técnicos de la Caña de Azúcar (SATCA). 
Marcos Golato: Es Ingeniero Mecánico graduado de la Universidad Nacional de 
Tucumán (UNT), Argentina. Es también Técnico Mecánico egresado del Colegio 
Salesiano Lorenzo Massa de Tucumán. Es Investigador Adjunto en la Sección Ingeniería 
y Proyectos Agroindustriales de la Estación Experimental Agroindustrial Obispo 
Colombres (EEAOC), de Tucumán; y es Responsable del Laboratorio de Ensayos y 
Mediciones Industriales (LEMI) de la misma Institución. 
Es Profesor Asociado, del Departamento de Mecánica de la Facultad de Ciencias 
Exactas y Tecnología de la UNT; Responsable de la Cátedra de Sistemas de Control de la 
carrera de Ingeniería Mecánica de la UNT y Miembro de la Comisión Académica de esa 
carrera. 
Cuenta con más de 12 años de experiencia en mediciones de variables de procesos, 
ensayos en generadores de vapor y secadores de bagazo, médula y cáscara de limón: 
También posee experiencia en el monitoreo de emisiones de gases y material particulado 
efluentes por chimeneas de generadores de vapor de la industria azucarera y citrícola. 
Acredita más de 10 años de experiencia como docente en el área de control y 
automatización de procesos; Y ha participado en más de 10 proyectos de investigación 
con financiamiento externo y publicado más de 20 artículos en revistas científicas y de 
difusión sobre temas de eficiencia y aprovechamiento energético. 
Federico José Franck Colombres: Es Ingeniero Mecánico graduado de la 
Universidad Nacional de Tucumán (UNT), Argentina. Es Investigador Asistente en la 
Sección Ingeniería y Proyectos Agroindustriales de la Estación Experimental 
Agroindustrial Obispo Colombres (EEAOC), de Tucumán. Profesor Asociado en las 
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cátedras de Termodinámica de la carrera de Ingeniería Mecánica e Ingeniería Azucarera y 
de Termodinámica y Máquinas Térmicas de la carrera de Ingeniería Industrial, de la 
Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología de la UNT. 
Cuenta con más de 8 años de experiencia en balances de materia y energía, 
mediciones industriales; simulación de procesos; determinación de eficiencia y regulación 
en generadores de vapor y secadores; diseño térmico y mecánico de secadores de 
bagazo y otros equipos; mantenimiento de equipos; optimización energética; tratamientos 
de efluentes; estudios de generación y cogeneración a partir de biomasa para plantas 
termoeléctricas, industria azucarera y citrícola. Ha participado en más de 10 proyectos de 
investigación, y publicado más de 10 papers en revistas científicas y de difusión, 
nacionales e internacionales. Ha dictado cursos de capacitación y realizado trabajos de 
consultoría en Argentina y en el exterior (Panamá, Nicaragua, México y Guatemala). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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INDICE GENERAL 
 
Capítulo Nº1 Páginas 
1.0 La Industria azucarera mundial 13 
1.1 La Industria azucarera argentina 15 
1.2 Referencias 16 
Capítulo Nº2 
2.0 Balance termo energético 18 
2.1 Cogeneración 19 
2.2 Optimización energética - Exergía 24 
2.3 Referencias 24 
Capítulo Nº3 
3.0 Biomasa 27 
3.1 Producción y manejo del bagazo 28 
3.2 Propiedades físicas del bagazo 37 
3.3 Residuos de cosecha cañera – RAC 43 
3.4 Composición química del bagazo y RAC 45 
3.5 Composición mineral del bagazo 48 
3.6 Poder calorífico del bagazo y RAC 49 
3.7 Efecto de las cenizas sobre el poder calorífico 51 
3.8 Combustibles adicionales 52 
3.9 Exergía de los combustibles 53 
3.10 Referencias 56 
Capítulo Nº4 
4.0 Combustión del bagazo 60 
4.1 Estática de la combustión 60 
4.2 Balance de masas 62 
4.3 Exceso de aire 64 
4.4 Combustión incompleta 68 
4.5 Residuos de la combustión 73 
4.6 Acción de las cenizas 77 
4.7 Dinámica de la combustión 82 
4.8 Tiempo de quemado de las partículas 84 
4.9 Aire primario y secundario 86 
4.10 Balance de energía en la combustión 90 
4.11 Temperatura teórica o máxima de combustión 95 
4.12 Pérdidas energéticas en la combustión 98 
4.13 Pérdida de exergía en la combustión 100 
4.14 Referencias 104 
Capítulo Nº5 
5.0 Generación de vapor 107 
8 
 
 
5.1 Clasificación de las calderas 111 
5.2 Calderas de diseño tradicional 112 
5.3 Calderas de un solo domo (monodrum) 115 
5.4 Calderas de lecho fluidizado (CFB) 117 
5.2 Parámetros de diseño y performance 120 
5.3 Demanda de vapor y energía 123 
5.4 Selección de las condiciones de operación 127 
5.5 Selección de capacidad y cantidad de equipos 129 
5.6 Referencias 132 
5.7 Website 134 
Capítulo Nº6 
6.0 Calidad de agua y vapor 136 
6.1 Agua de alimentación 138 
6.2 Parámetros fisicoquímicos del agua 142 
6.3 Requerimientos de calidad de agua 145 
6.4 Calidad de vapor 150 
6.5 Parámetros de control de agua 152 
6.6 Tratamiento del agua 155 
6.7 Purgas de la caldera 157 
6.8 Ciclos de concentración 160 
6.9 Análisis energético del purgado 161 
6.10 Desgasificación térmica 163 
6.11 Capacidad del tanque de agua de alimentación 165 
6.12 Capacidad del sistema de bombeo 175 
6.13 Referencias 177 
Capítulo Nº7 
7.0 Selección de materiales 179 
7.1 Especificación de los materiales 180 
7.2 Resistencia mecánica de los aceros. Creep 182 
7.3 Parámetro de Larson & Miller 189 
7.4 Aceros para calderas según ASME I y II 193 
7.5 Resistencia ala fatiga 196 
7.6 Materiales de soldadura 198 
7.7 Aceros para cañerías de vapor 200 
7.8 Materiales refractarios 204 
7.9 Instalación de materiales refractarios 210 
7.10 Referencias 212 
7.11 Website 213 
Capítulo Nº8 
8.0 Proyecto del generador de vapor 215 
8.1 Mecánica de fluidos computacional CFD 219 
8.2 Referencias 221 
Capítulo Nº9 
9 
 
 
9.0 Diseño térmico del generador de vapor 223 
9.1 Proyecto del hogar 224 
9.2 Transferencia de calor en el hogar 228 
9.3 Propiedades de la radiación 233 
9.4 La superficie radiante 250 
9.5 Referencias 262 
Capítulo Nº10 
10.0 Diseño térmico del hogar 263 
10.1 Balance energético del hogar 264 
10.2 Modelo de Konakov 267 
10.3 Método normativo ruso 270 
10.4 Parámetros de diseño del hogar 273 
10.5 Temperatura de salida del hogar 281 
10.5 La geometría del hogar 292 
10.6 Cálculo del hogar según método estándar ruso 287 
10.7 Radiación en cavidades 292 
10.8 Construcción y componentes del hogar 294 
10.9 Referencias 308 
10.10 Website 309 
Capítulo Nº11 
11.0 Banco de convección 311 
11.1 Tubos pantallas (Screen) 313 
11.2 Banco de convección - Arreglos 314 
11.3 Dimensionado del banco convectivo 316 
11.4 Referencias 319 
Capítulo Nº12 
12.0 Circulación natural del agua 321 
12.1 Objetivos de la circulación 324 
12.2 Parámetros de la circulación natural 326 
12.3 Requisitos de la circulación 332 
12.4 La circulación en calderas a bagazo 336 
12.5 Cálculos de circulación en calderas 337 
12.6 Separación del sistema agua-vapor ( domos) 344 
12.7 Factores que afectan la separación 348 
12.8 Dimensionado de los domos 350 
12.9 Selección de materiales para el domo 355 
12.10 Diseño mecánico del domo 356 
12.11 Referencias 359 
Capítulo Nº13 
13.0 Sobrecalentamiento del vapor 362 
13.1 Proyecto del sobrecalentador 363 
13.2 Factores que afectan al sobrecalentamiento 364 
13.3 Tipos de sobrecalentadores 366 
10 
 
 
13.4 Disposición de los sobrecalentadores. 368 
13.5 Materiales para sobrecalentadores 370 
13.6 Diseño mecánico 373 
13.7 Soportes y colectores de serpentines 376 
13.8 Flujo de fluidos en el sobrecalentador 378 
13.9 Diseño térmico del sobrecalentador 382 
13.10 Regulación del sobrecalentamiento 400 
13.11 Referencias 405 
Capítulo Nº14 
14.0 Economizador 407 
14.1 Temperatura de precalentamiento del agua 408 
14.2 Instalación de economizadores 410 
14.3 Tipo y construcción de economizadores 411 
14.4 Cálculo del economizador 414 
14.5 Coeficiente total de transmisión del calor 417 
14.6 Pre dimensionado de un economizador 424 
14.7 Operación del economizador 424 
14.8 Referencias 425 
Capítulo Nº15 
15.0 Pre calentadores de aire 426 
15.1 Temperaturas y etapas de precalentamiento 427 
15.2 Disposición de aire y gases 428 
15.3 Construcción del pre calentador de aire 429 
15.4 Flujo de fluidos y transferencia de calor 431 
15.5 Dimensionado del pre calentador de aire 434 
15.6 Precalentamiento del aire en la combustión 440 
15.7 Cálculo del pre calentador de aire 443 
15.8 Optimizando el desempeño del calentador 445 
15.9 Ensayo de performance según ASME PTC4.3 446 
15.10 Referencias 446 
Capítulo Nº16 
16.0 Secado del bagazo 449 
16.1 Aplicaciones y beneficios del secado de bagazo 450 
16.2 Factores de diseño y ubicación del secador 451 
16.3 Balances masa y energía -Tipos de secadores 456 
16.4 Referencias. 469 
Capítulo Nº17 
17.0 Manejo de gases y cenizas 471 
17.1 Flujo de fluidos y pérdida de carga 473 
17.2 Selección de ventiladores 475 
17.3 Regulación de ventiladores 481 
17.4 Control y ensayos de ventiladores 482 
17.5 Cálculo de la chimenea 483 
11 
 
 
17.6 Contaminación ambiental 487 
17.7 Limpieza de gases 490 
17.8 Diseño de equipos separadores de partículas 491 
17.9 Recolección de cenizas 503 
17.10 Referencias 509 
17.11 Website 510 
Capítulo Nº18 
18.0 Sistemas de control 512 
18.1 Sistemas de control en la caldera 513 
18.2 Sistema de control de nivel 515 
18.3 Instalación del sistema de control de nivel 517 
18.4 Sistema de control de la demanda 519 
18.5 Sistema de control de temperatura 521 
18.6 Sistema de control de la combustión 523 
18.7 Sistema de control de tiro 525 
18.8 Referencias 524 
18.9 Website 526 
Capítulo Nº19 
19.0 Operación de la caldera 528 
19.1 Secado de la mampostería en calderas nuevas 529 
19.2 Controles pre-operacionales 531 
19.3 Arranque en frío y levantamiento de presión 533 
19.4 Arranque en caliente (hot start) 535 
19.5 Marcha normal 536 
19.6 Parada normal 538 
19.7 Paradas de emergencia 540 
19.8 Tensiones térmicas en la puesta en marcha 541 
19.9 Referencias 541 
19.20 Website 542 
Capítulo Nº20 
20.0 Ensayos de performance 545 
20.1 Códigos de ensayos de performance ASME PTC 546 
20.2 Ensayo de performance ASME PTC4-2013 547 
20.3 Pretest de comprobación 547 
20.4 Objetivos de un ensayo de recepción 548 
20.5 Métodos de ensayos 549 
20.6 Duración, operaciones y registro del ensayo 549 
20.7 Valoración de las pérdidas de energía 551 
20.8 Resultados y análisis de incertidumbre 554 
20.9 Ejecución del ensayo de calderas 566 
20.10 Cálculo de las pérdidas de energía 572 
20.11 Mediciones e instrumentos 575 
20.12 Análisis exergético y test de performance 576 
12 
 
 
20.13 Referencias 585 
Capítulo Nº21 
21.0 Mantenimiento 587 
21.1 Mecanismos de desgaste y tipos de fallas 588 
21.2 Objetivos del mantenimiento e indicadores 592 
21.3 Organización del mantenimiento 594 
21.4 Técnicas del mantenimiento 596 
21.5 Erosión de las cenizas 599 
21.6 Control de espesores 604 
21.7 Protección contra el desgaste 606 
21.8 Fallas por sobrecalentamiento 607 
21.9 Réplicas metalográficas 609 
21.10 Extensión de vida útil según EPRI 610 
21.11 Mediciones de temperatura en el metal 616 
21.12 Prueba hidrostática 617 
21.13 Tratamiento pre-operacional 618 
21-14 Reparaciones y alteraciones 622 
21.15 Reemplazo y reparación de tubos 622 
21.16 Dispositivos de alivio de presión 630 
21.17. Sopladores de hollín 635 
21.18 Reparación de domos 640 
21.19 Mantenimiento predictivo de equipos rotantes 642 
21.20 Conservación en la interzafra (lay-up) 644 
21.21 Limpieza química 647 
21.22 Referencias 648 
21.23 Website 652 
Capítulo Nº22 
22.0 Montaje de calderas 654 
22.1 Organización del montaje 654 
22.2 La curva S del proyecto 656 
22.3 Composición del peso de una caldera 657 
22.4 Referencias 665 
 
 
 
 
 
13 
 
1. LA INDUSTRIA AZUCARERA MUNDIAL 
 
Según estadísticas de la FAO, en el año 2010 se cultivaron alrededor de 23.8 millones 
de hectáreas de caña de azúcar distribuídas en más de 90 países. La industria azucarera 
de caña produce alrededor del 80% de la demanda mundial de azúcar en tanto que el 
20% restante proviene de la industria azucarera de remolacha [1],[2],[3] 
La caña de azúcar se produce en las regiones tropicales y subtropicales en tanto que 
la remolacha se produce en regiones de climas fríos. La figura Nº1 muestra la distribución 
de los países donde se produce este cultivo 
 
 
Figura Nº1 – Distribución mundial del azúcar de caña 
 
 La industria azucarera de caña se ubica dentro de las llamadas industrias pesadas y 
es caracterizada por ser intensiva en mano de obra, aplicar prácticamente la mayoría de 
las operaciones unitarias conocidas en la industria química y por ser desde el punto de 
vista energético, una industria termoconsumidoraSegún el país productor, esta industria puede tener un impacto muy importante sobre 
las economías regionales y contribuir de manera relevante al desarrollo de las mismas. A 
pesar de la gran distribución geográfica que cubre la actividad, casi el 86% de la 
producción mundial de azúcar está concentrada solamente en 16 países, entre los que 
Brasil con la India, producen en conjunto el 60% de este valor 
En la tabla Nº2 se muestra la producción de azúcar de los 10 países productores 
líderes según datos de la FAO correspondientes al año 2013 
14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura Nº2 – Ranking de países productores de azucar de caña según FAO 
 
Esta importante actividad se realiza en más de mil (>1000) ingenios azucareros 
distribuídos en distintos países que consituyen en muchas regiones verdaderos polos de 
desarrollo económico, social e industrial. La tabla Nº3 enseña la cantidad de ingenios en 
cada país (instalados y en operación) según [4],[5],[6],[7],[8],[9],[10] 
 
 
Figura Nº3 – Ingenios azucareros por país 
Producción mundial de azúcar de caña - 2013 
País Productor Producción Ton x100 
Brasil 739.267 
India 341.200 
China 125.536 
Tailandia 100.096 
Pakistán 63.750 
México 61.182 
Colombia 34.876 
Indonesia 33.700 
Filipinas 31.874 
Estados Unidos 27.906 
Mundo 1.877.105 
15 
 
Los datos anteriores, si bien corresponden a un relevamiento parcial de la industria y 
no incluyen los proyectos de ingenios en ejecución o en estudios, queda clara la magnitud 
de esta actividad en cuanto a la proporción de unidades industriales instaladas y al 
impacto que tienen tanto en el plano social como económico de las regiones donde están 
instalados 
 
1.1 LA INDUSTRIA AZUCARERA ARGENTINA 
Según datos estadísticos del Centro Azucarero Argentino y de la Estación 
Experimental Agroindustrial Obispo Colombres de la provincia de Tucumán, la industria 
azucarera se concentra geográficamente en la región noroeste de Argentina y se extiende 
en una pequeña área sobre la región noreste [10],[11],[12],[13]. Sin embargo el área 
potencial de desarrollo cañero está localizada sobre la región noreste del país 
Este cultivo se desarrolla en una superficie de aproximadamente 264.000 hectáreas 
distribuidas entre las cinco provincias productoras tal como se muestra en la tabla Nº4. La 
producción, rendimientos culturales y fabriles obtenidos de estas plantaciones son 
también indicados en dicha tabla 
Las cifras de producción de azúcar mostradas en la tabla Nº4 son obtenidas en 23 
ingenios azucareros distribuídos entre cinco provincias. Algunos de estos ingenios poseen 
refinerías y casi la mayoría cuenta con destilerías de alcohol 
 
Indicadores Zafra 2009 / 10 
Superficie cosechada (Ha) 263.968 
Rendimiento cultural (ton / Ha) 75 
Caña molida total (ton) 19.797.550 
Azúcar producido total (T.M.V.C) 2.140.115 
Rendimiento fabril (Ton MVC / ton.caña 10.81% 
Rendimiento azúcar campo (TMVC / Ha) 8.107 
 
Figura Nº4 – Indicadores promedios de producción y rendimientos 
 
La capacidad de molienda de estos ingenios varía entre un máximo de 24.000 y un 
mínimo de 1500 Ton.caña/día. En la provincia de Tucumán la capacidad promedio de los 
15 ingenios está en el orden de las 5200 Ton.caña/dia, en tanto que en las provincias de 
Salta y Jujuy este promedio se eleva a las 9300 ton.caña/día 
16 
 
Para los ingenios del nordeste este valor cae a las 2100 ton.caña/dia. Su rendimiento 
fabril está entre 9 y 11% caña y el tiempo de zafra puede oscilar entre los 150 y 180 días 
por año 
Estas fábricas azucareras que trabajan entre cinco y seis meses por zafra, en 
conjunto tienen en operación próxima a un centenar de calderas a bagazo que deben 
garantizar su funcionamiento tanto durante la zafra como posterior a ella en aquellos 
casos donde las destilerías anexas quedan operativas 
Con relación a las destilerías anexas, la Ley Nº26093 estableció a partir del 1º de 
enero del 2010 la obligatoriedad de mezclar todas las naftas con 5% de alcohol anhidro. 
Esto tuvo como antecedentes la Ley Nº26334/2007 que incluyó en la cadena de valor de 
la caña de azúcar la producción de Bioetanol como combustible. De estos ingenios sólo 
11 cuentan con instalaciones para el deshidratado del etanol 
 
 
1.2 REFERENCIAS 
 
1. FAO – Website: www.faostat.fao.org – Country by commodities. Statistics Division. 
Sugarcane 
2. FAS-UDSA- Website: www.fas.usda.gov – world sugar production and prices 
3. Sugar Beet – White Sugar. Agribusiness Handbook, 2009. Publicación de la FAO 
Investment Centre Division 
4. Atlas de la agroenergía y de los biocombustibles en las Américas, Costa Rica, 
2007. Publicación del IICA, disponible: www.iica.int 
5. Do Carmo Bastos Vadson: La capacitación de la industria nacional de 
equipamientos. Presentación de Dedini, Campinas, enero del 2008. Brasil. En 
Portugués y disponible en: www.dedini.com.br 
6. Duarte Rigoberto: Estudio sobre el mercado del azúcar, 2007- Honduras. 
Publicación de la Comision para la defensa y promocion de la competencia, 
disponible en: www.cdpc.hn 
7. Moreno Andréia: a todo vapor. JornalCana, Mayo de 2010. www.jornalcana.com.br 
8. Website: www.sugartech.co.za: The sugar factories in South Africa 
9. Website: www.pakistaneconomist.com. The sugar factories in Pakistan 
10. Nebbia Fernando – Situación actual y perspectivas del sector sucroalcolero de 
Argentina. Centro Azucarero Argentino. Noviembre del 2009 
17 
 
11. Scandaliaris Jorge, et.al – Reporte Agroindustrial Nº53/Junio del 2011. Publicación 
de la Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres de Tucumán - 
Argentina 
12. Scandaliaris Jorge. et.al – Manual del Cañero – Publicado por la Estación 
Experimental Agroindustrial Obispo Colombres de Tucumán – Argentina, 2009 
13. Perez Daniela, et.al – Análisis económico del cultivo de caña de azúcar – zafra 
2009 – Reporte Agroindustrial, Año V, Boletín Nº34. Publicado por la Estación 
Experimental Agroindustrial Obispo Colombres de Tucumán – Argentina, 2009 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
18 
 
2. BALANCE TERMOENERGETICO 
 
La industria azucarera requiere de vapor tanto para la generación de energía, como 
para las diversas operaciones unitarias que integran el proceso de fabricación. En la 
usina, el vapor convertirá en energía eléctrica, la energía térmica transportada por el 
vapor proveniente de la combustión del bagazo en las calderas 
La energía generada servirá para el accionamiento de las distintas maquinarias, 
equipos productivos y auxiliares que integran la planta industrial. El vapor de escape y/o 
de extracción del turbogenerador y de las turbinas de mando de equipos, proveerá la 
energía térmica para las diferentes operaciones de calentamiento, evaporación, 
cocimiento, dilución, refundición, centrifugación y secado que demanda la fabricación del 
azúcar 
En aquellos ingenios que posean destilería anexa se deberá proporcionar también la 
energía para los equipos y el vapor para las operaciones de calentamiento, destilación, 
rectificación y deshidratación del etanol. En estas destilerías podrá existir también la 
necesidad de vapor para concentrar en múltiples efectos las vinazas antes de su 
disposición final. 
Las fábricas azucareras de caña tradicionales operan termodinámicamente bajo un 
ciclo de Rankine con vapor sobrecalentado y con turbinas de contrapresión de las que su 
vapor de escape es utilizado para proporcionar la energía térmica requerida por el 
proceso, actuando los equipos consumidores como condensadores a presión. 
El consumode potencia y de energía térmica en los ingenios y la relación entre estas 
dos demandas, depende de numerosas variables que podrán hacer variar estas 
proporciones dentro de ciertos rangos que deberán ser tenidos en cuenta a la hora de 
efectuar procesos de benchmarking energético entre distintas fábricas. Entres estas 
variables podemos mencionar: 
1. Variedad de caña y porcentaje de fibra 
2. Tipo de cosecha de caña, contenido de trash, etc. 
3. Limpieza de la caña antes de su molienda 
4. Sistema de preparación y extracción empleado (trapiche, difusor) 
5. Grado de imbibición empleado 
6. Tipo de accionamiento de las maquinarias y equipos (turbina, motor eléctrico) 
7. Presión y contrapresión de trabajo en turbogeneradores y turbinas de mando 
8. Tipo de equipos y esquema de evaporación-calentamiento 
9. Tipo de tachos y sistema de cocimientos 
10. Tipo de equipos y sistema de vacío usado 
11. Refinería, destilería y deshidratadora anexas 
12. Tiempo aprovechado 
13. Tipo de calderas y combustibles utilizados. Condiciones de operación 
19 
 
14. Sistema de recuperación de condensados y agua de reposición 
15. Equipos de control de contaminación ambiental en calderas 
Con relación a la demanda de energía y vapor en los ingenios en la tabla Nº1 se 
muestran valores típicos de consumos [1],[2],[3],[4],[5] 
 
Consumo de energía 
sector 
Kwh / ton. caña 
Preparación de caña 7 – 8 
Molienda 9 – 10 
Usina 9 – 11 
Calderas 1 – 2 
Destilería anexa 1 – 1.5 
Consumo de energia total 20 – 35 Kwh / ton. caña 
Consumo de vapor Kg. vapor / ton.caña 
Consumo del proceso 350 – 550 
Consumo vapor alcohol 96° 2 – 3.5 
Consumo vapor alcohol 
anhidro con cicloexano 
1.6 
Consumo vapor alcohol 
anhidro con tamices 
0.6 
 
Tabla Nº1 – Consumos de energía y vapor 
 
Los valores más bajos obviamente, corresponden a plantas modernas, integradas 
térmicamente y con modernas tecnologías tanto en la fabricacón de azúcar como alcohol 
y los valores más altos pertenecen a ingenios antiguos con tecnologia convencional y sin 
integración térmica. 
 
2.1 COGENERACION 
Se define como cogeneración a la producción secuencial de dos formas de energía útil 
a partir de una misma fuente primaria o combustible. Estas dos formas de energía útil son 
generalmente energía térmica y fuerza motriz [7],[8],[9] 
20 
 
Cuando la secuencia de producción es: energía eléctrica - energía térmica se habla de 
un ciclo Topping y cuando la secuencia es inversa se habla de un ciclo Bottoming. Queda 
claro que el ciclo Topping de generación de fuerza motriz-energía térmica es el usado en 
la industria de azúcar y alcohol. En la figura Nº2 se muestra una instalación típica de 
cogeneración de la industria 
 
 
Figura Nº2 – Ciclo toppìng clásico 
 
Si designamos con Ee a la energía electica generada, Et a la energía térmica 
aprovechada y Eb a la energía térmica proveniente del bagazo quemado en la caldera, 
podremos definir entonces los siguientes parámetros o indicadores del sistema de 
cogeneración: 
 
Rendimiento de generación: g = Ee / Eb 
Relación de cogeneración:  = Et / Ee 
Rendimiento combinado total: φt = (Et + Ee ) / Eb 
Rendimiento combinado total: φt = g (1 + ) 
 
Según el valor que tome la relación de cogeneración  , es decir de la proporción 
que se precise de uno u otro tipo de energía útil en el proceso, se elegirá el ciclo 
termodinámico y máquina térmica más conveniente, según la tabla Nº3 [7] 
 
21 
 
Sistema de cogeneracion  = Et / Ee Ee [% Et]  % 
Turbina contrapresion 4 – 14 14 - 28 84 – 92 
Turbina extraccion -contrapresion 2 - 10 22 - 40 60 - 80 
Turbina de gas 1.3 - 2 24 - 35 70 - 85 
Ciclo combinado 1 – 1.7 34 - 40 69 – 83 
Motor Diesel 1.1 – 2.5 33 - 50 75 - 85 
Figura Nº3 – Parámetros típicos sistemas cogeneración 
 
Para un ingenio típico, con un consumo energético de 28 [kwh/ton.caña], un consumo 
de energía térmica igual a 330 kwh [500 kg.vapor/ton.caña], la relación de cogeneración 
será:  = 330 / 28 = 11.78 con lo que queda claramente definido como una industria 
termoconsumidora o termointensiva 
 
 
Figura Nº4 - Ciclo térmico típico 
 
Asumiendo una producción específica de vapor de 2.1 kg.vapor / kg.bagazo y un poder 
calorífico inferior del bagazo igual a 2,12 kwh / kg, el rendimiento global del ciclo de 
cogeneración será: 
Bagazo consumido: B = 500 / 2.1 = 238 kg.bagazo / ton.caña 
22 
 
Energía entregada al ciclo: Eb = 238 x 2,12 = 504 kwh / ton.caña 
Rendimiento de generación: g = Ee / Eb = (28 / 504) 100 ≈ 6% 
Rendimiento combinado del ciclo: φt = (Et + Ee ) / Eb = ( 28 + 330) / 504 = 0,7103 
 Rendimiento total del ciclo de cogeneración: φt ≈ 71 % 
Vemos que solo casi el 6% de la energía térmica del bagazo se convierte en energía 
eléctrica, el (65%) se usa en las operaciones de transferencia de calor y el (29%) restante 
son pérdidas del proceso de conversión 
Las sucesivas crisis energéticas mundiales obligaron a numerosos países 
desarrollados a buscar fuentes energéticas alternativas a los combustibles fósiles y a 
establecer serios programas de uso racional de los combustibles, siendo la cogeneración 
en distintas industrias la que mayor desarrollo mundial ha tenido [7],[8]. 
Teniendo la industria azucarera al bagazo como combustible de bajo costo y viendo la 
posibilidad de diversificar sus actividades comerciales e introducir una nueva fuente de 
ingresos, el tema de la optimización termoenergética pasó a primer plano y se desató así 
el desarrollo de modernos ciclos con calderas de alta presión y temperaturas (tabla Nº5), 
en combinación con turbinas de extracción-contrapresión y/o extracción-condensación en 
múltiples combinaciones tendientes a obtener la máxima generación de energía 
excedente para la venta al sistema eléctrico nacional [11],[12] 
 
Ciclo termico Presion vapor - bar Temp. Vapor °C Produc.vapor ton/h 
Tradicional 12 - 25 250 - 350 20 - 100 
Cogenerador 45 - 150 450 - 580 150 - 400 
Figura Nº5 – Condiciones de operación en ciclos clásicos y modernos 
 Esta situación atrajo grandes inversiones en este campo acompañado también con la 
adquisición de nuevos equipos y tecnologías productivas tanto en azúcar como alcohol, 
que van desde accionamientos oleo hidráulico en el trapiche, evaporadores falling film o 
de placas, tachos continuos, ozonización en el tratamiento del jugo, fermentación 
continua, distintas tecnologías de deshidratación de alcohol y para tratamiento de vinazas, 
automatización de procesos varios, etc. para citar algunos de estos emprendimientos 
En Latinoamérica son varios los países que avanzaron sobre estas tecnologías, 
siendo Brasil como productor líder el que mayor cantidad de proyectos ejecutó y tiene en 
fase de construcción para los próximos años. De los 417 ingenios existentes en ese país 
88 ya están proveyendo energía a la red pública [10],[11],[13] 
23 
 
En el mercado de las calderas durante el año 2010 se introdujeron también en Brasil, 
nuevas tecnologías de combustión como los son las calderas de lecho fluidizado 
burbujeante, de las que tres equipos están ya en marcha y que en conjunto dan 600 ton/h 
de vapor a 65 bar y 525ºC [12],[14]. Estas tecnologíasrepresentan lo más avanzado en 
este campo y con una filosofía distinta a lo usado por décadas 
En Colombia, ocho de los treces ingenios que posee tienen proyectos de igual índole 
que entraron en funcionamiento en el año 2013 [15]. En el caso de Argentina son dos 
ingenios los que están cogenerando y en Bolivia sólo un ingenio lo implementó [16],[17]. 
En la figura Nº6 se muestra un ciclo de cogeneración actual mejorado 
 
 
Figura Nº6 – Ciclo actual de cogeneración 
 
La cogeneración no solo introdujo modernas calderas sino también turbinas de 
extracción-contrapresión, de extracción-condensación o de condensación, cuyos 
consumos específicos de vapor [kg.vapor/kw] se reducen rápidamente a medida que los 
ciclos aumentan las presiones y temperaturas de trabajo, dando mayores rendimientos 
térmicos efectivos y por ende mayores cantidades de energía sobrante para venta, tal 
como se observa en la siguiente tabla [19], [20] 
 
Presion vapor 
bar 
Temp.vapor 
°C 
Consumo espec. 
Kg.vapor / Kw 
Mw / año Aumento de Mw 
12 300 12.5 38.400 x 
42 400 7.8 61.500 X+60% 
65 490 5.7 84.200 X+200% 
90 500 4.74 101.300 X+260% 
Figura Nº7 - Consumos específicos-generación versus presión-temperatura vapor 
24 
 
En los proyectos en marcha, los excedentes de energía a venderse oscilan entre 5 a 
50 Mwh y los precios de venta al mercado varían entre los distintos países según existan 
o no incentivos fiscales para estos proyectos 
 
2.2 OPTIMIZACION ENERGETICA - EXERGIA 
El uso racional de la energía fue siempre una preocupación permanente en esta 
industria, principalmente en la de remolacha, que transfirió parte de sus buenas prácticas 
a la industria de caña. Con el advenimiento del desarrollo de la cogeneración para venta 
de la energía excedente, esta preocupación se potenció. 
Las innovaciones tecnológicas en los procesos productivos sumados a la cogeneración 
como estrategia de diversificación y crecimiento, dieron lugar a importantes cambios en la 
tradicional industria tornándola más competitiva y rentable 
En el campo de la optimización energética se usan avanzadas herramientas de análisis 
termodinámico tales como el análisis exergético y el método Pinch que buscan minimizar 
los consumos energéticos bajo una óptica económica a través de los conceptos de 
Termoeconomía. Así las operaciones de calentamiento, evaporación, cocimiento, secado, 
destilación y generación de vapor, están extensamente estudiadas buscando las mejoras 
configuraciones en cada caso. 
El método exergético de análisis termodinámico fue introducido en la industria 
azucarera de remolacha en Alemania a fines de los años 50 y comienzos del 60 por el Dr. 
Tone Baloh,[3]. Luego en el año 1966, estos estudios fueron llevados a la industria 
azucarera de caña en Argentina por el Dr.Haug [21] 
En los años 80 en España, Valero et al. realiza nuevos estudios sobre la industria 
azucarera y tomando los conceptos de Termoeconomía, desarrolla la Teoría de Costos 
Exergéticos en donde aplica conceptos económicos, contables y financieros al análisis 
exergético [5], [22]. También en Argentina en los años 80 Vallejo reflota el uso de este 
método en la industria de caña [23] 
En los años 90 en Brasil y hasta la actualidad, Nebra et al. [24],[26] impulsa la 
aplicación de estas herramientas a la industria azucarera de caña y en el mismo período 
lo hace Paz et al., en Argentina [25]. También en los 90, Wittwer extiende los trabajos de 
Baloh a la industria azucarera de caña [3] 
 
2.3 REFERENCIAS 
1. Hugot E. - Handbook of Cane Sugar Engineering. Elsevier 1986, 3º edit 
2. Rein P. - Cane Sugar Engineering. Verlag Dr.Albert Bartens, 2007- Berlín 
25 
 
3. Baloh T & Wittwer E.- Manual de Energía para Fabricas de Azúcar. Verlag. Dr. 
Albert Bartens, Berlín 1995 
4. Nebra S. et al.- Analysis of process steam demand reduction and electricity 
generation in sugar and ethanol production from sugarcane. Energy conversion 
and management. Elsevier Volumen 48 – 2007 
5. Valero A.& Guallar J.- Análisis exergético de una planta azucarera. 
Departamento Ingeniería Mecánica, Universidad de Zaragoza, España – 1989 
6. Seabra Joaquim E.A.- Avaliaçao tecnico-economica de opçoes para 
aproveitamento integral da biomassa de cana no Brasil- Tese de Doutorado- 
Universidad Estadual de Campinas – 2008, Brasil 
7. Morvay Z. y Gvozdenac D. – Applied Industrial Energy and Enviromental 
Management. Edit. John Wiley Sons Ltd, 2008 
8. Flin D. - Cogeneration, a user guide. Institution of Engineering and Technology, 
2010 (UK) 
9. Kiameh P. – Power Generation Handbook. McGraw Hill, 1ºedit. -2002 
10. Pistore T. – Estudos de casos de sistemas de cogeraçao, trabajo presentado en 
el Curso Internacional sobre Energía na industria açucar e alcool. Brasil 
11. Procknor Celso – Evoluçao do proceso de cogeneraçao de energía no Brasil. 
XII Simposio Agroindustrial Internacional (STAB). Brasil, 2008 
12. Favero Marco – Artículo: De 417 usinas, 88 exportan energía. Revista 
electrónica Jornal Cana, mayo 2010 – Brasil 
13. Canal D – Cogeneraçao de energía em alta. Publicación de Dedini Industrias de 
Base. Edición Nº21- Brasil 
14. Moreno Andrea – Revista electrónica JornalCana, setiembre 2010-junio 2011 
15. Castillo Fernando - Cogeneración en el sector azucarero colombiano. Segundas 
Jornadas de Generación. Bogotá, Marzo de 2009. Cenicaña 
16. Sustaita Gabriel – Proyecto de cogeneración de energía eléctrica, Ingenio La 
Florida. Congreso Sociedad Argentina de Técnicos de la Caña de Azúcar, abril 
del 2011- Orán, Argentina 
17. Torres R.y Gutierrez J.- Proyecto sustentable de bioetanol y energía eléctrica a 
partir de la caña de azúcar, caso Ingenio y Refinería San Martin de Tabacal. 
Congreso Sociedad Argentina de Técnicos de la Caña de Azúcar, abril del 
2011- Orán, Argentina 
26 
 
18. Costa Paulo – Cogeneración de energía. XIV Seminario de ahorro de energía, 
cogeneración y energía renovable. México, 2008 
19. Schegliaiev V.A. – Turbinas de vapor – Editorial Mir - 1976 
20. Haug Carlos – Análisis de las transformaciones energéticas y de las pérdidas 
de energía por medio de la exergía con relación a la industria azucarera. 
Publicación del Instituto de Mecánica de la Universidad Nacional de Tucumán 
(1966) 
21. Valero A.& Guallar J. – Thermoeconomic study for a sugar factory – 
Departamento Ingeniería Mecánica, Universidad de Zaragoza, España – 1989 
22. Vallejo Eduardo – El concepto de exergía y su aplicación a la industria 
azucarera. Publicación de la Estación Experimental Agrícola de Tucumán, 1982 
- Argentina 
23. Nebra Silvia et al. – Design of evaporation systems and heaters networks in 
sugar cane factories using a thermoeconomic optimization procedure. 
International Journal of Thermodynamics, Volume 10, September 2007 
24. Paz D.y Cárdenas G. – Análisis exergético de un sistema de calentamiento-
evaporación-cocimiento. International Sugar Journal, 1997,99:1182S 
25. Higa Marcio – Otimizaçao de consumo de energía em usinas de açucar e 
alcool atraves dos Métodos do Pinch Point e Promagraçao Linear. Tesis de 
Maestrado en la Universidad Estadual de Campinas, San Pablo, Brasil – 1999 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
27 
 
3. BIOMASA 
 
Se define como biomasa a toda la materia orgánica de origen vegetal, animal o 
industrial (residuos) que puede ser transformada en energía. Mediante diferentes 
tecnologías se pueden obtener combustibles líquidos, sólidos o gaseosos a partir de la 
biomasa. 
 
Es una fuente renovable de energía ya que la misma proviene del Sol, la cual es 
captada por la clorofila de los vegetales y través del proceso de fotosíntesisconvierte el 
dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera y el agua del suelo en carbohidratos, formando 
la materia orgánica. Cuando estos carbohidratos se queman liberan la energía y se 
convierten en CO2 y H2O nuevamente que vuelven a la atmósfera, repitiéndose el ciclo 
indefinidamente [1],[2],[3] 
 Las fuentes de biomasa que pueden ser usadas para generar energía son muy 
variables e incluyen a todos los residuos agrícolas, agroindustriales, animales, urbanos e 
industriales, tales como aserrín, cascaras de arroz, cáscaras de girasol, bagazo, papeles, 
etc., los que mediante una adecuada tecnología se podrán usar de manera eficiente. 
Siendo la biomasa un recurso renovable capaz de sustituir los combustibles fósiles no 
renovables, su uso tiene un gran desarrollo a nivel mundial y es motivo de muchos 
estudios e inversiones destinadas a su uso. Las tecnologías para la conversión de la 
biomasa cañera en combustibles y energía se resumen en la figura siguiente 
La caña de azúcar como cultivo renovable tiene en sus residuos, tanto de cosecha 
agrícola (RAC) como de su molienda (bagazo), un gran potencial de utilización mediante 
distintos procesos de los cuales no sólo se podrán obtener productos de alto valor 
agregado sino también energía eléctrica. Algunas de las posibles diversificaciones de 
negocios que pueden encararse a partir de estas materias primas se muestra en la figura 
Nº1 [4],[5] 
 
 
Figura Nº1 – Conversión de biomasa cañera según Dedini 
28 
 
3.1 PRODUCCION Y MANEJO DEL BAGAZO 
El bagazo es el residuo del proceso extractivo de la caña de azúcar y está compuesto 
por los siguientes elementos: 
 Contenido de agua: 48-53% 
 Contenido de fibra: 39-53% 
 Sólidos disueltos: 1.5 – 6% 
La fibra está formada por los componentes insolubles en agua y se distinguen dos 
tipos: a) la fibra verdadera y b) la falsa fibra o médula que se ubica en la zona central de 
los tallos. Al proceso de molienda o difusión ingresa la caña de azúcar y se extrae de la 
misma jugo mixto y bagazo (Fig.Nº2). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura Nº2 – Proceso extractivo de la caña de azúcar 
 
Planteando un balance de masas y fibras en la extracción y despreciando las fibras 
suspendidas en el jugo para este caso, tendremos: 
 Balance de masas: Mc + Ma = Mj + Mb 
 Balance de fibras: Mc.fc = Mb .fb 
 Cantidad de bagazo: Mb = Mc .fc / fb 
donde: 
 Mc = caña molida en ton/ h 
 Ma = agua de imbibición en ton/ h 
 Mj = jugo mixto en ton/ h 
 Mb = bagazo producido en ton/ h 
 fc = fibra en caña % (11 - 16%) 
 fb = fibra en bagazo % (39 -53%) 
29 
 
Asumiendo los siguientes valores: Mc = 1 ton/h y fb = 48% bagazo, la cantidad de 
bagazo disponible para distintos contenidos de fibra en caña serán los siguientes 
 
Fibra% caña Kg. bagazo / ton.caña Bagazo % caña 
11 230 23 
12 250 25 
13 270 27 
14 291 29 
Figura Nº3 – cantidad de bagazo disponible 
Como es conocido, el contenido de fibra en caña no sólo afecta la eficiencia del 
proceso de molienda y extracción de la sacarosa, sino también, la cantidad de bagazo 
producido para su uso en calderas, lo que resulta de especial interés a los fines de 
cuantificar su volumen disponible para cogenerar [6]. 
La fibra en caña es una mezcla de celulosa, hemicelulosa y lignina cuyo porcentaje en 
el tallo es variable y depende de la variedad de caña, su edad y condiciones de 
crecimiento entre otros factores. 
En la caña cosechada, su contenido estará influenciada por el tipo de cosecha 
empleado (manual, mecanizada, verde o quemada) [7]. En la tabla siguiente se muestra el 
análisis composicional del bagazo debido a diversos autores y reportados por van der 
Poel [8] 
 
Composición en base seca% 
Autor celulosa hemicelulosa lignina cenizas 
Bon (2007) 37 28 21 - 
Paturau (1989) 26 - 47 19 - 33 14 -23 1 - 5 
Trickklett et al. 38 33 22 3 
Figura Nº4 - Análisis composicional del bagazo 
Los ingenios azucareros que están térmicamente balanceados tienen sobrantes de 
bagazo que se mantienen en stock y que puede servir para los siguientes propósitos: 
1. Suministro en caso de paradas del trapiche o difusor 
2. Alimentación de calderas en la interzafra 
3. Venta a terceros 
30 
 
Para el transporte del bagazo se pueden utilizar tres sistemas o equipos diferentes 
entre los que encontramos: 
 Transportadores de arrastre (rastras) 
 Transportadores de cinta o banda 
 Transporte neumático 
Los dos primeros son los más difundidos aunque las rastras están siendo 
paulatinamente reemplazadas en nuevos proyectos por las cintas en virtud de sus 
menores costos de mantenimiento, simpleza operativa, inversión y menor consumo de 
potencia. 
El transporte neumático sólo se usa para pequeños volúmenes de bagazo en virtud de 
la elevada potencia que se requiere. Los transportadores a banda están limitados por el 
ángulo inclinación que está alrededor de los 23º, restricción que no presentan las rastras 
que pueden operar con ángulos entre 50-60º. 
Para el cálculo de estos equipos puede consultarse a Hugot, Rein y otros [9],[10] [11]. 
En las figuras siguientes se puede ver estos equipos de transporte 
 
 
Figuras Nº5 - Sistemas de transporte de bagazo 
 
Según el Centro de Tecnología Canavieira de Brasil (CTC), existen básicamente tres 
formas de utilizar el bagazo luego del proceso extractivo, aunque son dos los más 
difundidos y vemos a continuación [12]: 
 
Sistema directo: que consiste en alimentar las calderas con el bagazo salido del 
trapiche y enviar el sobrante a un sistema de transporte de recirculación que produce un 
aireado y presecado para devolver el excedente a la playa de almacenamiento (Figura 
31 
 
Nº6). La cantidad de bagazo en recirculación puede variar entre el 10-40% del bagazo 
consumido en calderas. 
Es este el sistema más utilizado en los ingenios y tiene como inconveniente los costos 
asociados a los transportadores necesarios mantener en operación y mantenimiento. 
Desde la playa se puede recibir o vender bagazo a terceros 
 
 
Figura Nº6 – sistema directo de alimentación bagazo 
 
Sistema indirecto: que consiste en transportar el bagazo producido hasta la playa de 
stock y desde allí retornar a calderas. Este sistema tiene como ventaja que independiza la 
alimentación a calderas de las paradas o fluctuaciones en la molienda ya que el flujo de 
bagazo permanece constante. 
Tiene también como ventaja según la disposición de los transportadores que permite ir 
utilizando el bagazo más antiguo y dejar el más fresco en reserva. De este modo se 
reducen las pérdidas de poder calorífico que pueden presentarse durante el almacenaje. 
En la figura Nº7 se muestra este sistema de almacenaje 
32 
 
 
Figura Nº7 – sistema indirecto de alimentación de bagazo 
El bagazo en la playa se acumula hasta formar pilas de diferentes geometrías como las 
mostradas en las figuras Nº8. Allí mediante la ayuda de palas cargadoras se va dando 
forma y elevando la altura de la pila, al mismo tiempo de compactarlo 
 
Figura Nº8 – Formas geométricas de pilas de bagazo 
 
Ejemplo N°1: Visto la baja densidad del producto y dependiendo del volumen 
sobrante de bagazo, el tamaño requerido en la playa puede resultar importante. Veamos 
el siguiente caso: 
Molienda de caña: 400 ton/ h 
Bagazo producido: 108 ton / h 
33 
 
Consumo de vapor directo: 200 ton / h 
Consumode bagazo en calderas: 91 ton / h 
Bagazo sobrante: 108 - 91 = 17 ton / h = 408 ton / día (15% del producido) 
Densidad bagazo en pila: 200 kg/m3 
Volumen necesario apilar: V = 408.000 / 200 = 2040 m3 / día (valor alto) 
Este ejemplo muestra la importancia del tema ya que el sobrante de bagazo introduce 
un problema operativo que debe resolverse cuidadosamente si no hay posibilidades de 
consumo en otra aplicación. 
Es importante tener en cuenta que no tiene ningún sentido poner énfasis en el ahorro 
de bagazo sino se tiene una aplicación inmediata para su uso, ya que de lo contrario, solo 
introduciría inversiones y costos operativos que licuarían los beneficios resultantes de 
conseguir su excedente. Justamente la cogeneración absorbería estas cantidades 
sobrantes de bagazo y balancearía su stock 
Uno de los calculos de interés relativo al almacenaje de bagazo es determinar la 
cantidad en stock, para lo cual nos referiremos a la siguiente figura 
 
 
Figura Nº9 – dimensiones pila de bagazo 
 
Donde (h) es la altura de la pila, (l1 y l2) representan las longitudes de la base y la 
supeficie libre superior, (w1 y w2) representan el ancho inferior y superior de la pila. Todas 
estas medidas deben tomarse sobre la pila varias veces y promediar las mismas. Con 
estos promedios se calculará el volumen de la pila según las siguientes relaciones 
 Volumen de la pila (m3): Vp = [A1 + A2 +( A1. A2 )1/2] h / 3 
34 
 
 A1 = w1. l1 
 A2 = w2. l2 
 Peso bagazo (kg): Gb = Vp.ɣb 
Para la densidad del bagazo húmedo a granel se podrá tomar entre 160-240 kg/m3 
según el grado de compactación dado con las máquinas cargadoras. 
Ejemplo N°2: supongamos que tenemos una pila de las siguientes dimensiones 
A1 = w1 l1 =12x30 = 360 m2 
A2 = w2 l2 = 8x18 = 144 m2 
Volumen de la pila (m3): Vp = [A1 + A2 +( A1. A2 )1/2] h / 3 = 
Vp = [(360+144) + (360.144)1/2]10 / 3 = 2438 m3 
Peso bagazo (kg): Gb = Vp.ɣb = 2438x0, 200 = 488 ton 
Es decir que con una pila de estas dimensiones se puede almacenar el volumen de 
bagazo del ejemplo anterior 
Con relación al almacenamiento en sí, son dos las prácticas más difundidas. La 
primera a cielo abierto, es la más usada por los ingenios en la que el bagazo se almacena 
a la intemperie en grandes superficies (Figura Nº10). 
 
 
Figura Nº10 – Almacenaje a cielo abierto 
 
Este método tiene como características principales, las siguientes [10] 
 
 Demanda grandes áreas libres 
 Costo de implementación relativamente bajo 
35 
 
 Flexibilidad de adecuación de las pilas a las áreas disponibles en el ingenio 
 En pilas de bagazo formadas con palas mecánicas la densidad del producto 
almacenado aumenta en las regiones inferiores reduciendo las áreas necesarias 
para una misma cantidad almacenada 
 La incidencia de las lluvias que actúa perjudicialmente humedeciendo el bagazo y 
afectando su poder calorífico, salvo que se prevea protección 
 Costos operativos altos en las pilas formadas con palas mecánicas 
 Altura variables pudiendo llegar hasta 30 m 
 La otra práctica consiste en almacenar el producto bajo superficies cubiertas como se 
muestra en la figura Nº11 
Este sistema obviamente demanda mayores inversiones y se usa para regular las 
fluctuaciones que pueda presentar el proceso de extracción aprovisionando bagazo de 
humedad controlada. Con esta práctica desaparecen los problemas de humedad 
producido por las lluvias. Con relación a la capacidad de estos depósitos esta puede 
variar entre 1 a 4 días de molienda. 
En general poseen un sistema de alimentación superior mediante cinta transportadora 
y su descarga se hace de forma lateral también por medio de una cinta o rastra. Rein 
describe otras instalaciones de almacenaje y manipuleo de bagazo 
 
 
Figura Nº11 – Almacenaje en superficies cubiertas 
 
El bagazo durante su almacenaje esta sujeto a procesos bioquímicos que originan 
fermentaciones dando lugar a cambios en su composición química y temperatura, 
ocasionando en ciertas circunstancias combustiones espontáneas que de no ser 
controladas pueden representar peligros potenciales de incendio, de aquí que el 
36 
 
monitoreo frecuente de la temperatura de la pila sea una medida preventiva necesaria. El 
manipuleo y almacenaje genera también un ambiente polvoriento molesto para la salud 
En la figura siguiente se muestran las variables que actuan sobre la pila del bagazo y 
los procesos de transferencia de calor y masa en sus alrededores. 
 
 
Figura Nº12 – Procesos en pila de bagazo 
 
Como consecuencia de estas interacciones con el medio el bagazo sufre durante su 
almacenaje un proceso de secado reduciendo su humedad inicial. Investigaciones 
realizadas por Hubson&Mann del Sugar Research Institute (SRI) de Australia han 
formulado un interesante modelo que permite predecir los cambios en las propiedades del 
bagazo. En las figuras siguientes se puede observar las variaciones en las temperaturas y 
humedad en función del tiempo de stock [13] 
 
 
 
Figura Nº 13 – variación de temperatura y humedad en pila de bagazo 
 
37 
 
3.2 PROPIEDADES FISICAS DEL BAGAZO 
Con relación a las propiedades físicas del bagazo estas pueden considerarse bajo dos 
puntos de vistas diferentes: 
a) propiedades relativas a las cuestiones de almacenaje y transporte del mismo y 
b) propiedades relativas a las cuestiones termicas, es decir a su uso y comportamiento 
como combustible. 
Estas propiedades como veremos, juegan un rol esencial en el calculo fluidodinámico y 
diseño térmico del hogar ya que, tienen una gran influencia sobre el desarrollo del 
proceso de combustión. Entre estas encontramos: 
Densidad: En el primer grupo se encuentra la densidad del producto, y al hablar de 
esta propiedad, nos referimos a la densidad a granel. 
Como sabemos, este combustible es almacenado húmedo tal cual sale de la molienda, 
en forma de pila con cierto grado de compactación y en otros puede estar suelto en 
transporte, con lo que la densidad cambiará según el caso 
En la determinación de la densidad puede obtenerse su valor verdadero (ρr) o su valor 
aparente (ρa). La obtención de la densidad real es complicado para productos como el 
bagazo por la dificultad de obtener el volumen real de una masa dada, pero se puede 
obtener por metodos picnométricos 
 
En la tabla siguiente se muestran los valores promedios de algunas propiedades fisicas 
que son de gran importancia para el proyecto de las instalaciones de almacenaje y 
transporte de este producto [9],[10] 
 
Propiedad Valores medios 
Cantidad de bagazo 250 – 300 kg / ton.caña 
Fibra % bagazo 45 – 50% 
Humedad del bagazo 48 – 52% 
Densidad a granel 80 – 120 kg/m3 
Densida en pila 160 – 240 kg/m3 
 
Figura Nº14 – Propiedades físicas del bagazo 
. 
En esta determinación estarán incluidos como parte del volumen de una masa dada 
todos los espacios intersticiales entre las partículas del bagazo. Cortez et.al determinaron 
para la densidad real y aparente las siguiente relaciones y tablas con valores 
comparativos en función del diámetro de las partículas (dp en mm) de bagazo [14],[15] 
 
Densidad real: ρr = 146.6.dp 
-0.449 y Densidad aparente: ρa = 60.2.dp 
-0,315 en kg/m3 
38 
 
 
Densidad aparentede las fracciones 
Densidad real de las partículas de bagazo 
 
 de bagazo sin compactación 
Diámetro Valor experimental 
Valor 
calculado 
 
Diámetro Valor experimental 
mm kg/m3 kg/m3 
 
mm kg/m3 
1.595 123.3 113.7 
 
1.595 52 
1.015 146.4 145.4 
 
1.015 59 
0.630 173.7 188.4 
 
0.630 69 
0.358 273.6 256.0 
 
0.358 87 
0.253 300.1 309.1 
 
0.253 95 
0.157 411.3 402.8 
 
0.157 104 
 
Figura Nº15 – Densidad real y aparente del bagazo 
 
En el segundo grupo de propiedades se encuentran las siguientes: 
 
 Humedad 
 Porosidad 
 Tamaño y distribución de partículas 
 Forma de las partículas 
 Temperatura de ignición 
Humedad: Entre estas la más importante es la humedad, pues afecta directamente el 
poder calorífico del bagazo y por ende a todo el proceso de combustión como veremos 
más adelante. La humedad será liberada durante el proceso de volatilización y su 
contenido se reducirá a medida que se desarrolla el quemado. 
La humedad del bagazo influye sobre la cinética de la reacciones retardándolas. Según 
el bagazo provenga de la molienda en trapiche o de un difusor este tendrá características 
diferentes, pues se asume que el bagazo emergente de difusores tiene mayor humedad 
que el obtenido en trapiches, con lo que se tendrá un efecto desfavorable en calderas que 
deberá ser considerado [10]. 
También existe una condición operativa que diferencia ambos procesos extractivos y 
es que los tiempos de puesta en marcha y parada de los difusores son generalmente 
largos, lo que implica tiempos de desabastecimiento de bagazo a los generadores de 
vapor. Esto obligará a transportar bagazo desde las playas de stock hasta la sala de 
calderas [10] 
Porosidad: Una de las propiedades que tiene gran interés en los procesos de pirólisis 
y gasificación es la porosidad del bagazo, que se define como la relación entre el volumen 
de todos los poros interiores a una partícula y el volumen total de la misma (incluyendo los 
poros). La porosidad está dada por la siguiente ecuación: µ = 1 – (ρap / ρr) 
39 
 
Un material poroso permite en las distintas etapas del proceso de combustión la 
difusión y liberación de los productos formados, es decir la porosidad influencia la 
reactividad del combustible (perdida masa por unidad tiempo) y por lo tanto su 
comportamiento de volatilización. Por el contrario un material poco poroso tiende a 
retardar estos procesos aumentando los tiempos de residencia de los productos y 
dificultando las posteriores reacciones con el oxigeno. 
Los poros en general se disponen longitudinalmente y esto hace que la conductibilidad 
térmica y difusibilidad sean distintas en la direccion transversal. Este comportamiento 
anisótropo puede afectar las conversiones termoquímicas. Un valor típico de la porosidad 
está alrededor de µ = 0.5 o 50%. La porosidad del bagazo fue estudiada por Cortez y en 
la tabla siguiente se dan sus valores [14],[15] 
Porosidad media calculada con 
valores de la densidad real 
Diámetro Valor calculado 
mm adimensional 
1.595 0.578 
1.015 0.587 
0.630 0.603 
0.358 0.682 
0.253 0.683 
0.157 0.747 
 
Figura Nº16 – porosidad del bagazo 
 
Investigaciones de Soares Souza encontraron que a medida que el tamaño de las 
partículas se reduce incrementan su densidad y por ende el contenido de cenizas en las 
mismas, tal como se ve en la siguiente tabla [17]. 
 
La elevada densidad de las partículas más pequeñas se explica por su bajo contenido 
de micro-poros. Estas partículas como veremos, son de difícil combustión por su elevado 
contenido en sales y baja porosidad que les otorga una baja reactividad y pasaran a 
integrar parte del grupo de las llamadas partículas no quemadas junto a las cenizas 
 
Tamaño partícula Humedad bagazo Cenizas 
 mm % % 
d  4.75 34 1.3 
0.85  d  4.75 44 1.6 
0.45  d  0.85 15 2.3 
0.25  d  0.45 4 13 
d  3 27.7 
 
Figura Nº17 – tamaño de particula y % de cenizas 
40 
 
Tamaño y forma de las partículas: Una propiedad de gran importancia en el proceso 
de combustión, es el tamaño de las partículas y su distribución (granulometría), que se 
determinan por técnicas estandarizadas de tamizado. 
El tamaño de las partículas de bagazo oscilan en promedio entre 1-5 mm hasta un 
máximo de 25 mm de longitud, un ancho entre 0.3-10mm y un espesor entre 0.1-5 mm, 
dimensiones estas que varían mucho con el tipo y grado de preparación de la caña, tipo 
de fibra y del número de molinos del trapiche. 
El bagazo es un material heterogéneo que está formado basicamente de fibras (60-
65%), médula (18-20%) más una cierta mezcla de cortezas y partículas finas (10-12%). 
El bagazo salido de difusores tiene fibras más largas debido a su menor grado de 
desmenuzamiento [10]. Las siguientes figuras enseñan una muestra de bagazo en donde 
puede apreciarse la heterogénea morfología del material 
 
 
 Figura Nº18 – Muestras de bagazo 
 
Otro parámetro importante es el relativo a la forma de las partículas (morfología). La 
granulometria y morfología del bagazo es compleja ya que varía desde particulas muy 
finas casi polvo hasta partículas muy grandes y de forma irregular. La relación de formas 
(longitud /ancho) varía entre sus componentes. 
 
Así pues las fibras pueden ser asemejadas a partículas cilíndricas en tanto que las de 
médula se pueden asemejar a las de una partícula esférica. Las de la mezcla de corteza y 
finos se asemejan a una forma rectangular. En la siguiente figura se muestran las 
dimensiones características de las partículas de bagazo según Nebra y Macedo [17] 
Distribución de tamaños de partículas: Este parámetro ha sido reportado por 
diversos autores. En los gráficos siguientes tenemos las distribuciones obtenidas en 
investigaciones del Centro de Tecnlogía Cañera de Brasil (CTC) 
 
41 
 
 
Figura Nº19 - Dimensiones principales de particulas de bagazo según Nebra et al. 
En el primer gráfico podemos comprobar las diferencias de tamaños de la fibra 
procedente de trapiche o difusor, pues en el caso de trapiche solo el 13% de las fibras 
tienen tamaños mayores a 12mm en tanto que en las provenientes de difusor este valor 
sube a casi 43% 
 
 
Figura Nº20 - Distribucion típica de tamaño de partículas según datos CTC 
42 
 
El tamaño de las partículas y su distribución, son críticas, porque están íntimamente 
vinculadas a los procesos aerodinámicos y térmicos que tienen lugar en los hogares de 
las calderas. Esta variable también tendrá influencia sobre las pérdidas térmicas por 
combustión incompleta debido a las partículas no quemadas. 
Con relación a la combustion del bagazo, es fácil suponer que una partícula pequeña 
arrastrada por la corriente gaseosa será consumida más rápidamente que otra grande, es 
decir el tamaño afecta tanto a la tasa (kg/hora) a la cual el combustible reacciona con el 
oxígeno como a otros aspectos operacionales del hogar donde combustiona. Las 
partículas al quemarse a mayor velocidad necesitarán un menor tiempo de retención en el 
hogar. 
Visto la dispersión de tamaños y formas de las partículas del bagazo, es decir su 
compleja morfología, se torna necesario definir algun tipo de promedio para estas 
variables. Otro aspecto de vital interes, es la forma de las partículas que, influye sobre 
sobre la tasa de reacción gas-sólido que dependen de la superficie disponible de las 
partículas. 
Así para igual volumen las partículas con mayor superficie de contacto disponible se 
consumirán más rápidamente que aquellas de menor area de transferencia. Podemos 
decir entonces que la superficie activa delas partículas influencian la reactividad del 
combustible. El muestreo de partículas de bagazo generadas por un proceso de molienda 
presenta en general una distribución estadística de diámetros aproximada a la normal 
[18], [19], [20]. 
La temperatura de ignición: es una propiedad importante de los procesos de 
combustión, pues es el valor a partir del cual el calor generado por la propia combustión 
puede, autosustentar el proceso de quemado sin el auxilio de una fuente externa. Para la 
biomasa este valor esta entre los 220 y 290ºC y depende de su contenido de volatiles, 
cenizas, humedad, concentración de oxigeno y otras condiciones propias del sistema de 
combustión. 
 
Figura Nº21 – temperatura de ignicion y contenido de volatiles 
43 
 
En general esta temperatura decrece a medida que aumenta el contenido de materias 
volatiles tal como puede verse en la figura anterior aplicable para carbón pulverizado [21]. 
La velocidad de ignición, entendida como la velocidad a la cual la llama se propaga en 
la mezcla, tiene también una clara dependencia de los componentes volatiles, el 
contenido de cenizas y el aire primario en la mezcla. El papel del aire primario es esencial 
pues si es proporcionado en la cantidad adecuada permite alcanzar las maximas 
velocidades. 
Por el contrario, proporcionado en la cantidad inadecuada tiende a retardar el 
proceso, al igual que si lo hace en cantidades excesivas, que provocarán el descenso de 
la temperatura de la llama. Un contenido de cenizas elevado también tiene efectos de 
retardo sobre la ignición. En el proceso de combustión es válido el conocido Principio de 
las Tres Ts (3T): tiempo/ temperatura/ turbulencia ya que cada una de estas variables 
influye de manera decisiva sobre el desarrollo del proceso [22] 
 
3.3 RESIDUOS DE COSECHA DE CAÑA (RAC) 
Con el creciente desarrollo e interés mundial por el uso de la biomasa como 
combustible renovable, los residuos agrícolas de la cosecha de la caña de azúcar (RAC) o 
trash pasaron en los últimos años a tener una gran importancia y aplicación para 
cogeneración con distintas tecnologías, tales como combustión simultánea mezclados con 
el bagazo, gasificación, pirolisis, etc. 
En forma paralela, se efectuaron numerosos estudios y pruebas liderados 
especialmente por Rípoli y Hassuani, relativas a su colecta, compactación, limpieza y 
adecuación de tamaño, carga y transporte, y por otros investigadores tales como Castillo 
y Ulivarri [23],[24],[25],[26],[27],[28]. Los residuos de la cosecha (RAC o Palha) se 
componen principalmente de cogollos, hojas secas y verdes, pedazos de tallos y otros 
materiales minerales o vegetales que provienen del suelo (Figura Nº22) 
 
 
Figura Nº22 – Residuos de cosecha cañera 
44 
 
Parte de este material se deja en el campo ya que sirve para [23],[24]: 
 protección contra la erosión 
 disminuye la amplitud de variación térmica de la superficie del suelo 
 incrementa la actividad microbiológica 
 controla el crecimiento de plantas dañinas 
 reduce costos de producción 
Se estima que el 50% del RAC es posible ser recuperado para su uso como 
combustible y que el otro 50% se puede dejar en el campo por los beneficios antes 
mencionados. La cantidad de Rac disponible por hectárea es muy variable ya que 
depende del tipo de variedad de caña, la época del año y particularmente del nivel de 
producción del cañaveral 
Para determinar este valor se efectuaron numeroso estudios y ensayos de campo, que 
se resumen en la tabla Nº23. Otro dato muy interesante de resaltar, es que la humedad 
promedio de estos residuos (50%) al cabo de 10-15 días de estacionamiento en el campo, 
puede reducirse a valores tan bajos como 10-15%, lo que resulta de gran interés desde el 
punto de vista térmico. Una última cuestión relacionada al uso de esta biomasa es lo 
concerniente a su manipuleo y transporte cuyas inversiones y costos operativos deberán 
ser evaluados financieramente respecto de los beneficios resultantes de la cogeneración 
 
Indicador RAC 
Cantidad / Ha de caña 4 – 12 ton / Ha (base seca) 
Cantidad por caña cosechada 14 – 15% caña 
Figura Nº23 – Producción potencial de Rac 
. 
En general podemos decir que existen distintas tecnologías y posibilidades, algunas de 
las cuales se muestran en las figuras Nº24-25. Rípoli et.al concluye que de las distintas 
posibilidades existentes, la mejor es la de cosecha integral seguida de enfardamiento y 
que la colecta a granel debe ser descartada por sus elevados costos operativos [23], [29] 
 
 
Figura Nº24 – recoleccion de RAC 
45 
 
 
Figura Nº25 – Enfardamiento prismático y cilíndrico 
 
3.4 COMPOSICION QUIMICA DEL BAGAZO Y RAC 
La composición química del bagazo fue estudiada y reportada extensamente en la 
literatura técnica y representa la más importante propiedad ya que esta define sus 
características como combustible [30],[31],[32],[9],[10] 
La determinación de la composición química puede hacerse según los estándares 
internacionales ASTM o ISO, aunque no existe un criterio único acerca de cuál es el más 
adecuado para el bagazo, dado que no existe un estándar específico para el mismo 
Estas normas si bien están desarrollados para carbón mineral o biomasa, pueden ser 
usados con algunas adaptaciones para el bagazo o RAC sin alterar la confiabilidad de los 
mismos. Estos análisis se conocen como: 
 Análisis aproximado (Proximate analysis): sirve para determinar el contenido 
de humedad, cenizas y materia volátil y por cálculo el contenido de carbono fijo. 
Esto permite conocer la relación entre el contenido combustible y no combustible 
 Análisis definitivo (Ultimate analysis): sirve para determinar la composición en 
peso del combustible por determinación de carbono, hidrogeno, nitrógeno, 
oxigeno y sulfuros y cloruros 
 Poder calorífico bruto superior (Gross calorific value o Higher Heating Value): 
sirve para determinar en forma directa por medio de bomba calorimétrica el poder 
calorífico superior y por calculo el poder calorífico inferior del combustible 
En la tabla siguiente se muestran los estándares ASTM e ISO que rigen estos análisis 
y que están citados en los procedimientos de ensayos de calderas americano (PTC ASME 
4-2008) y europeos EN (13252-13 / 12352-11) como parte de las determinaciones que 
deben hacerse para la implementación de los test de performance 
 
46 
 
Análisis ASTM ISO 
Proximate analysis ASTM D3172 / 73 / 74/ 75 ISO 17246-2010 
Ultimate analysis ASTM D3176 ISO 17247-2010 
Poderes caloríficos ASTM D2015 / D5865 ISO 1928 
Figura Nº26 – Estándares para análisis de composición elemental del bagazo 
 
A pesar de las diferentes variedades de caña, tipos de cosecha utilizados, sistemas de 
extracción empleados, etc., la composición química del bagazo presenta una gran 
similitud a nivel mundial, según los trabajos de Hugot, Rein, van der Poel, Chen, del CTC 
y otros investigadores a nivel mundial 
Esta similitud es de gran importancia ya que reduce la incertidumbre de los datos 
obtenidos por un lado, y por otro, permiten efectuar comparaciones valederas con relación 
a esta propiedad. En las siguientes tablas se muestran valores típicos de composición del 
bagazo según los autores antes citados 
 
Autor Carbono Fijo% Materia volátil% Cenizas% Humedad% 
Rein 12.40 83.43 4.17 52 
Hassuani 18.0 79.90 2.10 50.2 
Chen 13.72 83.33 2.95 49 
Wienese 22.0 70.0 8.0 50 
Cortez et.al 15.8 81.7 2.5 49.9 
 
Figura Nº27 – Proximate Analysis - Bagazo (base seca) 
 
Autor C H O N S Cz 
Deer 46.5 6.5 46.0 1.0 
Tromp 44.0 6.0 48.0 2.0 
Hugot 47.0 6.5 44.0 2.5 
Chenú 46.4 6.4 44.2 3.0 
Copersucar