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Copy of Presentacion Defensa Tesis

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Andres Rivas Peñaranda

on 22 June 2013

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DISEÑO DE UN SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE POLVO PARA COBOCE-CERÁMICA
ELABORADO POR:
CERÁMICA COBOCE es una unidad productiva de la Cooperativa Boliviana de Cemento, Industrias y Servicios, COBOCE LTDA. Con mas de 15 años de presencia en el mercado nacional e internacional.
ANTECEDENTES
RODRIGO CESPEDES VARGAS
COCHABAMBA DICIEMBRE 2012
UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN
FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA
CARRERA DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA
Esta actividad industrial por su naturaleza utiliza las siguientes materias primas:
•Tierras y arcillas
•Minerales y Engobes
•Esmaltes
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Diseñar un sistema de extracción de polvo centralizado que abarque los procesos productivos de: dosificado de materias primas, atomizado y prensado en Coboce – Cerámica.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
•Determinación de los puntos emisores de material particulado y el caudal de polvo generado en las áreas de molienda, atomizado y prensado.
•Diseño y selección de componentes del sistema de extracción de polvos.
•Automatización del funcionamiento del sistema de extracción de polvos.
•Realizar el análisis de costo en la implementación del sistema de extracción de polvos.
JUSTIFICACIÓN
Entre las enfermedades más comunes encontramos (Pascal M. Rapier, 2002):

•Infecciones respiratorias
•Afecciones cardiacas
•Bronquitis
•Asma
•Pulmonía
•Enfisema y otras semejantes.
Desde el punto de vista de mantenimiento una disminución del material particulado en los aspectos anteriormente mencionados significaría:
•Reducción de los tiempos de mantenimientos preventivos y correctivos
•Incremento en la confiabilidad y disponibilidad de los equipos
•Aseguramiento de la calidad del producto desde el punto de vista del equipo.
FUENTE: INSO
FUENTE: INSO
FUENTE: INSO
Cuadro 1.1: Concentración Ambiental de Partículas Suspendidas Totales (pst).
Cuadro 1.2: Concentración de Polvo Respirable (PM10)
Cuadro 1.3: Calificación para Polvo Respirable con Contenido de Sílice Libre.
ANTECEDENTES GENERALES
MARCO TEÓRICO

Los contaminantes en el aire se clasifican en:
•Contaminantes Solidos.
•Contaminantes Líquidos.
•Contaminantes Gaseosos.
Fuente: Pascal M. Rapier Roe. Control Ambiental.
Cuadro 2.1: Clasificación General de las Partículas.
Figura 2.1: Cámara de Sedimentación.
Fuente: Salvador Escoda, Manual Práctico de Ventilación.
Fuente: Salvador Escoda, Manual Práctico de Ventilación.
Figura 2.2: Equipo Separador por Fuerza de Inercia.
Fuente: Salvador Escoda, Manual Práctico de Ventilación.
Figura 2.4: Esquema de Funcionamiento de un Ciclón.
Fuente: Salvador Escoda, Manual Práctico de Ventilación.
Figura 2.5: Separador Húmedo.
Fuente: Salvador Escoda, Manual Práctico de Ventilación.
Figura 2.6: Filtros de Telas o Cartuchos.
MÉTODOS PARA LA RECUPERACIÓN DE MATERIAL PARTICULADO EN EL AIRE
COMPONENTES BÁSICOS DE UN SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE POLVO
RED DE CONDUCTOS
Fuente: Salvador Escoda, Manual Práctico de Ventilación.
EQUIPO DE RETENCIÓN DE POLVO
Fuente: Salvador Escoda, Manual Práctico de Ventilación.
CAPTACIÓN
Fuente: Salvador Escoda, Manual Práctico de Ventilación.
ESCLUSA ROTATORIA
Fuente: Salvador Escoda, Manual Práctico de Ventilación.
VENTILADOR DE EXTRACCIÓN
Fuente: Salvador Escoda, Manual Práctico de Ventilación.
CLASIFICACIÓN DEL TRANSPORTE NEUMÁTICO
Fuente: Rodees Martin, Transporte Neumático de Polvos.




PRESIÓN TOTAL
MEDIDAS DEL FLUJO DE AIRE
Fuente: Rodees Martin, Transporte Neumático de Polvos.
PERDIDAS EN CONDUCCIÓN
Cabezal de pérdida por fricción h1
Cabezal de pérdida por accesorios h2
Cabezal de pérdida por entrada h3
Perdidas en un tramo
COMPORTAMIENTO DE LAS PARTÍCULAS EN EL AIRE
Fuerza de Arrastre
Fuerza de Sustentación
Fuerza Gravitacional
BALANCE DE FUERZAS
CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE POLVO
PROCESO PRODUCTIVO DE CERÁMICAS
FUENTE: COBOCE -CERÁMICA
RELACIÓN ENTRE PRODUCCIÓN DE GRANO Y POLVO EMITIDO
•Acopio de Arcillas Y Dosificado
•Secado por Atomizado
•Prensado en Seco
EMISIONES EN DOSIFICADO
EMISIONES EN ATOMIZADO
EMISIONES EN PRENSADO
RECOLECCIÓN MATERIAL PARTICULADO EMITIDO
DETERMINACIÓN DEL TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS
ELECCIÓN DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN
MECANISMOS DE COLECCIÓN DE PARTÍCULAS EN EL FILTRADO
Impactacion por inercia.- Esta asociada con las partículas relativamente grandes (dp 20 µm)
Interceptación Directa.- Para partículas entre 3 y 20 µm

Colección por difusión.- En partículas muy pequeñas (dp 3 µm)
COLECTOR DE MANGAS
SISTEMAS DE LIMPIEZA
LIMPIEZA MECÁNICA
LIMPIEZA POR AIRE REVERSO
LIMPIEZA POR CHORRO PULSANTE
LIMPIEZA SÓNICA
ELECCIÓN DEL SISTEMA DE LIMPIEZA
PARÁMETROS A CONSIDERAR
CAIDA DE PRESIÓN
RELACIÓN GAS A TELA
DISEÑO Y SELECCIÓN DE COMPONENTES DEL SISTEMA
ANÁLISIS DE COSTOS
ESTIMACIÓN DE COSTOS ACCESORIOS DUCTOS
(cc) photo by medhead on Flickr
ESTIMACIÓN DE COSTOS ACCESORIOS COLECTOR
ESTIMACIÓN DE COSTOS MONTAJE Y FABRICACIÓN
ESTIMACIÓN DEL COSTO TOTAL DE INVERSIÓN
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
Es típico de las industrias que manejan materiales granulados, la generación de un ambiente de trabajo contaminado con material particulado fino (PM 10), al ser Coboce – Cerámica una empresa dedica a la producción de tejas y revestimientos cerámicos, utiliza como materia prima principal la arcilla, siendo los procesos mas afectados por la contaminación de polvo:
•Acopio
•Dosificación de materias primas
•Atomizado y Prensado.
Una vez analizados los procesos afectados se identificaron los puntos de emisión de material particulado al ambiente interno, siendo los mismos:
•Dosificación de arcilla en la balanza
•Trasvase de grano atomizado y polvillo fino recuperado entre bandas transportadoras.
•Trasvase de grano atomizado curado (silos) hacia las tolvas de las prensas.
Con la instalación del nuevo sistema de desempolvado se pretende minimizar las emisiones de polvo en la planta de producción reduciendo los costos de limpieza y mantenimiento de equipos extendiendo así la vida útil de los mismos.
Así mismo de la variedad de equipos que existen para la extracción de polvo, solo unos cuantos debido a sus características, se ajustan a los parámetros y tamaño de partícula del material particulado en Coboce – Cerámica, siendo el equipo que mejor se ajusta según la matriz de decisión realizada, el Filtro de Mangas puesto que tiene una alta eficiencia en la recolección de partículas menores a 100 um.
De los sistemas de limpieza existentes el que mejor se ajusta a las características de operación es el chorro pulsante “Jet Pulse”, siendo este el más práctico y sencillo al solo requerir una conexión de aire comprimido
Se puede concluir que para diseñar un sistema de extracción, se debe tener muy en cuenta las caídas de presión en la red de tuberías, también es importante determinar el flujo másico de polvo que se libera al ambiente y la producción de material particulado por punto emisor detecta, para poder determinar el flujo de aire requerido en el sistema y en los equipos.
La caída de presión en la red de tuberías es de 1056,27 mm H2O y en el colector de polvo 204 mm H2O.
El estimado de costos de inversión para el equipo desarrollado en el presente proyecto es de 305397,39 (Bs)
RECOMENDACIONES
Otra fuente de generación de polvo secundaria se debe principalmente a la mala operación de los raspadores de goma en las cintas transportadoras, las cuales en la sección de retorno transportan polvo incrementando la contaminación en las áreas de estudio.
Para asegurar una máxima eficiencia en la captación de polvo en las campanas de extracción ubicadas encima de las cintas transportadoras las mismas deberán ser cerradas completamente solo permitiendo la entrada al material transportado, así mismo la ubicación del ducto de aspiración debe ser tangente a la dirección de movimiento de la cinta.
El sistema de ductos y conexión debe tener al menos una inclinación de 5° respecto a la horizontal esto con el fin de evitar asentamientos acumulativos de polvo.
El tiempo de limpieza de las mangas del colector de polvo estimado en este proyecto es de dos horas tiempo el cual puede ser modificado en la programación del PLC Delta, esto debido a que una vez implementado el equipo y una vez que este este en funcionamiento se pueden obtener valores de frecuencia de limpieza mas acertados
De igual manera la presión diferencial del presostato ubicado en medio de las dos cámaras (aire sucio, aire limpio) inicialmente se estima en 152.4 mmH2O, valor que puede ser corregido posteriormente con una mejor apreciación de los valores de operación del colector.
DETERMINACIÓN DEL CAUDAL DE AIRE NECESARIO
CAUDALES DE AIRE POR PUNTO
DIMENSIONAMIENTOS DE LAS CAMPANAS DE CAPTACIÓN
DIMENSIONES BÁSICAS DE LAS CAMPANAS
DIMENSIONES BÁSICAS DE UNA CAMPANA
DIMENSIONAMIENTOS DE LA LINEAS DE TRANSPORTE
VELOCIDADES DE TRANSPORTE RECOMENDADAS
RESULTADOS CÁLCULOS
IDENTIFICACIÓN DE TRAMOS
COEFICIENTES DE FRICCIÓN TUBERÍA RECTA (h1)
COEFICIENTES DE PERDIDAS EN ACCESORIOS (h2)
PERDIDAS POR ENTRADA (h3)
ESTIMACIÓN DE PRESIÓN EN DOS RAMALES Y UN TRONCAL
CAIDA TOTAL DE PRESIÓN
DIMENSIONAMIENTO DEL EQUIPO COLECTOR DE POLVO
DETERMINACIÓN DEL N° DE MANGAS
DETERMINACIÓN DEL CUERPO DEL COLECTOR
ANÁLISIS DE LA SOLDADURA
SELECCIÓN ESCLUSA
SELECCIÓN DE LA VÁLVULA DE PULSO
GRÁFICOS DEL FABRICANTE
CAIDA DE PRESIÓN TOTAL
SELECCIÓN VENTILADOR
AUTOMATIZACIÓN
COMPILACIÓN EN FORMATO ESCALERA
PLC SX2
ESQUEMA AUTOMATIZACIÓN
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
FIN
Figura 2.7: Precipitador Electrostatico.
Fuente: Salvador Escoda, Manual Práctico de Ventilación.
PRESIÓN ESTÁTICA
PRESIÓN DINÁMICA
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