ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL · Agradezco de manera especial a mis padres, Wilson y Narciza,...

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA YAGROINDUSTRIA

APLICACIÓN DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA EN LA EMPRESATEXTIL DELLTEX S.A PARA REDUCIR COSTOS DE ENERGÍA Y

MATERIA PRIMA EN EL ÁREA DE TINTORERÍA

PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERÍAQUÍMICA

VERÓNICA CRISTINA VILLACRÉS [email protected]

DIRECTOR: ING. OMAR [email protected]

Quito, julio 2013

DECLARACIÓN

Yo, Verónica Cristina Villacrés Salazar, declaro que el presente trabajo aquíescrito es de mi autoría; que no ha sido presentado para ningún grado ocalificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que seincluye en este documento.

La Escuela Politécnica Nacional puede hacer uso de los derechoscorrespondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de PropiedadIntelectual, por su reglamento y por la normativa institucional vigente.

_____________________________

Verónica Cristina Villacrés Salazar

CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por la Sta. Verónica CristinaVillacrés Salazar, bajo mi supervisión.

___________________________

Ing. Omar BonillaDIRECTOR DE PROYECTO

AGRADECIMIENTO

Agradezco de manera especial a mis padres, Wilson y Narciza, quienes han sido

el pilar fundamental durante mi vida, y quienes con sus consejos y sabiduría han

sabido guiarme por el camino correcto. A mis hermanas Yessenia y Jamie que me

han brindado su apoyo incondicional. Ustedes mi núcleo familiar no me cansaré

de agradecerles por su apoyo. Les amo.

A mis abuelos, tíos y primos, gracias por haber fomentado en mí el deseo de

superación y el anhelo de triunfo en la vida.

Agradezco a personas muy especiales en mi vida: Diego, Andre, Guisele, Mary,

Susy y Taty; amigos incondicionales con quien he compartido momentos felices, y

me han sabido apoyar cuando más he necesitado. Son ángeles que Dios puso en

mi camino.

De manera especial agradezco al Ing. Omar Bonilla por su apoyo, paciencia y

preocupación en el desarrollo del proyecto.

A la empresa Delltex Industrial S.A por haberme abierto sus puertas y brindado

las facilidades para la elaboración del presente proyecto. Agradezco de manera

especial a la Ing. María Eugenia Urgilés, por su apoyo y disponibilidad de tiempo

durante el desarrollo del proyecto.

Mil palabras no bastarían para agradecerles su apoyo, su comprensión y sus

consejos en los momentos difíciles. A todos, espero no defraudarlos y contar

siempre con su valioso apoyo, sincero e incondicional.

Verónica Cristina Villacrés Salazar.

DEDICATORIA

A ti mi Dios que eres mi mejor amigo, gracias por haberme brindado la vida, tu

amor incondicional y cuidados, han sido fundamentales para el desarrollo de este

proyecto. Gracias por haberme enseñado a superar los retos que se presentaron

en el camino del aprendizaje y a ver con claridad que este es el primer paso de mi

carrera profesional.

Verónica Cristina Villacrés Salazar.

ÍNDICE DE CONTENIDOS

PÁGINA

RESUMEN iINTRODUCCIÓN iii

1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA 1

1.1. Producción más limpia en la industria textil 11.1.1. Producción mas limpia (PML) 11.1.2. Impacto ambiental del proceso de tintorería 21.1.3. Estrategias de producción mas limpia 3

1.1.3.1. Estrategias del nivel 1 31.1.3.2. Estrategias del nivel 2 41.1.3.3. Estrategias del nivel 3 5

1.1.4. Implementación de un programa de producción más limpia 51.1.5. Beneficios del programa de producción más limpia 10

1.1.5.1. Beneficios ambientales 111.1.5.2. Beneficios económicos 111.1.5.3. Beneficios operacionales 111.1.5.4. Beneficios comerciales 12

1.2. Proceso de tinturación de hilos y telas 121.2.1. Tipos de colorantes y su aplicación 121.2.2. Mecanismo de tintura 131.2.3. Tintura de hilos de poliacrilonitrilo (PAN) 151.2.4. Tintura de poliéster 171.2.5. Tintura de mezcla poliéster acrílico 191.2.6. Tinturación en poliéster-lana (PES-WO) 201.2.7. Diferencia y aceptabilidad del color 21

1.3. Características del aislante térmico 24

2. METODOLOGÍA 27

2.1. Evaluación técnica y económica del aislamiento de la tubería de la línea devapor y condensado en las máquinas de tintura de hilos y telas 27

2.2. Reducción del consumo de vapor en las máquinas de tintura de hilos 29

2.3. Disminución del stock de colorantes sin movimiento 33

2.4. Disminución del exceso de colorantes en las recetas de las fórmulassobresaturadas 35

2.5. Implementación de las opciones de mejora en el área de tintorería de laempresa Delltex S.A. 382.5.1. Reducción del consumo de vapor en las máquinas de tintura de hilos 392.5.2. Disminución del stock de colorantes sin movimiento 392.5.3. Disminución del exceso de colorantes en las recetas de las fórmulas

sobresaturadas 39

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 41

3.1. Descripción del proceso de tinturación de hilos y telas en la empresa DelltexIndustrial S.A. 413.1.1. Tintura de hilos de poliacrilo nitrilo (PAN) 433.1.2. Tintura de tela 47

3.1.2.1. Tintura de tela poliéster 483.1.2.2. Tintura de tela poliéster-lana 503.1.2.3. Tinturación de tela poliéster acrílico 523.1.2.4. Tintura de tela acrílica 54

3.2. Aislamiento de la tubería de la línea de vapor y condensado 543.2.1. Evaluación técnica 553.2.2. Evaluación económica 613.2.3. Evaluación ambiental 62

3.3. Reducción del consumo de vapor en las máquinas de tintura 633.3.1. Evaluación técnica antes de implementar la mejora 633.3.2. Evaluación económica antes de implementar la mejora 683.3.3. Evaluación ambiental antes de implementar la mejora 703.3.4. Implementación de la mejora, reducción del consumo de vapor en las

máquinas de tintura de hilo 71

3.4. Disminución del stock de colorantes sin movimientos en bodega 733.4.1. Evaluación técnica antes de implementar la mejora 733.4.2. Implementación de la mejora, disminución del stock de colorantes sin

movimiento en bodega 80

3.5. Disminución del exceso de colorante en recetas de fórmulas sobresaturadas 813.5.1. Evaluación técnica antes de implementar la mejora 813.5.2. Implentación de la mejora 883.5.3. Evaluación ambiental 88

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 89

4.1. Conclusiones 89

4.2. Recomendaciones 90

BIBLIOGRAFÍA 91

ANEXOS 95

ÍNDICE DE TABLAS

PÁGINA

Tabla 2.1. Precio y poder calorífico del búnker 29

Tabla 2.2. Propiedades del ácido cítrico, acético y fórmico 30

Tabla 3.1. Capacidad de las máquinas de tintura de hilo 43

Tabla 3.2. Tipos de hilos producidos en DELLTEX 46

Tabla 3.3. Capacidad de las máquinas de tintura de tela 48

Tabla 3.4. Clasificación de telas poliéster lana 50

Tabla 3.5. Clasificación de telas poliéster acrílico 53

Tabla 3.6. Calor total perdido en la línea de vapor y condensado 55

Tabla 3.7. Calor total perdido en la línea de vapor de las máquinas de tintura

de hilo 56

Tabla 3.8. Calor total perdido en la línea de condensado de las máquinas de

tintura de hilo 57

Tabla 3.9. Calor total perdido en la línea de vapor en las máquinas de tintura

de tela 57

Tabla 3.10. Calor total perdido en la línea de condensado en las máquinas de

tintura de tela 58

Tabla 3.11. Calor total perdido en la línea de vapor para las máquinas de

tintura de tela 59

Tabla 3.12. Calor total perdido en la línea de condensado de las máquinas de

tintura de tela 59

Tabla 3.13. Cantidad y costo total del aislante para la tubería 60

Tabla 3.14. Ahorro de calor y dinero con el aislamiento de la tubería 60

Tabla 3.15. Datos necesarios para el análisis económico de la opción de

mejora aislamiento de tubería 61

Tabla 3.16. Flujo de fondos generados por la opción de mejora, aislamiento

de tubería 61

Tabla 3.17. Criterios Financieros. Aislamiento de tubería 62

Tabla 3.18. Análisis del consumo y ahorro por el cambio de ácido 65

Tabla 3.19. Costo del lavado para una máquina de 270 kg de capacidad 65

Tabla 3.20. Coeficientes globales de transferencia de calor tanto sucio como

limpio del intercambiador de calor 67

Tabla 3.21. Ahorro en vapor esperado con la eliminación de incrustaciones

de las máquinas de tintura de hilo 68

Tabla 3.22. Flujo económico generado por la opción de mejora 69

Tabla 3.23. Criterios económicos para la evaluación de la opción de mejora

(reducción del consumo de vapor en las máquinas de tintura) 70

Tabla 3.24. Ahorro en consumo de vapor, búnker y agua 71

Tabla 3.25. Flujo económico generado por la opción de mejora 72

Tabla 3.26. Criterios económicos para la evaluación de la opción de mejora

(reducción del consumo de vapor en las máquinas de tintura). 73

Tabla 3.27. Colorantes sin consumo del área de tintorería. 74

Tabla 3.28. Colorantes que se encuentran sin movimientos y se los puede

consumir en el área 76

Tabla 3.29. Fórmula nueva azul marino para cobija Cotopaxi 77

Tabla 3.30. Fórmula nueva rojo 318 para cobija Cotopaxi 77

Tabla 3.31. Fórmula nueva azul marino 2 para cobija Cotopaxi 78

Tabla 3.32. Fórmula nueva verde 401 para cobija Cotopaxi 78

Tabla 3.33. Fórmula nueva naranja 129 para cobija Cotopaxi 78

Tabla 3.34. Fórmula nueva vino para cobija Cotopaxi 78

Tabla 3.35. Fórmula nueva verde para cobija Cotopaxi 79

Tabla 3.36. Fórmula escarlata 1050 para cobija Cotopaxi 79




Tabla 3.40. Cantidad y costo reducida de los colorantes en 8 meses 80

Tabla 3.41. Porcentaje de producción en relación al color del mes de marzo,

abril y mayo del 2011 82

Tabla 3.42. Fórmula antigua del color lila 432 83

Tabla 3.43. Fórmula nueva del color lila 432 84

Tabla 3.44. Fórmula antigua del color azul Z03 84

Tabla 3.45. Fórmula nueva del color azul Z03 84

Tabla 3.46. Fórmula antigua del color verde 378 85

Tabla 3.47. Fórmula nueva del color verde 378 85

Tabla 3.48. Fórmula antigua del color azul Z62 85

Tabla 3.49. Fórmula nueva del color azul Z62 86

Tabla 3.50. Fórmula antigua del color negro 074 86

Tabla 3.51. Fórmula nueva del color negro 074 86

Tabla 3.52. Análisis del ahorro al cambiar de tricromía las fórmulas de mayor

movimiento al mes 87

Tabla AII.1. Datos de la tubería de vapor de OBEM 5 111

Tabla AII.2. Temperatura de pared de la tubería de vapor de la OBEM 5 111

Tabla AII.3. Propiedades de la tubería de la OBEM 5 y del aire a temperatura

film 112

Tabla AII.4. Datos necesarios para el cálculo del calor perdido por convección

natural en la tubería de vapor de la OBEM 5 112

Tabla AII.5. Calor por convección natural perdido en la tubería de vapor de la

OBEM 5 113

Tabla AII.6. Datos necesarios para el cálculo del calor perdido por radiación

para la OBEM 5 114

Tabla AII. 7. Calor total perdido en la tubería de vapor de la máquina OBEM 5 114

Tabla AIII.1. Precio de las cañuelas proporcionado por el comerciante La Llave 117

Tabla AIII.2. Datos necesarios para el cálculo del número de capas del aislante 117

Tabla AIV.1. Consumo de ácido en el año 2010-2011 122

Tabla AIV.2. Consumo y costo de ácido en el mes 122

Tabla AV.1. Tiempos de apertura y cierre de la válvula de vapor antes del

lavado de máquina OBEM 5 (23/marzo/2011) 123

Tabla AV.2. Tiempos de apertura y cierre de la válvula de vapor antes del

lavado de máquina OBEM 4 (1/abril/2011) 125

Tabla AV.3. Datos de las propiedades físicas del tubo 128

Tabla AV.4. Propiedades del vapor a la temperatura de saturación 129

Tabla AVI.1. Fórmula antigua gris 600 133

Tabla AVI.2. Fórmula nueva gris 600 133

Tabla AVI.3. Fórmula antigua lila 4015 134

Tabla AVI.4. Fórmula nueva lila 4015 134

Tabla AVI.5. Fórmula antigua rojo R09 134

Tabla AVI.6. Fórmula nueva rojo R09 135

Tabla AVI.7. Fórmula antigua verde 373 135

Tabla AVI.8. Fórmula nueva verde 373 135

Tabla AVI.9. Fórmula antigua azul 0515 136

Tabla AVI.10. Fórmula nueva azul 0515 136

Tabla AVI.11. Fórmula antigua azul Z76 136

Tabla AVI.12. Fórmula nueva azul Z76 137

Tabla AVI.13. Fórmula antigua vino 331 137

Tabla AVI. 14. Fórmula nueva vino 331 137

Tabla AVI. 15. Fórmula antigua morado M13 138

Tabla AVI.16. Fórmula nueva morado M13 138

Tabla AVII.1. Aperturas y cierres de la válvula de vapor después del lavado de

máquina OBEM 5 (27/abril/2011) 139

Tabla AVII.2. Aperturas y cierres de la válvula de vapor después del lavado de

máquina OBEM 4 (4/mayo/2011) 141

Tabla AVII.3. Ahorro de vapor con el lavado de la máquina de tintura de hilo de

270 kg 143

Tabla AVII.4. Potencia de calderos 143

Tabla AVII.5. Costo y consumo de fuel oil 144

Tabla AVII.6. Ahorro de vapor 144

Tabla AVIII.1.Cantidad y costo total del aislante para la tubería 147

Tabla AVIII.2.Ahorro de calor y dinero con el aislamiento de la tubería 147

Tabla AVIII.3.Criterios Financieros. Aislamiento de tubería 148

Tabla AVIII.4.Análisis del consumo y ahorro por el cambio de ácido 148

Tabla AVIII.5.Ahorro en consumo de vapor, búnker y agua 149

Tabla AVIII.6.Criterios económicos para la evaluación de la opción de mejora

(reducción del consumo de vapor en las máquinas de tintura) 150

Tabla AVIII.7.Colorantes consumidos en 8 meses 150

Tabla AVIII.8.Análisis del ahorro tanto en kg como monetario al cambiar de

tricromía las fórmulas de mayor movimiento al mes 151

ÍNDICE DE FIGURAS

PÁGINA

Figura 1.1. Diagrama de flujo del proceso de tinturación 2

Figura 1.2. Niveles de aplicación de estrategias de Producción más Limpia 3

Figura 1.3. Etapas para la implementación de un programa de producción más

limpia (CNP+LH, 2009, p. 8) 5

Figura 1.4. Fases de la tintura 14

Figura 1.5. El color en el espacio 22

Figura 1.6. Diferencias en coordenadas rectangulares 23

Figura 1.7. Diferencias en coordenadas cilíndricas 24

Figura 1.8. Grosor óptimo del aislante 25

Figura 1.9. Diagrama de la pérdida de calor en un tubo aislado 26

Figura 2.1. Equipo de tintura del laboratorio AHIBA 34

Figura 2.2. Proceso para la formulación de un color en laboratorio 35

Figura 2.3. Programa Datacolor para elección de la fibra y el color a calcular 37

Figura 2.4. Programa Datacolor para la selección de colorantes 37

Figura 2.5. Resultados de los porcentajes de colorante requerido para el color

rojo formulado 38

Figura 3.1. Disposición de las máquinas de tintura de hilo y tela en el área de

tintorería 42

Figura 3.2. Esquema del proceso de tintura de hilo 42

Figura 3.3. Máquinas de tintura de hilo 43

Figura 3.4. Porta material de madejas reducido a la mitad de su capacidad 44

Figura 3.5. Máquina de tintura en madejas OBEM 45

Figura 3.6. Curva para la tintura del poliacrilonitrilo 47

Figura 3.7. Gráfico demostrativo del ingreso de la tela a la autoclave 48

Figura 3.8. Curva para la tintura de poliéster 49

Figura 3.9. Cabina de la máquina OBEM 6 y orificios por donde circula el

baño 66

Figura AIII.1. Especificaciones técnicas de las cañuelas 116

Figura AIII.2. Radio Crítico 118

Figura AIII.3. Figura para el cálculo del coeficiente de convección y radiación

del aire 119

Figura AV.1. Gráfico para el cálculo del coeficiente convección por el lado de la

coraza de un intercambiador de calor 131

ÍNDICE DE ANEXOS

PÁGINAANEXO IEsquema de la línea de vapor y condensado en las máquinas de tintura dehilo y tela

96

ANEXO IICálculo de las pérdidas energéticas en la tubería de vapor y condensado delárea de tintorería

108

ANEXO IIICálculo para la evaluación técnica y económica de la opción de mejora.Aislamiento de la línea de vapor y condensado

115

ANEXO IVCambio de ácido por problemas de incrustaciones en las máquinas 122

ANEXO VLavado de máquinas debido a incrustaciones y análisis del ahorro deconsumo de vapor

123

ANEXO VIDisminución de porcentaje de colorantes en formulas sobresaturadas ycambio de colorantes que ocasionan manchados y mala solidez a la luz

133

ANEXO VIIImplementación del lavado de máquinas debido a incrustaciones 139

ANEXO VIIIPropuesta de mejoramiento 146

ANEXO IXFicha técnica ácido cítrico 153

i

RESUMEN

El proyecto de titulación que se presenta a continuación es una aplicación de

algunos criterios de Producción más Limpia en el área de Tintorería de la

empresa Delltex Industrial S.A para la reducción de costos de energía y materia

prima.

Mediante el estudio en la empresa Delltex Industrial S.A. se identificaron 17

opciones de mejora de las que se seleccionaron cuatro opciones para su análisis,

ya que estas causarían un mayor impacto en el proceso productivo del área de

tintorería.

La primera opción de mejora analizada fue el aislamiento de la tubería de la línea

de vapor y condensado de las máquinas de tintura de hilo y tela. Al analizar las

tuberías desnudas se determinó una pérdida energética inicial de 36 069,34 W,

luego del aislamiento de la tubería se logró una reducción de 31 679,79 W, lo que

significó un ahorro energético del 87,80 %. La opción de mejora permitió una

disminución de 3 531,32 gal/año de fuel oil, lo que representó un ahorro de

2 239,77 USD/año.

La segunda opción de mejora evaluada fue la reducción del consumo de vapor en

las máquinas de tintura de hilo, las mismas que se encontraban con

incrustaciones en las paredes e intercambiadores de calor debido al ácido

utilizado y al agua de pozo, cuya dureza es media. Al eliminar las incrustaciones

mediante un lavado ácido de las máquinas, se logró un ahorro de

85 661,12 kg vapor/año, que representó un ahorro en agua de 88 474,61 L/año.

La tercera opción de mejora fue la disminución del stock de colorantes sin

movimiento, para evitarla compra innecesaria de materia prima, y ahorrar espacio

físico en la bodega. Esta opción de mejora se alcanzó mediante la formulación de

nuevas recetas de tintura y venta de algunos colorantes en desuso, con la que se

logró una reducción de 314,12 kg de colorante que equivalió a un ahorro de

ii

3 667,53 USD en ocho meses.

La cuarta y última opción de mejora evaluada fue la disminución del exceso de

colorantes en fórmulas sobresaturadas, para lo cual se analizaron los colores que

se tinturan con mayor frecuencia para su respectivo análisis y si fuese posible, la

reformulación de las recetas de tintura. Mediante la reformulación de colorantes

se logró por un lado un ahorro de 138,83 kg de colorante por mes, lo que

representó mayor espacio físico en bodega, y por otro lado se eliminó de la

tricromía básica el colorante Verde Malaquita, que posee un bajo nivel de solidez

a la luz.

iii

INTRODUCCIÓN

La industria textil en el Ecuador es una de las más antiguas, ha generado grandes

fuentes de trabajo, así como avances tecnológicos e implementación de

metodologías que han ayudado a mejorar la competitividad dentro del sector

(Díaz, 2010, p. 1).

Es uno de los sectores industriales de tradición y con más antigüedad, que ha

jugado un papel importante en el desarrollo industrial y económico del país, pero

de igual manera ha generado un impacto negativo ambiental con fuentes de

desecho y contaminación en especial en el recurso aire y agua. Esta industria es

usuaria de una amplia variedad de productos químicos, lo que hace que sus

procesos deban tener con especial cuidado, como es el proceso de tintorería

(Acero, 2005, p. 9).

Delltex Industrial S.A es una empresa textil reconocida en Sur América que posee

problemas en los procesos de producción en el área de tintorería, por ejemplo

tuberías desnudas, baños sobresaturados, lo que implica pérdidas energéticas

por tuberías no aisladas y contaminación ambiental en el agua por la cantidad de

químicos utilizados y en el aire por las emisiones gaseosas provocadas por la

generación de vapor.

Con la finalidad de resolver dichos problemas se eligió la aplicación de un

programa de Producción más Limpia (PML) que efectúa un abordaje a los

procesos productivos con una estrategia preventiva de la gestión ambiental y con

el objetivo de reducir la contaminación, optimizar los procesos, uso de agua,

materias primas y energía, además de mejorar la tecnología y reducir costos

(Acero, 2005, p. 9).

Sobre la base de los argumentos anteriores, queda plenamente justificada la

aplicación de Producción más Limpia en la empresa Delltex Industrial S.A.

1

1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

1.1. PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA EN LA INDUSTRIA TEXTIL

La industria textil en el Ecuador es una de las más antiguas, ha generado grandes

fuentes de trabajo, así como avances tecnológicos e implementación de

metodologías que ha ayudado a mejorar la competitividad dentro del sector (Díaz,

2010, p. 1).

Así, como es una de las industrias con más antigüedad, esta ha creado un

impacto negativo ambiental con fuentes de desecho y contaminación. Genera

efluentes líquidos, desechos sólidos, emisiones gaseosas y ruido; influyendo

negativamente sobre la salud y el medio ambiente; por ello es importante la

identificación y aplicación de un programa de producción más limpia para la

reducción máxima de generación de residuos a lo largo de toda la producción,

reduciendo así la contaminación ambiental al final del proceso, en un porcentaje

considerable (Acero, 2005, p. 18).

1.1.1. PRODUCCIÓN MAS LIMPIA (PML)

“La producción más limpia es la aplicación continua de una estrategia ambiental,

preventiva e integrada, a los procesos productivos, a los productos y a los

servicios para incrementar la eficiencia y reducir riesgos para los seres humanos y

el ambiente. La producción más limpia puede ser aplicada a los procesos

empleados en cualquier industria, a los productos mismos y a los diferentes

servicios prestados a la sociedad” (CPTS, 2005, p. vi).

Así la producción más limpia en los procesos provoca el ahorro de materia prima,

agua, energía, sustancias tóxicas y peligrosas, emisiones gaseosas y reducción

en la fuente de residuos y desechos; en los productos busca la reducción del

impacto ambiental negativo desde su transformación, uso, hasta la disposición

2

final; y por último en el servicio la producción más limpia aborda consideraciones

ambientales en el diseño y entrega de los productos (ONUDI, s.a., p. 3).

1.1.2. IMPACTO AMBIENTAL DEL PROCESO DE TINTORERÍA

El área de tintorería es la que más desechos y residuos genera en la industria

textil, por ser el proceso que utiliza la mayor cantidad de agua, vapor y productos

químicos, siendo esta etapa donde más impacto ambiental negativo se produce;

pero a la vez dónde más opciones de producción más limpia se pueden encontrar.

En la Figura 1.1 se puede observar la variedad de productos utilizados, así como

los subprocesos y las salidas. Debido a que la tintorería utiliza una gran cantidad

de agua y por el consumo elevado de químicos, su impacto se establece

directamente en el DBO (demanda bioquímica de oxígeno), DQO (demanda

química de oxígeno), SS (sólidos suspendidos), metales, temperatura y pH del

agua (CAR/PL, 2002, pp. 16-18).

Figura 1.1. Diagrama de flujo del proceso de tinturación(Acero, 2005, p. 20)

ENTRADAS

•Agua

•Vapor

•Aire comprimido

•Igualante

•Retardante

•Colorante: ácidos,disperso, básicos

•Suavizante

•Detergente

•Acido: cítrico, fórmico

•Sósa cáustica

•Energía eléctrica

•Otros auxiliares

OPERACIONESUNITARIAS

•Lavado

•Tinturado

•Suavizado

•Centrifugado

•Secado

SALIDAS

•Tela e hilo tinturado

•Aguas residuales

•Tanques plásticos ymetálicos

•Pérdidas energéticas

•Cartón contaminado

3

1.1.3. ESTRATEGIAS DE PRODUCCIÓN MAS LIMPIA

Se pueden observar de manera resumida en la Figura 1.2 las estrategias de

producción más limpia.

Figura 1.2. Niveles de aplicación de estrategias de Producción más Limpia(Oestrich, Keiler y Rocco, 2005, p. 59)

1.1.3.1. Estrategias del nivel 1

El objetivo es encontrar opciones que permitan abordar la “REDUCCIÓN EN LA

FUENTE”, desarrollando acciones y metodologías de Producción más Limpia para

prevenir y reducir la contaminación.

La reducción en la fuente se enfoca en hallar oportunidades de mejora,

incluyendo la reducción en la materia prima, modificaciones en el proceso,

producto y servicio con la finalidad de reducir el tratamiento de los efluentes y

desechos al final del proceso (INTEC, 1998, p. 9).

Reciclaje internoReducción en la fuente

Producción más Limpia

Minimizar residuos yemisiones

Nivel 1 Nivel 2

Reutilizar residuos yemisiones

Nivel 3

Reciclaje externo Tratamiento de residuos

Cambio en el producto Cambio en el proceso

Prácticasoperacionales

Sustituciónmaterias primas

Cambiotecnológico

4

! Modificaciones del producto

La finalidad es lograr un producto con idénticas características, efectuando

cambios como: reducción y reuso de embalajes, uso eficiente de materias primas

e implementación de tecnologías que minimicen desechos (INTEC, 1998, p. 9).

! Modificaciones del proceso

Ayuda en gran medida a la implementación de oportunidades de producción más

limpia. Esto se logra mediante:

• Buenas prácticas operacionales, siendo estas, económicamente, las medidas

que pueden ser implementadas con mayor facilidad. Incluyen entrenamiento y

motivación del personal, cambio en el funcionamiento de los equipos,

reducción de la limpieza en las máquinas, mantenimiento preventivo,

reducción de pérdidas energéticas, administración de materias primas y

materiales, así como la prevención de derrames (INTEC, 1998, p. 9).

• Reemplazo de materias primas por unas de similares características pero que

generen menor contaminación, así se puede reemplazar por productos

biodegradables, u optar por la reducción de químicos peligrosos (Oestreich et

al, 2005, pp. 56,60).

• Modificaciones tecnológicas con la finalidad de generar menor ruido, reducir el

uso de agua y energía. Los cambios pueden ir desde simples hasta extensas

reconstrucciones (Oestreich et al, 2005, pp. 56,60).


Luego de realizar las posibles reducciones en la fuente y lo que no se logra

eliminar, se tiene como opción: re usar internamente, recuperar como materia

prima o crear subproductos (Acero, 2005, p. 10).

5


Agotadas las opciones del nivel 1 y 2 debe optarse por medidas para reciclar

desechos y emisiones fuera de la compañía, así como el tratamiento de los

respectivos residuos.

1.1.4. IMPLEMENTACIÓN DE UN PROGRAMA DE PRODUCCIÓN MÁS

LIMPIA

La metodología a implementar para la aplicación de un programa de Producción

más Limpia tiene como objetivo identificar las oportunidades de mejora de mayor

eficiencia y eficacia con el menor impacto ambiental y baja inversión, generando

un alto beneficio para la empresa (Acero, 2005, p. 12). Dicha metodología se

compone de cuatro etapas, así como se puede observar en la Figura 1.3:

Figura 1.3. Etapas para la implementación de un programa de producción más limpia(CNP+LH, 2009, p. 8)

Etapa 1: Planeación y organización del programa de producción más limpia

En la primera etapa se escoge el equipo de trabajo que evaluará los alcances y

obstáculos para el éxito del programa de Producción más Limpia. Para ello se

deben seguir los siguientes pasos:

6

Paso 1: Compromiso de la gerencia. Es importante para el programa el apoyo de

la gerencia, ya que así se asegura la ejecución, continuidad y calidad de las

opciones de mejora a implementarse. El gerente debe estar seguro del beneficio

que la producción más limpia genera a la empresa (CNP+LH, 2009, p. 9).

Paso 2: Creación del equipo de producción más limpia. El equipo debe ser

multidisciplinario y debe estar conformado por personal de la empresa; el mismo

que puede tomar decisiones que ayuden a gestionar actividades del programa. El

equipo debe ayudar a identificar obstáculos y soluciones que ayuden al programa,

así como difundir los resultados obtenidos para lograr el entusiasmo del personal

y en especial de la gerencia (CNP+LH, 2009, p. 9).

Etapa 2: Evaluación previa

El equipo mediante información recopilada y diagramas de flujo con sus

respectivas corrientes de entrada y salida, analiza la generación de residuos y

desechos así como las prioridades de la planta. Los pasos de esta etapa son:

Paso 3: Realizar la pre-evaluación sobre los procesos de producción. La finalidad

es que el equipo de trabajo se familiarice con el proceso productivo y sea más

fácil la identificación de opciones de producción más limpia mediante

investigación tanto técnica y bibliográfica (Acero, 2005, p. 13; CPTS, 2005, p. 25).

Paso 4: Elaborar diagramas de flujo. Para la elaboración de los diagramas de flujo

se deben identificar las operaciones unitarias existentes con sus respectivas

entradas y salidas y si es posible cuantificadas para una mejor evaluación e

identificación de posibles opciones de mejora (Acero, 2005, p. 13; CPTS, 2005, p.

26).

Paso 5: Identificar prioridades. Para la identificación de prioridades el equipo debe

evaluar exhaustivamente el diagrama de flujo, identificando operaciones unitarias

críticas en las que se debe valorar las ineficiencias en el uso de materia prima,

agua y energía; cantidad de residuos y desechos; y valorar la implantación de

7

mejora mediante PML (Acero, 2005, p. 13; CPTS, 2005, p. 28).

Etapa 3: Estudios y evaluaciones

El equipo analizará en la presente etapa detalladamente las operaciones unitarias

mediante balances de materia y energía, para desarrollar oportunidades de

Producción más Limpia encaminadas primordialmente a la optimización de uso de

materia prima, agua, energía, entre otros insumos. Se requieren los siguientes

pasos:

Paso 6: Elaborar el balance de materia y energía de las operaciones unitarias

críticas. Se debe observar las operaciones unitarias críticas y medir tanto las

entradas (agua, energía materia prima entre otros insumos), como las salidas

(productos, subproductos, residuos y desechos) bajo parámetros normales de

funcionamiento (CPTS, 2005, p. 29).

Paso 7: Identificar las causas de la generación de residuos y desechos. Además

de analizar las entradas y salidas de las operaciones unitarias se debe identificar

y si es posible cuantificar la generación de residuos y desechos, se puede dar así

por ejemplo fugas de agua, vapor (CPTS, 2005, pp. 29,30).

Paso 8: Identificar y pre-seleccionar oportunidades de producción más limpia.

Mediante un análisis exhaustivo de los diagramas de flujo e identificadas las

causas que originan la ineficiencia de operaciones unitarias y la generación de

residuos y desechos, se logra plantear posibles oportunidades de mejora para el

proceso productivo buscando de manera primordial la reducción en la fuente

(CNP+LH, 2009, p. 12).

Paso 9: Seleccionar las oportunidades de producción más limpia a ser evaluadas

técnica y económicamente. Se debe seleccionar las opciones cuya

implementación sea viable y practicable, analizando además los posibles

obstáculos a presentarse tanto internos como externos para la empresa (CPTS,

2005, pp. 31,32).

8

Paso 10: Evaluación de los datos obtenidos en la etapa 3. En dicho paso se

define la profundidad con la que cada una de las opciones de mejora van a ser

evaluadas en el aspecto técnico, económico y ambiental; ya que algunas

opciones de mejora necesitaran ser detalladas (Acero, 2005, p. 13).

Paso 11: Estudios de viabilidad técnica. El objetivo en este paso es verificar las

modificaciones que se deben realizar para la implementación de las opciones de

mejora y la disponibilidad tecnológica, materia prima, espacio, tiempo, mano de

obra, etc. Es importante en este paso proyectar los balances de materia y energía

con los cambios propuestos para verificar la situación futura (CPTS, 2005, p. 33).

Paso 12: Estudios de viabilidad económica. Para evaluar económicamente las

opciones de mejora es importante establecer criterios financieros como el periodo

de recuperación de la inversión (PR), el mismo que se muestra según la Ecuación

1.1 (CPTS, 2005, pp. 35-38).

!" #

[1.1]

Dónde:

$ Inversión inicial, usd.

$ Ingreso estimado para el primer periodo, USD/año.

$ Ahorro estimado para el primer periodo, USD/año.

$ Costo operativo en el primer periodo, USD/año.

Para el cálculo del periodo de recuperación no se toma en cuenta el valor del

dinero en el tiempo ya que no se dispone de una tasa de interés.

Como indicador para evaluar el PR se tiene:

PR ≤ 3 años, el proyecto es económicamente atractivo.

3 años < PR < 8 años, el proyecto es económicamente aceptable.

9

PR > 8 años, el proyecto no es económicamente aceptable.

Además se debe evaluar los criterios financieros como son la tasa interna de

retorno (TIR) y el valor actual neto (VAN), el mismo que se presenta según la

Ecuación 1.2.

Así se tiene que:

! # "%& " '

[1.2]

Dónde:

$ Flujo de caja en el periodo t.

$ Interés nominal.

$ Número de periodos considerados.

La tasa interna de retorno es aquella tasa de interés cuando el valor actual neto

(VAN) es igual a cero. Por lo que si el VAN es mayor a cero el proyecto es

aceptable económicamente. De acuerdo a los resultados que arrojen los criterios

financieros se puede establecer la viabilidad económica de un proyecto.

Paso 13: Estudios de viabilidad ambiental. Este paso es de suma importancia ya

que se debe cuantificar la reducción tanto de materia prima como de residuos y

desechos, y la influencia que estos generan sobre el medio ambiente. Las

opciones de mejora que son factibles en la parte ambiental son calificadas

técnicamente viables (CPTS, 2005, p. 35).

Paso 14: Seleccionar las opciones factibles. Una vez realizado el estudio de

factibilidad, se debe seleccionar por prioridad las opciones de mejora señalando

en forma clara y precisa las medidas a ser implementadas en la empresa. Es

importante presentar un informe final en el que se indique los beneficios de las

opciones de mejora seleccionadas así como recomendaciones (CPTS, 2005, pp.

38,39).

10

Etapa 4: Implementación y plan de seguimiento

En la última etapa el objetivo es hacer efectivo el programa, promoviendo la

continuidad del mismo mediante seguimiento y evaluación de los resultados

periódicamente.

Paso 15: Preparar el plan de implementación de producción más limpia. El plan

debe incluir las metas a alcanzar así como una programación de las actividades,

los responsables y el presupuesto de cada opción de mejora. Es importante

conversar con la parte operativa para lograr su compromiso e indicar los

beneficios del programa (CPTS, 2005, p. 39).

Paso 16: Implementar las opciones de producción más limpia. Durante la

implementación del programa es importante realizar controles para asegurar el

cumplimiento de las metas ya establecidas (CPTS, 2005, p. 40).

Paso 17: Supervisar y evaluar el avance. Una vez terminado el plan de acción, las

personas responsables deben comprobar los beneficios esperados. Para el

análisis, si fuese necesario, se debe cuantificar las salidas (productos, residuos y

desperdicios) (CPTS, 2005, pp. 40,41).

Paso 18: Evaluar la continuidad del programa de producción más limpia. Es

importante saber que una vez implementadas las opciones de mejora, estas no

terminan su actividad, por lo que es indispensable el monitoreo continuo. Para

asegurar la continuidad del programa se debe también realizar un análisis de los

problemas durante la implementación para analizar las soluciones; además es

importante realizar actividades de mantenimiento, estudios y adquisición de

nuevos productos (CPTS, 2005, p. 41).

1.1.5. BENEFICIOS DEL PROGRAMA DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA

A continuación se mencionan algunos beneficios que obtiene la empresa al

11

implementar un programa de producción más limpia.

1.1.5.1. Beneficios ambientales

Los beneficios ambientales son los que determinan la implementación de un

programa de producción más limpia, entre los más importantes la eliminación de

materias peligrosas y reducción de la carga de contaminantes en los efluentes de

la planta; estos se los puede lograr mediante cambio en las materias primas o a

su vez con un mejor manejo en el stock.

La disminución en el tratamiento final y disposición de los desechos se los puede

obtener mediante la aplicación del reuso y recirculación de ciertos materiales,

además todo lo mencionado anteriormente desencadena en una disminución de

emisiones a la atmósfera (CNP+LH, 2009, p. 8).

1.1.5.2. Beneficios económicos

La producción más limpia tiene como objetivo realizar una pequeña inversión al

principio del proceso con la finalidad de que los costos del tratamiento y

disposición final de los residuos sean mínimos. De esta manera se logra una

reducción de costos por el buen uso de materias primas e insumos y ahorro por el

mejor uso de los recursos (agua, energía, etc.). Además se tiene un aumento

considerable de las ganancias por mejoras en los procesos productivos y por el

valor económico obtenido al reusar, reciclar y recuperar los residuos (CNP+LH,

2009, p. 8).

1.1.5.3. Beneficios operacionales

La parte operativa también se ve beneficiada por el programa de producción más

limpia, ya que existe un aumento de la eficiencia de los procesos y mejora de las

12

condiciones de seguridad y salud ocupacional; con lo que mejora la relación con

los empleados (Centro Nacional de Producción más Limpia, s.a., p. 8).

1.1.5.4. Beneficios comerciales

Al implementar un programa de beneficios ambientales, mejora la imagen de la

empresa, ayudando a los productos a posicionarse en nuevos mercados y

facilitando su venta (Centro Nacional de Producción más Limpia, s.a., p. 8).

1.2. PROCESO DE TINTURACIÓN DE HILOS Y TELAS

El proceso de tintura es una de las operaciones de la industria textil con más

oportunidades de producción más limpia por la diversidad de sustancias e

insumos que se utilizan.

1.2.1. TIPOS DE COLORANTES Y SU APLICACIÓN

Existen diferentes tipos de colorantes que dependiendo de la fibra a teñirse se

clasifican en:

! Colorantes Ácidos: se los utiliza para la tintura de lana y poliamida, su

fabricación es a partir de sales de sodio y se caracterizan por poseer carga

aniónica (CAR/PL, 2002, p. 100).

! Colorantes Básicos: se los usa para tinturar poliacrilonitrilo; son más

conocidos como colorantes catiónicos, corresponden a hidrocloruros de sales

o bases orgánicas (CAR/PL, 2002, p. 102).

! Colorantes Dispersos: son los colorantes más apropiados para la tintura del

13

poliéster, se caracterizan por ser no iónicos e insolubles en agua fría. Son

suspensiones de compuestos orgánicos de tamaño de partícula del orden de

0,5 a 1 µm (Hollen, Saddler y Langford, 1987, p. 329).

! Colorantes Directos: son utilizados especialmente en la tintura de fibras

celulósicas. Están constituidos por sales de sodio de ácidos sulfónicos (Acero,

2005, p. 16).

! Colorantes Reactivos: se utiliza en la tintura de algodón, viscosa, lino, lana y

seda. En la tintura es fundamental el uso de cloruro de sodio, carbonato de

sodio e hidróxido de sodio (CAR/PL, 2002, p. 99).

1.2.2. MECANISMO DE TINTURA

El proceso de tintura fija las moléculas de colorante en las fibras textiles, el color

es producto de la absorción y reflexión de las ondas de luz por los colorantes.

La Figura 1.4 describe el proceso de tintura así: El sistema de tintura comienza

con la disolución del colorante (A); una vez cargada la fibra a la máquina de

tintura y con la adición de la disolución, se incrementa la temperatura con la

finalidad de que la fibra adsorba el colorante de la disolución (B), se sigue con el

incremento de la temperatura logrando el desplazamiento del colorante de la

superficie al interior de la fibra (C); alcanzada la temperatura de tintura el

colorante se fija a la fibra y dependiendo del color a tinturar se mantiene más

(colores oscuros) o menos (colores claros) tiempo en la temperatura máxima

establecida.

El tiempo en el que permanece el baño de tintura en la temperatura máxima

alcanzada se lo denomina tiempo de agotamiento. La temperatura máxima a

alcanzar se establece de acuerdo a la fibra a tinturar: 102 °C en el acrílico, 98 °C

en la lana, 130 °C en el poliéster, 110 °C en la mezcla poliéster-acrílico y 106 °C

en la mezcla poliéster-lana (SANDOZ, s.a., p.15).

14

Figura 1.4. Fases de la tintura(SANDOZ, s.a., p. 15)

En todo proceso de diferentes fases, la fase más lenta es la que regula la

velocidad de todo el sistema, la fase B no ejerce influencia sobre la velocidad,

pero es de vital importancia en la igualación, es decir, en la apariencia de

regularidad y uniformidad que presenta la fibra teñida. La fase C de difusión es la

que representa el cuello de botella y se encuentra directamente relacionada con la

temperatura, la causa fundamental es el incremento de la energía cinética de los

colorantes ya que estos se mueven con mayor rapidez, invirtiendo menos tiempo

para trasladarse al interior de la fibra (Cegarra, Puente y Valldeperas, 1980, p.

109).

Para la tinturación por agotamiento, siempre es recomendable la utilización de

una terna de colorantes, a la que se le conoce con el nombre de tricromía. El uso

de más de tres colorantes ocasiona baños de tintura al final del proceso no

clarificados y fibras mal igualadas; si se utiliza menos de tres colorantes no existe

inconveniente en el proceso de tinturado ya sea de hilo o tela (Montefibre Hispana

S.A, s.a., p. 9).

Colorante

Difusión a la superficiede la fibra

Difusión al interiorde la fibra

En la fibra

Tintura

Desorción

En el baño

Migración

Colorante disuelto

Disolución

Adsorción en la superficie

A

B

C

15

1.2.3. TINTURA DE HILOS DE POLIACRILONITRILO (PAN)

Las fibras de poliacrilonitrilo que sirven para fines textiles constituyen diferentes

copolímeros de acrilonitrilo y otros derivados del vinilo. Fibras de poliacrilonitrilo

se denominan aquellas fibras cortadas e hilos continuos, cuyo polímero inicial

contiene, por lo menos, 85% en peso de acrilonitrilo (Collier y Tortora, 2001, p.

191).

En función de la composición del polímero, del procedimiento de hilatura, del

grado de estiraje y de fijación, las distintas fibras acrílicas que se encuentran en el

mercado se diferencian entre sí en su poder de fijación del colorante, en su

velocidad de tintura y en el comportamiento técnico de acabado.

Los colorantes básicos de las diferentes casas comerciales se diferencian entre

sí, por su afinidad, su velocidad de fijación, y el valor del factor de saturación. La

velocidad de fijación, definida como la velocidad en la que los grupos ácidos de la

fibra se unen con los grupos catiónicos de los diferentes colorantes, se encuentra

ante todo, en función de la velocidad de tintura, especificada como el movimiento

de las moléculas del colorante a través del líquido en el que se encuentra

acercándose a la fibra textil, de la temperatura y de la intensidad de tintura. La

velocidad de fijación puede ser también influida dentro de ciertos límites por la

acidez del baño de tintura y puede quedar reducida en gran medida por el empleo

de productos auxiliares de igualación con efecto retardante.

El valor del factor de saturación del colorante es un valor relativo obtenido por la

comparación de un colorante en particular con un hipotético colorante al 100% de

pureza y teniendo un peso molecular de 400, y corrigiendo por la pureza del

colorante comercial: el factor de saturación es específico para cada colorante y

las casas comerciales son las que proporcionan los valores mediante tablas, es

un valor indispensable para calcular el porcentaje del colorante que puede

absorber la fibra (Cegarra et al, 1980, p.481).

Para calcular la cantidad máxima del colorante que puede fijarse químicamente a

16

la fibra se debe tomar en cuenta el factor de saturación del colorante (f) y la

constante de saturación de la fibra (Ks). La constante de saturación de la fibra “es

un valor indicativo del número de grupos ácidos teñibles que tiene la fibra”

(Montefibre Hispana S.A, s.a., p. 8). Así por ejemplo, para la fibra Drytex de

Sudamericana de Fibras su valor es de 2,1.

Para la tintura se utiliza terna de colorantes, por lo tanto, resulta que la

concentración de colorante a utilizar debe ser tal que cumpla con la relación

expuesta en la Ecuación 1.3 (Montefibre Hispana S.A, s.a., p. 8):

( ) * [1.3]

En la práctica, es buena norma no saturar completamente la fibra, sino dejar libre

una parte de Ks de la fibra, de modo que puedan realizarse eventuales adiciones

de colorantes (para matizar el color o llevarlo a muestra).

Los colorantes catiónicos en la tintura de las fibras se caracterizan por un escaso

poder de migración e igualación. La migración de los colorantes sucede en la

etapa del proceso donde se incrementa la temperatura, es decir donde el

colorante migra desde la disolución a la fibra; mientras que la igualación se da en

el tiempo que permanece en la temperatura de agotamiento. En consecuencia,

para obtener una perfecta homogeneidad, es necesario controlar la velocidad de

tintura, con el fin de permitir un montaje uniforme de los colorantes a la fibra ya

desde el inicio del proceso; lo que se consigue adicionando al baño dos auxiliares,

uno que actúa como retardante en la fase de migración, permitiendo que los

colorantes en lo posible se asemejen sus velocidades de fijación o montaje a la

fibra, el otro auxiliar es un igualante que actúa en la fase de agotamiento

(difusión) del baño de tintura, en donde el objetivo es que las moléculas del

colorante no se aglomeren en ciertas partes de la fibra.

El retardante actúa como otro colorante pero incoloro, que compite con el

colorante en la absorción por la fibra, retrasando con ello la cinética de éste

17

último. El retardante interviene en la etapa de calentamiento hasta los 97 ºC,

frenando la absorción del colorante, para luego dejar de ser activo antes de llegar

a la etapa de agotamiento; se caracteriza por tener su propio factor de saturación,

permitiendo el cálculo aproximado de la cantidad de retardante a usar en las

formulaciones (Cegarra et al, 1980, p. 492). Así entonces para calcular la cantidad

de retardante se usará la Ecuación 1.4, la misma que se divide para dos, con la

finalidad de saturar tan solo el 50,00 % de la fibra.

#+ %( ) '

) ,! (

[1.4]

Dado que la acidez del baño de tintura influye, dentro de ciertos límites, en la

velocidad de fijación del colorante, se requiere mantener en el intervalo de pH de

4,5 a 5,0 (Sudamericana de Fibras, s.a., p. 7).

Según la procedencia, los colorantes montan sobre las fibras acrílicas dentro del

intervalo térmico comprendido entre 70 y 95 ºC. Sin embargo, la fijación auténtica

de los mismos tiene lugar tan solo al alcanzarse la temperatura en un intervalo de

100 y 102 ºC. A temperaturas bajas entre 50 y 70 ºC se produce únicamente una

absorción del colorante por parte de la fibra, de forma que esta fase del proceso

de tintura puede realizarse en un tiempo reducido (Sudamericana de Fibras, s.a.,

pp. 6, 7).

1.2.4. TINTURA DE POLIÉSTER

La fibra de poliéster está formada por polímeros de cadena larga compuesto al

menos por un 85,00 % en peso de éster de alcohol dihídrico y ácido teraftálico

(Hollen et al, 1987, p. 91).

Los colorantes que se utilizan para la tintura de poliéster son dispersos, ya que la

fibra de poliéster se caracteriza por ser no iónica, por lo que no puede teñirse

según un mecanismo iónico o semiiónico como el que describen los colorantes

18

ácidos o básicos. Los colorantes dispersos se caracterizan por su carácter

hidrófobo, por lo que poseen una excelente afinidad en las fibras sintéticas de

poliéster que son también hidrófobas. Durante la tintura, las partículas de

colorante en dispersión molecular penetran en la fibra, donde son retenidas bajo

esta forma (SANDOZ, s.a, p. 7).

Es imposible obtener una dispersión estable de pequeñas partículas sin la adición

de agentes de dispersión, los que forman alrededor de las partículas de colorante

una especie de envoltura protectora que evita que se acerquen demasiado y se

aglomeren. Se utilizan diferentes agentes de dispersión aniónicos (Cegarra et al.,

1980, p.638).

El pH óptimo para la tintura de poliéster es de 4,5 a 5,0; pH inferiores a 4,0 y

superiores a 5,0 pueden deteriorar, en ciertos casos, la acción del dispersante y

por consiguiente afectar la estabilidad de la dispersión.

Resulta difícil teñir la fibra de poliéster, debido a sus importantes fuerzas de

cohesión y a su significativa orientación, por lo que las condiciones de tintura

deberán favorecer un relajamiento de la estructura interna de la fibra que facilite la

adsorción del colorante a la fibra.

Existen productos químicos de bajo peso molecular que aceleran sensiblemente

la subida del colorante, estos se denominan carrier, vehiculante o

transportadores. El carrier rompe probablemente ciertas uniones entre las

moléculas lineales y adyacentes (las zonas amorfas se hacen plásticas, provoca

una modificación estructural y la relajación de la fibra, aumentando así la

velocidad de difusión). Se puede acelerar también la tintura elevando la

temperatura, ya que la velocidad de difusión aumenta considerablemente con la

temperatura. Este fenómeno se explica por un hinchamiento importante de la fibra

y por aumentar las vibraciones de las moléculas lineales. La mejora de la

solubilidad ya mencionada y la mayor energía cinética del colorante son también

factores que inciden positivamente. En general, la tintura se realiza a temperatura

cercana a 130 ºC (Cegarra et al., 1980, pp. 671-673; SANDOZ, s.a, p. 16).

19

1.2.5. TINTURA DE MEZCLA POLIÉSTER ACRÍLICO

La mezcla poliéster acrílico se utiliza en el sector de prendas de vestir. En los

tejidos el componente acrílico mejora la apariencia ya que muestra un tacto

parecido a la lana, mientras que el poliéster conserva la estabilidad, además que

mejora la resistencia al desgaste (Cegarra et al., 1980, p. 738).

Para la tintura de tela en poliéster-acrílico las máquinas que proporcionan una

mejor igualación del colorante son las autoclaves jet y overflow, ya que poseen un

elevado movimiento del baño; además el problema de arrugas es menor; sin

embargo para evitar arrugas y pliegues es recomendable el uso de lubricantes.

Existe un proceso previo a la tintura de la tela que es la termofijación, que otorga

a la fibra poliéster la resistencia a la deformación, la inarrugabilidad y la

elasticidad de recuperación instantánea importante para su uso. El proceso

consiste en someter a la tela a 185 ºC en el espacio de pocos segundos (Escobar,

1996, p. 154; SANDOZ, s.a., p. 110).

Antes de teñir la fibra, ingresa al autoclave en donde se realiza un lavado anterior

al proceso de tintura para eliminar impurezas de la tela. El proceso de tintura se lo

puede realizar en uno o dos baños; cuando se lo realiza en un baño se tiene la

opción de tinturar en dos fases, en donde se tintura primero el género de

poliéster, se enfría el baño y seguidamente se procede a tinturar la parte acrílica o

a su vez, se añaden los colorantes básicos y dispersos con un intervalo de 15

minutos con lo que se realiza un baño de una fase. Cuando se tintura en dos

baños es similar a la tintura de un baño con dos fases con la diferencia que para

tinturar la segunda fibra se elimina el baño y se adiciona el colorante y

nuevamente los auxiliares. Cabe señalar que es necesario el uso de carrier, ya

que la temperatura óptima de tintura del poliéster es de 130 ºC y debido a que la

fibra acrílica no soporta dicha temperatura es importante el uso de un auxiliar para

el hinchamiento de la fibra poliéster y el correcto ingreso de las partículas del

colorante disperso. Para la fibra acrílica no es necesario el uso de retardantes, ya

que la fibra poliéster actúa como tal (Cegarra et al., 1980, p. 739).

20

1.2.6. TINTURACIÓN EN POLIÉSTER-LANA (PES-WO)

Los artículos en mezcla poliéster-lana son confeccionados con la finalidad de

tener beneficios económicos, ya que el costo de un artículo de lana 100,00 % es

elevado, y además para tener un fácil cuidado de la prenda. En el mercado

existen mezclas desde 55/45 hasta un 80/20 en pes-wo. El poliéster brinda mayor

resistencia a la tracción y a la formación de arugas (SANDOZ, s.a., p. 110;

Cegarra et al., 1980, p. 730).

Para la tintura del género pes-wo en una relación del 50/50 y hasta de un 60/40

existen en el mercado gamas de colorantes mezclados; mientras que para otros

porcentajes de mezclas se tintura cada fibra con su terna de colorantes.

En una tintura de fondo unido, es decir que tanto la fibra poliéster como la lana

sean del mismo color, es muy importante la reserva óptima de la lana, en la

selección de colorante disperso, para que no manche la fibra lana. El grado de

ensuciamiento depende del pH, del agente de dispersión, de la temperatura de

tintura, de la relación de baño, del tipo y dosificación del carrier y de la fibra.

La lana posee afinidad por los colorantes ácidos, siendo esta influida

considerablemente por el empleo de ácido en el baño de tintura. La acción del

ácido en el baño de tintura se debe al hecho de que los iones hidrógeno, que se

forman por disociación, son fijados en parte por la lana, donde dan lugar a una

carga eléctrica positiva aumentando, por consiguiente, la fuerza de atracción de la

lana con respecto a los aniones del colorante. La distribución de los iones

hidrógeno entre la lana y el baño está sujeta a un equilibrio químico, que se

establece al moverse el material a teñir o durante la circulación del baño. Cuando

se emplean ácidos fuertes, este proceso se concluye al cabo de unos minutos,

mientras que dura más cuando se trata de ácidos débiles. En este caso el

aumento de temperatura acelera considerablemente el proceso de ajuste del

equilibrio. Al igual que para la tintura del acrílico, la lana necesita un agente

igualante durante el tiempo de agotamiento, con lo que se garantiza la

uniformidad del color (Cegarra et al., 1980, p. 731).

21

Una vez seleccionados los colorantes ya sean mixtos o a su vez dispersos o

ácidos, se comienza con la tinturación del género regulando el pH entre 5,0 a 5,5

para incrementar la temperatura hasta 106 °C. Ya que la fibra de lana no soporta

elevadas temperaturas, es indispensable el uso de carrier para el completo

agotamiento del colorante disperso a baja temperatura.

En el caso de que se tinture solo la lana, es suficiente llegar a la temperatura de

98 °C para la fijación del colorante en la fibra. Debe tenerse en cuenta que un

exceso de carrier en la tintura puede tener un efecto retardante en la parte del

colorante disperso, debido a esto puede obtenerse diferencias de tonalidad entre

las fibras (SANDOZ, s.a., p. 111).

Una vez obtenida la tonalidad deseada, debe vaciarse el baño de tintura tan

caliente como sea posible, para evitar la recristalización del colorante de

dispersión que no ha subido a la fibra (SANDOZ, s.a., p. 112).

1.2.7. DIFERENCIA Y ACEPTABILIDAD DEL COLOR

La medición del color y la evaluación de las diferencias de color son

determinantes para el cumplimiento de las condiciones establecidas entre el

cliente y el proveedor.

Actualmente para la determinación de un color, y la diferencia entre colores, se

basa en el método de identificación tridimensional, tomando la teoría de los tres

pares antagonistas de colores (Chrisment, 2006, p. 18):

! Blanco-negro

! Rojo-verde

! Amarillo-azul

Además de los tres pares antagonistas, el color necesita ser identificado por su

tono y por la saturación que presenta.

22

En la Figura 1.5 se puede observar el plano tridimensional para la ubicación de un

determinado color.

Figura 1.5. El color en el espacio(Chrisment, 2006, p. 22)

Dónde:

L*: Representa la claridad (0=oscuro y 100=claro).

a*: Representa el componente cromático rojo-verde (+a*=rojo y –a*=verde).

b*: Representa el componente cromático amarillo-azul (+b*=amarillo y –b*=azul).

C*: Representa el croma o la saturación, mientras más alejado del centro, más

saturado.

h : Representa el ángulo de tono o la tonalidad cromática.

Una vez definido cada uno de los ejes, los colores pueden ser ubicados en el

espacio dependiendo de su tono, saturación y luminosidad.

Representado el color en el espacio, la diferencia total de color (DE) integra la

diferencia de las tres variables independientes, es decir:

! En coordenadas rectangulares L*, a* y b*

Diferencia de claridad sobre el eje L*, expresada como ΔL*

23

Diferencia cromática rojo-verde sobre el eje a*, expresada por Δa*

Diferencia cromática amarillo-azul sobre el eje b*, expresada por Δb*

Figura 1.6. Diferencias en coordenadas rectangulares(Chrisment, 2006, p. 23)

Teniendo como resultado de ΔE en coordenadas polares según la Ecuación 1.5

(Chrisment, 2006, p. 23):

- ! .%- )' " %- )' " %- )' / 0 [1.5]

! En coordenadas polares L*, C* y h

Diferencia de claridad sobre el eje L*, expresada como ΔL*

Diferencia de croma-saturación sobre el radio C*, expresada como ΔC*

Diferencia de ángulo de tono sobre h, expresada como Δh

Teniendo como resultado de ΔE en coordenadas cilíndricas según la Ecuación 1.6

(Chrisment, 2006, p. 23):

- ! .%- )' " %- )' " %- )' / [1.6]

Siendo H el tono h, pero representado en radianes. La variación de DE para que

24

un color sea aceptable debe ser en lo posible menor a 1 (Chrisment, 2006, p. 25).

Figura 1.7. Diferencias en coordenadas cilíndricas(Chrisment, 2006, p. 23)

1.3. CARACTERÍSTICAS DEL AISLANTE TÉRMICO

El aislante térmico se caracteriza por su alta resistencia térmica, utilizándose

materiales porosos o fibrosos, capaces de inmovilizar el aire seco y confinarlo en

el interior de celdillas; debido a que el aire con baja humedad impide el paso del

calor por conducción, gracias a su baja conductividad térmica, y por radiación,

gracias a un bajo coeficiente de absorción (Incropera, F y DeWitt, D, 1999, p. 48).

Una de las propiedades más importantes de los aislantes es la conductividad

térmica, la cual varía según la temperatura; y mientras menor sea su valor menor

capacidad de transferir el calor posee el aislante. Cada aplicación de un aislante

térmico tiene un requerimiento específico, se puede tener como referencia que

una alta densidad del aislante térmico reduce el costo del aislamiento, debido a

que al aumentar su densidad aumentará su capacidad de conducir el calor,

adicionalmente con la temperatura de operación del aislante, cambia la

importancia del mecanismo de transferencia de calor (Costa, J; Cervera, S; Cunill,

F; Esplugas, S; Mans, C; Mata, J; 2004, p. 323).

25

”Para el análisis del espesor del aislante se tiene que la pérdida de calor es

inversamente proporcional al espesor del aislante, al costo inicial, y a los cargos

fijos anuales (mantenimiento y depreciación); los que deben añadirse a la pérdida

anual de calor. Los costos fijos en el aislante de la tubería serán cerca de 15,00 a

20,00 % del costo inicial del aislante instalado. Suponiendo cierto número de

espesores del aislante y sumando los costos fijos al valor de la pérdida de calor,

se obtendrá un costo mínimo y el espesor correspondiente a él será el espesor

óptimo económico del aislante”. (Kern, 1999, p. 37). Lo señalado se puede

observar en la Figura 1.8.

Figura 1.8. Grosor óptimo del aislante(Kern, 1999, p. 37)

Para el cálculo tanto de la cantidad de cañuelas necesarias para el aislamiento

óptimo, así como para el ahorro de calor; se tiene la tubería como se indica en la

Figura 1.9 cubierto con aislante de lana de vidrio rígida y que lleva vapor a una

temperatura Ts, considerablemente arriba de la temperatura atmosférica, Ta, la

diferencia total de temperaturas de adentro hacia afuera del tubo es Ts-Ta.

Las resistencias al flujo de calor son:

! La resistencia del vapor al condensarse y dar su calor a la superficie

interna del tubo, resistencia que experimentalmente se ha encontrado muy

pequeña. (Kern, 1965, p.32).

! La resistencia del tubo metálico, que es muy pequeña, excepto para

26

tuberías gruesas, por lo que T1 y T2 son casi las mismas. (Kern, 1965,

p.32).

! La resistencia del aislante de lana de vidrio.

! La resistencia del aire que lo rodea, siendo apreciable aun cuando sea por

convección natural del aire, en adición a la radiación. (Kern, 1965, p.33).

Figura 1.9. Diagrama de la pérdida de calor en un tubo aislado

Así se tiene la Ecuación 1.7 (Kern, 1999, p. 35):

!#

"1

234 "1

234 "

[1.7]

Dónde:

Ts: Temperatura interna del aislante, K

Ta: Temperatura externa del aislante, K

D1: Diámetro de la pared interna del tubo

D2: Diámetro de la pared externa del tubo

D3: Diámetro de la pared externa del aislante

L: Longitud del aislante

Kais:Coeficiente de conductividad térmica del aislante

Ka: Coeficiente de convección del aire

hs:Coeficiente de convección del vapor

ha: Coeficiente de convección del aire

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Vapor

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

T2

Ts

Ts T1

Ta TaT3

L

27

2. METODOLOGÍA

Para la descripción del proceso de tinturación de hilos y telas se realizó una

auditoría inicial. En este período del proyecto se identificaron las diferentes etapas

del proceso productivo donde se estudió el funcionamiento de las máquinas,

capacidades y parámetros de operación, para lo cual fue necesario conversar con

los operarios para aclarar ciertas dudas. Se tomaron datos de producción día,

presión de saturación del vapor, temperatura de agotamiento del baño en

poliéster, acrílico, poliéster-lana, poliéster-acrílico, tiempo de operación de las

máquinas, tiempo de consumo de vapor, dicha información proporcionada por el

personal fue ratificada con una auditoría de 15 días laborables. Con la información

obtenida se elaboró el diagrama de bloques del proceso de tinturación de hilos y

telas.

2.1. EVALUACIÓN TÉCNICA Y ECONÓMICA DEL

AISLAMIENTO DE LA TUBERÍA DE LA LÍNEA DE VAPOR

Y CONDENSADO EN LAS MÁQUINAS DE TINTURA DE

HILOS Y TELAS

Para evaluar el aislamiento de la tubería de la línea de vapor y condensado en las

diferentes máquinas se realizó un balance de energía, el mismo que se basó

principalmente en las pérdidas energéticas por convección y radiación al medio

ambiente, tanto en las tuberías que no se encuentran aisladas, como en las que sí

lo están, además de la comprobación de que el aislante se encuentre en óptimas

condiciones, es decir que la pérdida energética sea mínima.

Se analizó la tubería de vapor desde el ingreso a la sección de tintorería hasta la

alimentación a las respectivas máquinas de tintura y en la línea de condensado se

consideró la tubería desde que sale de las diferentes máquinas hasta que llega al

tanque de almacenamiento de condensado como se muestra en los planos del

Anexo I. Para la elaboración de los planos, se midió la longitud y el diámetro

28

externo de las tuberías con una cinta de 50 m, además se determinó el material

de las mismas.

Para el estudio de las pérdidas calóricas se utilizaron las fórmulas de convección

natural AII.1 y de radiación AII.12, las mismas que se encuentran descritas en el

Anexo II; para la obtención de los parámetros de dichas fórmulas, se realizaron

dos mediciones de la temperatura de pared de la tubería tanto en la línea de

vapor como en la de condensado cada 50 cm, una en la mañana y otra en la tarde

por tres días. Se consideró innecesario realizar más mediciones porque la

producción de la planta es uniforme entre 3 500 y 4 000 kg diarios en hilo y 500 kg

en tela, y los valores de temperatura medidos fueron similares.

Para la medición de la temperatura de pared se utilizó un termómetro de infrarrojo

marca RAYTEK modelo RAYST60X BUS, y la temperatura del medio ambiente se

midió con un termómetro de bulbo seco. Se compiló la información de la presión

de operación de los calderos para obtener la presión de saturación del vapor, se

tomaron registros de un mes, tomando dos medidas en el día de cada caldero,

una en la mañana y otra en la tarde.

Para el aislamiento de la tubería de la línea de vapor y condensado se eligió lana

de vidrio como aislante. El comerciante proporcionó la longitud del aislante,

precio, así como el espesor, y vida útil. Con los datos del espesor del aislante, así

como de conductividad térmica y el coeficiente de convección del aire

determinado a partir de la Figura AIII.3, se calculó el radio crítico para establecer

si el aislante a utilizar permitiría una reducción de las pérdidas de calor con

cualquier grosor de aislante.

Para la evaluación económica de la alternativa de aislar la tubería se calculó el

costo de la generación de energía, a partir del precio del galón de búnker y de su

poder calorífico que se muestra en la Tabla 2.1. Con el valor del calor ahorrado

por el aislamiento de la tubería y el costo de la generación de energía, se

determinó la cantidad de dinero ahorrado. Los cálculos se encuentran descritos

detalladamente en el Anexo III

29

Tabla 2.1.Precio y poder calorífico del búnker

Propiedad Valor

Precio del Búnker 0,63 USD/gal

Poder Calórico del Búnker 10 000 kcal/kg

Para la evaluación económica del aislamiento se tomaron en cuenta los criterios

financieros como el valor actual neto (VAN), y el periodo de recuperación (PR),

calculados de acuerdo con las Ecuaciones 1.2 y 1.1, respectivamente. Se

analizaron los valores de VAN y PR para saber si el proyecto es económicamente

aceptable. Se analizó además la tasa interna de retorno (TIR).

Para determinar el beneficio ambiental que representa el implementar la opción

de mejora, a partir del ahorro de consumo de energía, se calculó los galones

ahorrados de búnker; mediante su precio, poder calorífico y costo de la

generación de energía. Además con los kilogramos de vapor ahorrados se calculó

la disminución del consumo de agua.

Con el valor del ahorro de búnker se calculó las emisiones de CO2, se usó el

factor de emisión para el búnker, el que es igual a 3,05 kg CO2/kg búnker

(Comisión Interdepartamental del Cambio Climático, 2012, p. 15)

2.2. REDUCCIÓN DEL CONSUMO DE VAPOR EN LAS

MÁQUINAS DE TINTURA DE HILOS

Para reducir el consumo de vapor en las máquinas de tintura de hilo se planteó la

disminución de las incrustaciones presentes en las paredes de la cabina y en el

intercambiador de calor, además de la sustitución del ácido acético-oxálico.

Sustitución del ácido utilizado

Se analizó el ácido utilizado para la regulación de pH en el baño de tintura, una

30

mezcla de ácido acético y oxálico; que debido a la utilización de agua de pozo con

dureza media equivalente a 300 ppm de CaCO3, se presume se producía una

reacción entre el ácido oxálico (C2H2O4) y los carbonatos presentes en el agua, en

su mayoría carbonato de calcio (CaCO3),dando lugar a la formación de oxalato de

calcio (CaC2O4), el cual precipitaba y formaba incrustaciones, tanto en la máquina

de tintura como en los intercambiadores.

Una vez analizado el efecto que causaba el consumo del ácido en acético-oxálico,

se estudió la posibilidad de cambiar por otro ácido. Se tomaron en consideración

tres ácidos: ácido cítrico, ácido acético y ácido fórmico para alcanzar un pH entre

4,5 y 5,0.

Tabla 2.2. Propiedades del ácido cítrico, acético y fórmico

Propiedad Ácido Cítrico Ácido Acético Ácido Fórmico

pKa 3,15 4,80 3,75

Corrosivo No Si Si

Riesgos

Irritación en piely ojos.

No se acumulaen el cuerpo.

Irritación en la piel yquemaduras graves en

los ojos.

La exposición causadolor de garganta,

vómito, diarrea y dolorabdominal.

Irritante y corrosivo alos ojos y piel.

Altamente tóxico porinhalación en

exposiciones muy cortas

Delgado, 2012, pp. 1-10; Departamento de Salud y Servicios para Personas Mayores de NewJersey, 1998, pp. 2-6; Arpe, 1981, pp. 42-44

Las propiedades comparadas de los tres ácidos fueron: el pKa, la corrosión y los

riesgos que presentan cada uno con su exposición, las mismas que se observan

en la Tabla 2.2.

Una vez seleccionado el ácido a utilizar, se determinó en un litro la cantidad de

gramos que se necesitaría para alcanzar el pH de 4,5 a 5,0, y se calculó la

cantidad a utilizar para la producción promedio mensual de 85 000 kg, con la

finalidad de comparar el consumo mensual del ácido seleccionado con la del

ácido acético oxálico, el cual se lo obtiene mediante registros diarios de la

producción.

31

Determinación del ahorro en el consumo de vapor debido a la eliminación de

las incrustaciones

Para determinar el consumo de vapor previo a la eliminación de las incrustaciones

se midió la cantidad de condensado, en baños de tintura de 270 kg que tienen

una duración de tres horas y media. Para la medición de la cantidad de

condensado se utilizó un balde de 10 L y un cronómetro, en el llenado del balde

no se tuvo un flujo constante durante el proceso de tintura, debido a que el

consumo de vapor es mayor en la etapa de calentamiento, mientras que en la

etapa de agotamiento el consumo de vapor es mínimo, ya que solo se requiere

mantener estable la temperatura. Adicionalmente la velocidad de calentamiento

no es uniforme, por lo tanto, tampoco sería el flujo de vapor requerido. Se midió

también la temperatura del condensado con un termómetro de bulbo para la

corrección de densidad.

Simultáneamente a la medición de la cantidad de condensado, se midió de

manera paralela el tiempo de las aperturas y cierres de las válvulas automáticas

de vapor con un cronómetro durante las tres horas y media que dura la tintura,

con la finalidad de tener un segundo parámetro para la verificación de la

disminución del consumo de vapor una vez instalada la opción de mejora.

Las mediciones tanto de condensado como de las aperturas y cierres de las

válvulas automáticas se realizaron dos veces; una en la mañana de un día y otra

en la tarde de otro día. Se consideró que la cantidad en kilogramos de

condensado va a ser la misma cantidad de kilogramos de vapor utilizado, ya que

el vapor no entra en contacto directo con el baño de tintura. Al comparar los

resultados de las dos mediciones y al ser similares, se decidió no tomar más

datos de flujo de condensado y del tiempo de apertura de las válvulas de vapor.

Para calcular el porcentaje de ahorro de vapor que se alcanzaría con el lavado de

las máquinas, se midió el espesor de las incrustaciones, la longitud y el diámetro

interno y externo de los tubos del intercambiador de la máquina de tintura de hilo

OBEM 4 con un flexómetro. Las medidas de la longitud y diámetro se realizó solo

de un intercambiador, debido a que los demás, al ser la misma marca y modelo,

32

tienen las mismas dimensiones; con dichos datos se calculó el coeficiente global

de transferencia de calor del intercambiador limpio y sucio según las Ecuaciones

2.1 y 2.2, (Mills, 1995, pp. 755,756), a partir de ellos se obtuvo la cantidad teórica

de vapor ahorrado, los cálculos se presentan detalladamente en el Anexo V.

&!&"

[2.1]

&!

&

5 ) , ) )"26% 0 '

, ) )"

&

5 ) , ) )

[2.2]

Dónde:

U: Coeficiente global de transferencia de calor [W/m2.K].

Uf: Coeficiente global de transferencia de calor correspondiente al intercambiador

sucio [W/m2.K].

hci: Coeficiente interno de transferencia de calor. (Interior de los tubos) [W/m2.K].

hco:Coeficiente externo de transferencia de calor. (Lado de la coraza) [W/m2.K].

P: Perímetro externo de los tubos del intercambiador [m].

k: Conductividad térmica de la pared del tubo [W/m.K].

r1:Radio interno [m].

r2: Radio externo [m].

Evaluación económica y ambiental

Para la evaluación económica de la reducción del consumo de vapor se tomaron

en cuenta los criterios financieros como el valor actual neto (VAN), y el periodo de

recuperación (PR). Se analizaron los valores de VAN y PR para saber si el

proyecto es económicamente aceptable. Se analizó además la tasa interna de

retorno (TIR).

Para determinar el beneficio ambiental que representa el implementar la opción

33

de mejora a partir del ahorro de consumo de energía; se calcularon los galones

ahorrados de búnker, además de la reducción del consumo de agua. Con el valor

del consumo de ahorro de búnker se calculó las emisiones de CO2 de la misma

manera que se indica en el ítem 2.1.

2.3. DISMINUCIÓN DEL STOCK DE COLORANTES SIN

MOVIMIENTO

Para la reducción del stock de colorantes sin movimiento, se usó el sistema

informático Jde Edwards; el cual es utilizado en la empresa para controlar la

producción, consumo de materia prima, ventas, consumo de colorantes, entre

otros procesos. El stock de colorantes en la bodega es medido en forma mensual

mediante una auditoría interna ejecutada por el Departamento de Auditoría, de

esta manera se verifica que la información que reporta el sistema es correcta.

Mediante el sistema se analizaron en las bodegas los colorantes que no

presentaron movimiento por más de 130 días. Una vez obtenido el stock de

colorantes sin movimiento se analizó cuáles podrían ser utilizados. Mediante

fichas técnicas de los colorantes se determinó en que fibra era factible utilizar

cada colorante y si su uso era tóxico o no para los obreros.

Para consumir los colorantes que se podían utilizar, se realizaron pruebas de

laboratorio para el desarrollo de nuevos colores que los clientes solicitaban. En el

laboratorio se simuló la tinturación en hilo y tela en pequeña escala, es decir se

realizó la tintura para 2,00 g de material, mediante la utilización del equipo AHIBA,

el cual se muestra en la Figura 2.1. El equipo AHIBA permite ser programado de

tal manera que la curva de tintura sea similar a la de la planta, además los tubos

donde se coloca el baño de tintura con los colorantes, auxiliares y los 2,00 g de

material, giran, lo que permite que el baño se mantenga en circulación y que las

muestras no se manchen, tal como sucede en las máquinas de tintura en planta.

Debido a que la cantidad requerida de colorantes y auxiliares necesarios para

tinturar muestras de laboratorio es pequeña, no resulta posible, ni práctico, pesar

34

estos insumos para preparar el baño de tintura, por lo tanto, se preparan

soluciones stock de colorantes y auxiliares. Así por ejemplo, se pesan 2,50 g de

colorante; se los empasta (se añade de 2 a 3 mL de agua al colorante y se forma

una pasta homogénea con la ayuda de la varilla de agitación) y se afora con agua

a 250 mL en un balón aforado; de manera que cuando se pipetee 1mL de

solución de colorante se tendrá 0,01 g de colorante. La preparación de los

auxiliares se realiza de manera similar, con la diferencia de que a éstos no se los

empasta.

Figura 2.1. Equipo de tintura del laboratorio AHIBA

Una vez preparados los colorantes y auxiliares y de acuerdo al color que se vaya

a tinturar, se añadió en cada tubo la cantidad requerida para la tintura de 2,00 g

de muestra, la misma que se pesó en una balanza tipo BL-3200H de Shimadzu

Corporation Japan. Dependiendo del tipo de fibra que se tinture, se programa el

equipo para que alcance la temperatura, ya sea de 102 °C en el caso de acrílico,

110 °C en el caso de poliéster-acrílico, 130 °C en el caso de poliéster, 106 °C en

el caso de poliéster/lana y de 98 °C en el caso de que se tinture lana.

Inmediatamente terminado el proceso, se sacaron las muestras tinturadas, se

secó y se comparó con el color deseado. Si el color alcanzado no correspondía al

deseado, se matizó (adicionar o disminuir colorante) de acuerdo al color al que se

quiere llegar. Se debe matizar el número de veces necesario para obtener el color

requerido. Obtenido el color, se envió la fórmula a la planta para su respectiva

35

reproducción. Todo el proceso de formulación de un color se lo puede visualizar

en la Figura 2.2

Figura 2.2. Proceso para la formulación de un color en laboratorio

Para calcular el costo de las recetas de las nuevas formulaciones, se multiplica el

costo del colorante por el porcentaje del colorante requerido en la receta dividido

para cien.

Los colorantes que no se podían utilizar se los puso a la venta a empresas

textileras que tinturan algodón y lana a gran escala.

2.4. DISMINUCIÓN DEL EXCESO DE COLORANTES EN LAS

RECETAS DE LAS FÓRMULAS SOBRESATURADAS

Mediante la ayuda del supervisor, así como de los operarios de las máquinas de

tintura, se analizaron los colores cuyo agotamiento no es el adecuado, es decir

36

aquellos colores cuyos baños de tintura, una vez finalizado el proceso de tinturado

presentan coloración intensa (se observa visualmente).

Para seleccionar los colores a reformular, a partir de registros de los colores

tinturados diariamente, se realizó una tabla estadística de tres meses, con la

finalidad de establecer los 15 colores de mayor movimiento, de los 75 colores

aproximadamente tinturados de forma mensual.

Los colores seleccionados se sometieron a su respectiva reformulación en el

laboratorio, para lo cual se utilizó el programa del espectrofotómetro Datacolor.

Dicho programa permite determinar los porcentajes requeridos para obtener un

determinado color, para ello es necesario ingresar las curvas de absorbancia

versus concentración, de cada uno de los colorantes a utilizar.

Para la creación de las curvas de absorbancia, se tinturaron muestras de 2,00 g

de hilo, con concentraciones de colorante desde 0,005 % spf hasta el 2,000 %

spf, con cada concentración se realizó la lectura de la absorbancia en el

espectrofotómetro. Dichas curvas se realizaron para cada uno de los colorantes

utilizados en la sección de tintorería de la empresa Delltex Industrial S.A.

Además de ingresar las curvas de absorbancia de los colorantes, se realizó la

medición de la absorbancia correspondiente al color del hilo crudo (antes de

tinturarse) en los diferentes títulos existentes en la empresa, así también como de

los diferentes tipos de tela cruda.

Con los datos ingresados de los colorantes, y de la fibra a tinturarse, se dio

lectura en el espectrofotómetro a los colores a reformularse, el programa

Datacolor calculó los porcentajes de colorantes necesarios para alcanzar los

colores deseados en la tintura de cada fibra. Así por ejemplo, si se quiere formular

un color rojo según una muestra provista por un cliente, se siguen los siguientes

pasos:

! Leer el color a desarrollar como estándar como se muestra en la Figura 2.4.

37

Figura 2.3.Programa Datacolor para elección de la fibra y el color a calcular

! Elegir los colorantes a utilizar como pueden ser en este caso el Amarillo Oro

Apollo GL 200%, Azul Apollo GRL 300% y Rojo Apollo GTL 200%

(catiónicos), como se muestra en la Figura 2.5.

Figura 2.4. Programa Datacolor para la selección de colorantes

! Calcular el porcentaje de colorantes para el color a formular, tal como se

muestra en la Figura 2.6.

Estándar

Material

Color inicial del hilo

Click para dar lectura al estándar

Click para calcular la cantidad decada colorante

38

Figura 2.5. Resultados de los porcentajes de colorante requerido para el color rojoformulado

Ya que el programa no predice con exactitud el porcentaje de colorante, se tinturó

en el laboratorio y se matizó los colores entre cinco y ocho veces, hasta que se

obtuvo el color deseado, el cual se comprobó antes de enviarlo a planta para su

respectiva reproducción.

Las nuevas formulaciones creadas en el laboratorio debían presentar

agotamiento del baño de tintura aceptable, por lo tanto, cuando se tinturó en el

laboratorio se comprobó visualmente que el baño agotado esté clarificado.

Se comparó el costo de las fórmulas antiguas con las nuevas, para verificar la

reducción económica.

2.5. IMPLEMENTACIÓN DE LAS OPCIONES DE MEJORA EN

EL ÁREA DE TINTORERÍA DE LA EMPRESA DELLTEX S.A.

Al comenzar el estudio del presente trabajo se tenía como finalidad la

39

implementación de al menos una de las opciones de mejora, pero con ayuda de la

gerencia de la empresa, se instaló tres de las cuatro opciones de mejora

analizadas.

2.5.1. REDUCCIÓN DEL CONSUMO DE VAPOR EN LAS MÁQUINAS DE

TINTURA DE HILOS

Para eliminar las incrustaciones y reducir así el consumo de vapor se realizó un

lavado ácido de las máquinas; con la contratación de un servicio externo. Una vez

lavadas las máquinas se midió nuevamente las aperturas y cierres de las válvulas

automáticas de vapor, así como flujo de condensado de las OBEM 4 y 5, una

medición en la mañana y otra en la tarde del siguiente día, para constatar la

reducción del consumo de vapor y se comparar con el valor teórico.

Adicionalmente se cambió el ácido acético-oxálico por el ácido cítrico y se analizó

el ahorro en el consumo del mismo desde el mes de octubre del 2010 al mes de

septiembre del 2011. Finalmente se auditó por un año que no se formaran

incrustaciones en las paredes de las máquinas, mediante inspección visual cada

semana.

2.5.2. DISMINUCIÓN DEL STOCK DE COLORANTES SIN MOVIMIENTO

En dicha opción de mejora se enviaron las fórmulas aprobadas de laboratorio a

planta. Se verificó la disminución del stock de colorantes en ocho meses,

mediante registros de las tinturas diarias y una auditoria de la bodega de

colorantes.

2.5.3. DISMINUCIÓN DEL EXCESO DE COLORANTES EN LAS RECETAS DE

LAS FÓRMULAS SOBRESATURADAS

Se enviaron los colores desarrollados del laboratorio a planta, en donde se ratificó

40

el agotamiento de manera visual; y además se evaluó la disminución de exceso

de colorante por un periodo de tres meses mediante los registros que se lleva

diariamente de los colores tinturados.

41

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

3.1. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE TINTURACIÓN DE

HILOS Y TELAS EN LA EMPRESA DELLTEX INDUSTRIAL

S.A.

En la industria textil el proceso de fabricación de acrílico, poliéster, lana y sus

mezclas ya sea en hilo y/o telas tinturadas, consta de varias etapas que comienza

desde la preparación, hilatura, madejado, tintorería, telares (telas), acabados,

devanado, terminando en el empacado.

El presente estudio se enfoca en el área de tinturación, en donde se realizan

diferentes operaciones:

! Tintura de hilos en poliacrilonitrilo (PAN).

! Tintura de tela en: poliéster, poliéster-lana, poliéster-acrílico y acrílico.

En la empresa Delltex Industrial S.A. las máquinas tanto de tintura de hilo y de

tela se encuentran ubicadas según se muestra en la Figura 3.1.

Para el proceso de tinturación de hilo y/o tela, las máquinas disponen de un

intercambiador de calor, tanto para calentar el baño como para enfriarlo, en la

fase de calentamiento ingresa vapor por los tubos y sale condensado y en la

etapa de enfriamiento ingresa agua fría y sale agua caliente; mientras tanto por la

coraza del intercambiador de calor, circula el baño de tinturación.

En la Figura 3.2 se puede observar el esquema del proceso de tinturación en el

cual se tiene como entradas: hilo, tela, agua, colorante, auxiliares, vapor y agua

de enfriamiento; mientras tanto en las salidas se tiene el hilo y la tela tinturada,

agua, colorante que no ingresó a la fibra, auxiliares, condensado y agua de

enfriamiento.

42

Figura 3.1.Disposición de las máquinas de tintura de hilo y tela en el área de tintorería

Figura 3.2. Esquema del proceso de tintura de hilo

43

3.1.1. TINTURA DE HILOS DE POLIACRILO NITRILO (PAN)

El proceso de tinturación de hilos en acrílico comienza con la alimentación de la

materia prima en forma de madejas de 1,2 kg aproximadamente cada una,

completando baños de 65,0 kg, 130,0 kg y 270,0 kg, de diferente título de hilo

dependiendo de la necesidad del cliente. La tintura que se realiza es de tipo

batch, y las máquinas designadas para la tintura de poliacrilonitrilo en hilo son de

nombre Tipo Armario y origen Italiano.

Figura 3.3.Máquinas de tintura de hilo

La empresa dispone de seis máquinas con diferente capacidad, las mismas que

se especifican en la Tabla 3.1.

Tabla 3.1.Capacidad de las máquinas de tintura de hilo

MáquinaCapacidad

[kg]Agua [L]

Relación deBaño

OBEM 165 1 500 1:23

135 3 000 1:22

OBEM 265 1 500 1:23

135 3 000 1:22

OBEM 3 270 7 500 1:36

OBEM 4 270 6 000 1:22

OBEM 5 270 6 000 1:22

OBEM 6 270 6 000 1:22

44

La presión máxima de operación de las máquinas es de 0,8 bar y temperatura

máxima de operación de 108 ºC.

En la Tabla 3.1 se observa que tanto la OBEM 1 y 2 poseen dos capacidades

diferentes, esto se debe a que el equipo permite cargar la mitad del porta material

y la otra mitad es una especie de cajón sellado, así como se muestra en la Figura

3.4.

Figura 3.4.Porta material de madejas reducido a la mitad de su capacidad

En la Figura 3.5 se puede observar un esquema de la máquina de tintura de hilo

en madejas, OBEM; la cual posee dos intercambiadores de calor, los que

permiten que la temperatura sea uniforme en toda la cabina. Además dispone de

un tanque de distribución del colorante y auxiliares, una bomba para la circulación

del baño, la que además cambia de sentido de circulación cada 3 minutos para

evitar madejas manchadas y diferencia de tonos.

En la Figura 3.5 se pueden observar las siguientes partes:

1. Intercambiador de calor. Existen dos intercambiadores de similares

características, con el fin de tener una temperatura homogénea del baño

de tintura.

2. Tanque de distribución del baño. Ingreso de colorante y auxiliares.

3. Bomba de distribución.

4. Cabina de tintura.

5. Tanque de distribución de agua: para enfriamiento y para el baño de

tintura.

45

Figura 3.5.Máquina de tintura en madejas OBEM

La empresa ha designado nombres propios a los hilos dependiendo de su título,

medido como número métrico, así como de sus características, las mismas que

se contemplan en la Tabla 3.2.

El hilo en crudo y de diferente número métrico se tintura en madejas debido a

que posee alto encogimiento, por lo que si se tinturara en conos se obtuviera el

material excesivamente manchado, debido a la disminución de área de contacto

del material con el colorante y también a la falta de espacio para su encogimiento.

En la Tabla 3.2 se puede observar el término número métrico, unidad que

representa la densidad lineal de la fibra e hilos. El número métrico indica el grosor

del hilo y expresa los miles de metros por kilo de cada cabo, es decir el número

métrico o título del hilo es inversamente proporcional al grosor del hilo. Así por

ejemplo: un hilo de número métrico 36, representa que en 1,0 kg de material se

tiene 36 000 m, si fuese de un cabo, pero si fuese de dos cabos se tiene que en

2,0 kg de material posee 36 000 m.

1

1

2

3

45

46

Tabla 3.2.Tipos de hilos producidos en DELLTEX

Material Número métricoNúmero de cabos

DRYTEX ESP HB 36 1

DRALON ESP 29 1

SPORT HB 27 2

NORMAL HB 29 2

DULLB 31 2

* Nota:Para la denotación del hilo se suele escribir el número de cabos, seguido por el Nm,así por ejemplo 1/36, quesignifica hilo de 1 cabo y de 36 Nm.

Los colorantes utilizados en el proceso de tintura son catiónicos, poseen afinidad

por la fibra de poliacrilonitrilo y dependiendo de la casa comercial y las

características del colorante, proporcionan tinturas con excelente solidez al

desgaste por uso y óptimo agotamiento de tintura, es decir que el baño al final de

la tintura es cristalino (Bayer, s.a., p. 19).

El baño de tintura se prepara a 40 ºC, para lo cual se añaden al agua los

compuestos necesarios en el siguiente orden:

! Ácido cítrico hasta alcanzar un pH entre 4,5 y 5,0

! 2,00% de Tinegal (migrador)

! Astragal (retardante)

! 0,21% Avolan (detergente)

! Colorante

Es importante señalar que el porcentaje de colorante así como de auxiliares se

calcula sobre el peso de la fibra (spf). En el baño preparado con los aditivos y

colorantes necesarios, según la receta de tintura y una vez homogeneizado (5

min), se aumenta la temperatura a 1,0 ºC/min hasta 80-85 ºC, y en otro intervalo

con pendiente de 0,5 ºC/min se lleva lentamente el baño hasta los 102,0 ± 0,5 ºC.

47

La duración de la tintura en el intervalo térmico de 102 ºC es de 30 a 45 minutos

en el caso de tonalidades claras y medias; y de 45 a 60 minutos para tonalidades

oscuras. Se puede observar una curva de tintura en la Figura 3.6"

Figura 3.6. Curva para la tintura del poliacrilonitrilo

Al finalizar la tintura se enjuaga el material para no tener problemas de solidez al

lavado y posteriormente se añade suavizante (Sapamina) en el siguiente lavado

para dar el tacto adecuado al material.

3.1.2. TINTURA DE TELA

Para la tintura de tela, la empresa posee cuatro autoclaves de nombre ATYC y

MCS, los mismos que se especifican en la Tabla 3.3.

La alimentación de la tela a los autoclaves se realiza mediante el uso de un

torniquete; la tela ingresa en piezas de 100 m de longitud, lo que corresponde a

una cuerda (sección por donde circula cada pieza de tela dentro del autoclave) así

como se indica en la Figura 3.7. Las máquinas poseen de 1 a 4 cuerdas, lo que

determina la capacidad de las máquinas. A diferencia de la tintura de hilo donde el

0

20

40

60

80

100

120

0 25 50 75 100 125 150 175

Tem

per

atu

ra [

°C]

Tiempo [min]

1,0°C/min

0,5°C/min

30-45min #$% claros-medios

&2,0°C/min

'(&)*+,-..#$% oscuros

48

baño es el que se mueve, en el caso de la tela, tanto el baño como la tela son las

que circulan.

Tabla 3.3.Capacidad de las máquinas de tintura de tela

Máquina Capacidad [m]Presión máxima de

operación [bar]Temperaturamáxima [°C]

ATYC 11 300 5,5 135

MCS 12 300 3,0 143

ATYC 13 300 3,5 135

MCS 14 400 3,0 144

Las máquinas poseen una bomba que permite la circulación del baño, y el

movimiento de la tela se realiza por medio de torniquete. Al igual que las OBEM,

las ATYC y MCS poseen un tanque de distribución del colorante y auxiliares; y de

la misma manera, para el incremento de la temperatura poseen un intercambiador

de calor.

Figura 3.7. Gráfico demostrativo del ingreso de la tela a la autoclave

3.1.2.1. Tintura de tela poliéster

El peso de la tela en poliéster es de 240 g/m2± 2,00%, esta se puede tinturar en

cualquiera de las cuatro máquinas designadas para la tintura de tela, la velocidad

de la tela se regula a 250 m/min y se puede tinturar de 120,0 a 270,0 kg.

Cuerda

49

Una vez alimentada la materia prima, la máquina se llena de agua y se adiciona:


! 2,00% de Tinegal (migrador)

! Astragal (retardante)

! 0,21% Avolan

! 1 g/l de Igualan PES

Una vez homogenizado el baño y controlado el pH, se añade el colorante

necesario de acuerdo al peso de la materia prima y a la receta de tintura.

Figura 3.8.Curva para la tintura de poliéster

Las moléculas del colorante disperso ingresan completamente a la fibra a la

temperatura de 130 °C, por lo que se programa la máquina de manera que suba

la temperatura con un gradiente de 1,0 °C/min hasta los 90 °C y hasta los 130 °C

con una gradiente de 0,5 °C/min, permaneciendo en dicha temperatura por un

periodo de 45 a 50 minutos con la finalidad que se agote completamente el

colorante. Después de terminar el tiempo de agotamiento, el baño se enfría con la

ayuda del intercambiador de calor, en el cual el agua circula por la coraza y el

baño de tintura por los tubos hasta los 80 °C, con lo que se evitan quiebres de la

tela, cuando llega a la temperatura de 80 °C se elimina el baño y se saca la tela

0

20

40

60

80

100

120

140

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250

Tem

per

atu

a [°

C]

Tiempo [min]

1,0°C/min

0,5°C/min

45-50 min&2,0°C/min

50

de la máquina para su centrifugación y su respectivo secado. Se observa la curva

de tintura para la tela en poliéster según la Figura 3.8.

3.1.2.2. Tintura de tela poliéster-lana

La tela a tinturar en mezcla poliéster lana proviene de los telares de la propia

empresa. De acuerdo al tejido y a la mezcla, la empresa ha designado diferentes

nombres para su identificación, como se indica en la Tabla 3.4.

Tabla 3.4.Clasificación de telas poliéster lana

ArtículoComposición

Peso [g/m2]Poliéster [%] Lana [%]

Gabardina Whysper 55±2% 45±2% 214±2%

Gabardina Giorgio 55±2% 45±2% 197±2%

Gabardina Kingston 55±2% 45±2% 197±2%

Gabardina II 80±2% 20±2% 219±2%Delltex Industrial S.A., 2010

Debido al enzimaje que posee la lana, se realiza un lavado previo de la tela a la

temperatura de 60°C por 15 minutos con 1,00 % Avolan (detergente), el baño del

lavado se elimina para comenzar con la tintura.

Tintura de tela poliéster lana 55/45

Para la tintura de poliéster-lana en fondo unido, es decir cuando el poliéster y la

lana deben llegar a la misma tonalidad, se utilizan colorantes especiales

(Forosyn), los que tienen la capacidad de tinturar tanto el poliéster como la lana a

la vez. Para la tintura de dicho género, se alimenta a la máquina de tintura, la tela,

y se regula la velocidad de circulación de la tela a 250 m/min.

En el baño de tintura se adiciona:

51


! 1 g/L de Liocol (Igualante)

! 1 g/L de Dilatina Poe (carrier)

! 2 g/L de Persoftal (antiquiebre)

Se homogeniza el baño y se controla que el pH se encuentre entre 5,0 y 5,5, para

adicionar el colorante Forosyn, de acuerdo al peso de la materia prima y a la

receta de tintura. El proceso comienza mediante el incremento de la temperatura

del baño de tintura, con un gradiente de 1,0 °C/min hasta los 90°C y luego se

incrementa con un gradiente de 0,5 °C/min hasta la temperatura de 106°C, en

donde permanece por 45 minutos. La adición de carrier reemplaza el aumento de

temperatura necesario para el poliéster, ayudando a que se hinche la fibra y que

el colorante ingrese con facilidad. Terminado el tiempo de agotamiento se enfría

el baño hasta 80°C y se saca la tela de la máquina para su centrifugación y

posterior secado.

Tintura de tela poliéster lana 80/20

La tintura de poliéster lana 80/20 se realiza con colorantes dispersos para el

poliéster y con colorantes reactivos para la lana. Se carga la tela a la máquina de

tintura y se regula la velocidad de la tela a 250 m/min.

Se adiciona al baño de tintura:


! 1 g/L de LIocol (igualante)

! 1 g/L de Dilatina Poe (carrier)

! 2 g/L de Persoftal (antiquiebre)

Una vez homogenizado el baño se mide el pH de manera que se encuentre en el

rango establecido (4,5 y 5,0) y se adicionan los colorantes dispersos y reactivos.

El proceso de tintura es similar al de la tintura de poliéster lana 55/45.

52

Tintura de tela poliéster lana con efecto jaspeado

Para tinturar tela poliéster lana con porcentaje de mezcla 55/45 ó 80/20 con efecto

jaspeado, se tintura solo el poliéster con colorantes dispersos o solo la lana con

colorantes reactivos; de acuerdo al jaspeado que desee el cliente.

Cuando se tintura solo la lana se adiciona al baño de tintura:


! 1 g/L de LIocol

! 2 g/L de Persoftal

! Colorante Reactivo

La curva de tintura es similar a la tintura de poliéster lana 55/45, diferenciándose

en la temperatura de agotamiento, la que es de 98°C, en la que permanece el

baño por 45 minutos.

Cuando se tintura solo el poliéster se adiciona al baño de tintura:


! 1 g/L de Dilatina Poe

! 2 g/L de Persoftal

! Colorante Disperso

En este caso, en la curva de tintura se tiene una temperatura de agotamiento de

106°C, permaneciendo el baño a ésta temperatura por 45 minutos.

3.1.2.3. Tinturación de tela poliéster acrílico

Para la tintura de tela poliéster acrílico la fábrica trabaja con una mezcla del 65 %

poliéster y del 35 % acrílico, se tiene dos tipos de tela que se diferencian por el

tejido así como por el peso; las cuales se indican en la Tabla 3.5.

53

Tabla 3.5. Clasificación de telas poliéster acrílico

ArtículoComposición Peso

[gr/m2]Trama

[hilos/cm]Urdido

[hilos/cm]Poliéster [%] Acrílico [%]

3001 65±2% 35±2% 206±2% 21 24,0

Polykent 65±2% 35±2% 178 / 2% 18 18,9Delltex Industrial S.A., 2010

La tela 3001 se diferencia del Polykent por el tipo de tejido, es decir por la

cantidad de hilos que se tiene por centímetro en el urdido que se denomina al

largo de la tela, y en la trama que es el ancho. El tipo de tejido en Polykent es un

tafetán y en el 3001 es una sarga.

Existe un proceso previo a la tintura, el que consiste en el ingreso de la tela al

autoclave, para realizar un lavado con 1,00 % de Avolan a 60 °C por 15 minutos,

con la finalidad de eliminar el enzimaje de la tela, luego se realiza la termofijación

de la tela, proceso que consiste en someter a la tela a 180 ºC por 30 segundos en

la máquina llamada rama, con lo que se establece la estabilidad dimensional de la

tela y el porcentaje de encogimiento.

Para el proceso de tintura se prepara el baño entre 40 a 50ºC, ingresa la tela

termofijada y los aditivos necesarios en el siguiente orden:


! 1 g/L de Dilatina Poe

! 1 g/L de Liogeno

! Colorante disperso

! Colorante catiónico

Cuando se tinturan las dos fibras, se añaden primero los colorantes de acrílico, se

espera que se adhieran a la fibra por 15 minutos a 60 °C, para en un siguiente

paso añadir los colorantes dispersos de poliéster y subir la temperatura con un

gradiente de 1,0 ºC/min hasta 90 ºC. En un segundo intervalo se sube la

temperatura hasta 110 ºC con un gradiente de 0,3 ºC/min a 0,5 °C/min. Se utiliza

54

Dilatina POE como carrier, lo que ayuda a tinturar la fibra poliéster, ya que

compensa el no tinturar a 130 °C. Una vez terminado el tiempo de agotamiento se

enfría el baño hasta los 80°C, sin contacto directo con agua fría, con el fin de

evitar quiebres en la tela.

Tratamiento posterior: Para mejorar el nivel de solidez, especialmente en húmedo,

se efectúa un lavado con hidrosulfito de sodio y carbonato de sodio por 15

minutos a 65ºC.

Para un efecto jaspeado se tintura ya sea solo la parte acrílica o la parte poliéster.

Si solo se tintura la parte acrílica se hace de manera similar a la que se tinturan

los hilos, diferenciándose por la adición de Persoftal (antiquiebre), y se elimina la

adición de retardante y migrador, ya que el poliéster actúa como retardante.

Cuando se tintura solo la parte poliéster, el proceso es similar a la tintura de

poliéster-acrílico, tan solo se elimina la adición de Liogeno que es el igualante de

la fibra acrílica.

3.1.2.4. Tintura de tela acrílica

La tintura de tela acrílica es similar a la tintura del hilo, diferenciándose en que la

tintura de la tela, tanto el baño como la tela se movilizan. Además, debido a la

movilidad de la tela, esta puede quebrarse para lo cual se utiliza un agente

antiquiebre, un auxiliar que permite que no se dé este inconveniente y que la tela

circule con facilidad dentro del baño, el mismo que se denomina PERSOFTAL. Se

elimina en este proceso la adición del retardante (Astragal).

3.2. AISLAMIENTO DE LA TUBERÍA DE LA LÍNEA DE VAPOR

Y CONDENSADO

La empresa Delltex Industrial S.A posee tres calderos, que operan

55

simultáneamente, para la generación de vapor y posterior distribución a las áreas

de estampación, hilatura y tintorería. El estudio se realizó en la sección de

tintorería, por lo tanto el análisis para el aislamiento de la tubería comprende tanto

la línea de vapor desde el ingreso a la sección de tintorería hasta la alimentación

a las respectivas máquinas, como la línea de condensado que va desde la salida

de las máquinas hasta el tanque de almacenamiento de condensado. El proceso

de tinturación se realiza diariamente en un promedio de 18 horas, en dos turnos

de trabajo, 264 días al año, razón por la cual es importante su estudio para la

minimización de pérdidas energéticas, además de brindar un mejor ambiente de

trabajo para los obreros, debido a la disminución de la temperatura ambiental de

trabajo y de la temperatura de pared de las tuberías con lo que se evita

accidentes dentro del área como son quemaduras en brazos y manos.

3.2.1. EVALUACIÓN TÉCNICA

Para el cálculo de las pérdidas energéticas tanto en la línea de vapor como la de

condensado en el área de tintorería, se consideró las pérdidas ocasionadas por

convección como por radiación al medio ambiente. Se tiene como resultado que el

calor total perdido en el proceso de tinturación de hilo y tela es de 25 082,15 W en

la línea de vapor y de 10 987,19W en la línea de condensado como se indica en

la Tabla 3.6.

Tabla 3.6. Calor total perdido en la línea de vapor y condensado

Calor Total [W]

Línea de vapor 25 082,15

Línea de condensado 10 987,19

Para el cálculo del calor perdido por convección y radiación se consideró como

temperatura de pared de la tubería de vapor y condensado de cada una de las

máquinas, al promedio de las temperaturas medidas con la pistola de infrarrojo

para cada una de las máquinas, un ejemplo se puede observar en el Anexo II, en

la Tabla AII.2.

56

Se consideró también la temperatura de pared constante a lo largo de la tubería,

debido a que no varía significativamente, lo que se refleja en una variación

máxima de 10 °C, ya que la longitud de la tubería, tanto en la línea de vapor como

de condensado, no es extensa.

La línea de vapor y de condensado se encuentran conectadas por el

intercambiador de calor de cada una de las máquinas de tintura. El vapor ingresa

al intercambiador de calor con la finalidad de transferir su energía hacia el baño

de tintura, una vez transferido el calor necesario, se produce un cambio de estado

de vapor a líquido, saliendo éste como condensado.

En la máquina OBEM 1 existe tubería en la línea de vapor que se encuentra

aislada, por lo cual se procedió a verificar el estado del aislante, para ello, se

calculó el calor perdido que resultó igual a 163,63 W; lo que en relación al calor

total perdido de la OBEM 1, el que se muestra en la Tabla 3.7, representa un

5,87 %, por lo que se comprueba que el aislamiento se encuentra en buenas

condiciones.

Tabla 3.7.Calor total perdido en la línea de vapor de las máquinas de tintura de hilo

Máquina Calor Total [W] Longitud [m]Diámetro

nominal [pulg]Temperatura de

pared [K]

OBEM 1 2 787,43 7,33 2,00 431,80

OBEM 2 3 990,46 10,20 2,00 431,80

OBEM 3 2 923,30 9,02 1,50 434,80

OBEM 4 1 619,72 5,09 1,50 435,90

OBEM 5 3 863,21 8,82 2,00 428,80

OBEM 6 3 485,53 8,81 2,00 433,30

Total 18 669,65

La Tabla 3.7 indica las pérdidas calóricas de la línea de vapor de las máquinas

de tintura de hilo, de marca OBEM; mientras que la Tabla 3.8 las pérdidas

calóricas de la línea de condensado.

En la Tabla 3.8 para la OBEM 2 se tiene un solo valor de temperatura de pared

57

para los diferentes diámetros nominales, esto se debe a que al realizarse las

mediciones no existe una variación significativa.

Tabla 3.8.Calor total perdido en la línea de condensado de las máquinas de tintura de hilo

Máquina Calor Total [W]Longitud

[m]Diámetro

nominal [pulg]Temperaturade pared [K]

OBEM 1 1 094,93 11,38 1,5 352,37

OBEM 2 1 366,143,88 2,0

370,855,25 1,5

OBEM 3 615,72 4,15 1,5 376,36

OBEM 4 438,94 5,4 1,5 347,08

OBEM 5 572,05 4,73 1,5 366,08

OBEM 6 1 157,77 8,81 1,5 368,24

Tubería retorno 3 643,77 61,8 2,0

Total 8 889,33

Analizando las Tablas 3.7 y 3.8 se tiene que las pérdidas calóricas de la tubería

de condensado son menores, debido a que el condensado transfiere al medio

ambiente solo calor sensible, mientras que el vapor, por ser sobrecalentado

transfiere al medio ambiente y al baño de tintura calor sensible y calor latente, no

por esto es innecesario el estudio de la perdidas energéticas de la tubería de

condensado.

Tabla 3.9.Calor total perdido en la línea de vapor en las máquinas de tintura de tela

MáquinaCalor Total

[W]Longitud

[m]Calor Total/m

[W/m]Diámetro


pared [K]

ATYC 11 aislada 141,57 3,40 41,6 1,50 325,23

ATYC 11 313,62 2,00 156,8 0,50 430,00

ATYC 12 aislado 341,74 6,90 49,5 1,50 327,86

ATYC 12 340,22 2,80 121,5 0,50 415,76

ATYC 13 2 494,02 9,60 259,8 1,25 420,43

ATYC 13 1 739,72 9,60 181,2 1,50 383,73

ATYC 14 aislada 284,93 3,20 89,0 2,00 338,42

ATYC 14 1 142,21 4,10 278,6 2,00 400,43

ATYC 14 382,71 2,10 182,2 0,75 433,48

TOTAL 7 180,74

58

En la Tabla 3.9 y Tabla 3.10 se presenta el calor perdido de las máquinas de

tintura de tela, tanto en la tubería aislada como en la desnuda, con la finalidad de

analizar si es necesario el cambio de aislante para la disminución de la pérdida

energética hacia el medio ambiente.

En la línea de vapor de las máquinas de tintura de tela, el calor perdido en la

tubería de vapor equivale a 7 180,74 W, además se observa que el calor por

longitud, en la tubería aislada es menor en un 70,00 % comparada con la tubería

de la misma máquina aislada.

En la línea de condensado como se muestra en la Tabla 3.10 el calor perdido de

la tubería aislada equivale a 207,33 W, lo que significa el 9,00 % del calor total

perdido.

Tabla 3.10.Calor total perdido en la línea de condensado en las máquinas de tintura de tela

MáquinaCalor

Total [W]Longitud

[m]Calor Total

[W/m]Diámetro


pared [K]

ATYC 11 aislada 13,57 4,55 2,98 1,50 302,78

ATYC 12 aislada 193,76 7,15 27,10 1,50 318,45

ATYC 13 909,17 14,45 62,92 1,50 337,67

ATYC 14 1 188,69 7,65 155,38 2,00 364,58

TOTAL 2 305,19

Del análisis de las tuberías aisladas tanto en la línea de vapor como la de

condensado de las máquinas de tintura de tela, se tiene que el calor perdido

representa un 10,00 %, siendo la máxima temperatura de pared registrada de

338 K, por lo que el presente estudio abarcará el aislamiento de las tuberías

desnudas, y de gerencia dependerá el cambio del aislante si creyera conveniente.

Se tiene según la Tabla 3.11 y Tabla 3.12, las pérdidas calóricas en las líneas de

vapor y condensado de las máquinas de tintura de tela que no se encuentran

aisladas, y son consideradas para la reducción en el consumo de búnker y para la

mejora en el ambiente de trabajo de la sección.

59

Tabla 3.11. Calor total perdido en la línea de vapor para las máquinas de tintura de tela

Máquina Calor Total [W]

ATYC 11 313,62

ATYC 12 340,22

ATYC 13 4 233,74

ATYC 14 1 524,92

TOTAL 6 412,50

Tabla 3.12. Calor total perdido en la línea de condensado de las máquinas de tintura detela

Máquina Calor Total [W]

ATYC 13 909,17

ATYC 14 1 188,69

TOTAL 2 097,86

Análisis del espesor y cantidad del aislante

Para el análisis del aislamiento más adecuado así como el espesor óptimo del

aislante, es importante conocer el funcionamiento del aislante, así como las

características que se deben evaluar, lo mismo que se puede observar en la

revisión bibliográfica en el ítem 1.3.

Para el aislamiento de la tubería tanto de la línea de vapor como la de

condensado de la empresa Delltex Industrial S.A se eligió vidrio celular o más

conocido como Lana de vidrio, ya que es un material completamente inorgánico,

no absorbe líquidos ni vapores, incombustible, su instalación es rápida,

completamente no tóxica, y poseen un coeficiente de conductividad térmica bajo.

Se cotizó el costo del aislante de material de lana de vidrio, más conocido por el

nombre de cañuelas, siendo el comerciante LA LLAVE el que ofertó el mejor

precio con un menor coeficiente de conductividad térmica, siendo este equivalente

a 0,035 W/K.m. Los cálculos correspondientes se detallan en el ANEXO III para el

aislamiento de la tubería de la línea de vapor y condensado, el mismo que tiene

60

una vida útil de 4 años. Mediante cálculos se obtiene que son necesarias 223

cañuelas, las mismas que tienen un costo de 1 476,95 USD.

En la Tabla 3.13 se observa de manera resumida la cantidad y el costo del

aislamiento, de acuerdo al diámetro nominal de la tubería.

Tabla 3.13. Cantidad y costo total del aislante para la tubería

Diámetro 2,00 [pulg] 1,50 [pulg] 1,25 [pulg] 0,50 [pulg] Total

Cañuelas totales [unidades] 123,00 85,00 10,00 5,00 223,00

Precio unitario [USD] 7,15 6,10 5,81 4,18 N.A

Precio total [USD] 879,45 518,50 58,10 20,90 1476,95

En la Tabla 3.14 se indica la cantidad de calor ahorrado con el aislamiento de la

tubería de la línea de vapor y condensado, el mismo que representa un 83,00 %

de ahorro en relación al calor total perdido (36 069,34 W); así también se

concluye que en menos de un año, el dinero invertido será reembolsado, y los

consecuentes 3 años se tendrá un ahorro tanto económico como en Búnker.

Tabla 3.14. Ahorro de calor y dinero con el aislamiento de la tubería

Calor ahorrado [W] Búnker ahorrado[gal/año] Ahorro [USD/año]

Línea de vapor OBEM 16 681,77 1 859,50 1 179,41

Línea de condensado OBEM 7 498,39 835,84 530,14

Línea de vapor ATYC 5 655,31 630,39 399,83

Línea de condensado ATYC 1 844,33 205,59 130,39

Total 31 679,79 3 531,32 2 239,77

Conjuntamente con el calor ahorrado con la instalación del aislante en la tubería

de la línea de vapor y condensado, se mejorarán considerablemente las

condiciones de trabajo, ya que de esta manera se disminuyen los riesgos de

quemaduras debido a que se registran temperaturas de pared en la línea de vapor

de aproximadamente 150 °C y en la línea de condensado de 90 °C; de igual

manera se vería disminuida la fatiga del obrero por la cantidad de calor recibido

por convección y radiación.

61

3.2.2. EVALUACIÓN ECONÓMICA

Los criterios que se tomaron en cuenta para la evaluación económica son:

! Valor actual neto (VAN)

! Tasa interna de retorno (TIR)

! Beneficio para la empresa

! Período de recuperación del capital invertido.

Como se observa en la Tabla 3.15, se considera como única inversión el costo del

aislante, ya que su instalación puede realizarse con el personal de mantenimiento

de la empresa en un período en el cual no se utilice vapor. Con la información se

realizó el flujo de fondos de la opción de mejora como se muestra en la Tabla

3.16.

Tabla 3.15. Datos necesarios para el análisis económico de la opción de mejoraaislamiento de tubería

Indicador Valor

Tasa de inflación vigente* 4,77%

Tasa activa referencial* 8,17%

Tasa pasiva referencial* 4,53%

Vida útil de opción de mejora 4 años

Inversión 1 476,95

Flujo generado por la mejora (USD/año) 2 239,77*Banco Central del Ecuador, Noviembre 2012

Tabla 3.16. Flujo de fondos generados por la opción de mejora, aislamiento de tubería

Año de Operación 0 1 2 3 4

Ingresos [USD] --- 2 239,77 2 239,77 2 239,77 2 239,77

Egresos [USD] -1 476,95 0,00 0,00 0,00 0,00

Flujo neto [USD] -1 476,95 2 239,77 2 239,77 2 239,77 2 239,77

El flujo de fondos generado permite calcular los criterios financieros como VAN,

TIR, periodo de recuperación de la inversión y rédito económico como se muestra

62

en la Tabla 3.17, para evaluar la opción de mejora.

Tabla 3.17. Criterios Financieros. Aislamiento de tubería

Indicador Valor

Valor actual neto (VAN) 5 913,47

Tasa interna de retorno (TIR) 147,70%

Período de recuperación de la inversión 9 meses

Rédito económico [USD/4años] 5 913,47

La Tabla 3.17 indica que el valor actual neto (VAN) es positivo, mayor al 100,00%,

lo que significa que el capital es recuperable, además es mayor al de la inversión

por lo que representa un beneficio significativo para la empresa. El período de

recuperación de la inversión se da a los nueve meses lo que significa que el

retorno es a corto plazo.

El beneficio económico es considerable ya que representa un ahorro de

3 531,32 gal búnker/año, lo que equivale a 2 239,77 USD/año, como se observa

en la Tabla 3.14.

3.2.3. EVALUACIÓN AMBIENTAL

La implementación de la mejora permite la disminución del consumo de búnker

como indica la Tabla 3.14, consecuentemente se reduce la emisión de gases

tóxicos y partículas sólidas en suspensión, que causan efectos perjudiciales sobre

la salud de seres vivos. Se tiene entonces los kg de CO2 no emitido será:

17

8)

7)

1) 1

7

! 18

Según el Anexo VII se tiene que un kilogramo de vapor cuesta 0,0016 USD, por lo

63

que se tendría un ahorro en vapor y agua de:

, &,&1&98

)&

:1::&;! & <,9 =&>1=9

8

Debido a que los kg de vapor van a ser los mismos que los kg de agua que

ingresan al caldero se tiene:

& <,9 =&>1=98

)&

& :::! & <,91=,

8

3.3. REDUCCIÓN DEL CONSUMO DE VAPOR EN LAS

MÁQUINAS DE TINTURA

El análisis para la reducción del consumo de vapor se realizó en las máquinas de

tintura de hilo de tipo armario llamadas OBEM, ya que estas se encontraban con

incrustaciones en sus paredes e intercambiadores de calor.

3.3.1. EVALUACIÓN TÉCNICA ANTES DE IMPLEMENTAR LA MEJORA

El estudio para la reducción de las incrustaciones es de vital importancia ya que

estas afectan directamente en el funcionamiento de los equipos y en la

disminución de la transferencia de calor, ya que las incrustaciones intervienen

como aislantes por su baja conductividad térmica.

Además, a medida que ocurre la deposición de las incrustaciones tanto en las

paredes de la cabina de la máquina, como en los porta materiales (lugar donde se

carga las madejas a tinturar), la sección transversal de los orificios por donde

circula el baño de tintura se ve reducida. En el intercambiador, el baño de tintura

circula por el lado de la coraza, las incrustaciones por lo tanto se encuentran

presentes en las paredes de la coraza y en la superficie de los tubos del

intercambiador, lo que involucra un aumento en el consumo de energía.

64

A inicios del año 2011 los obreros se dispusieron a limpiar las máquinas, para

eliminar las incrustaciones que se tenía en los porta materiales, las mismas que

eran de 2 a 3 milímetros de espesor; para lo cual los trabajadores utilizaron

espátula por la dureza de las incrustaciones, lo que ocasionaba daños en el acero

inoxidable de las máquinas, disminuyendo la vida útil de las mismas.

Una vez señaladas las propiedades de cada ácido en la Tabla 2.2, se eligió como

sustitución para el ácido acético oxálico al ácido cítrico, ya que es el menos

peligroso para la seguridad de los trabajadores, además de no causar

contaminación a la vida acuática; siendo un ácido no corrosivo y que no forma

precipitaciones con el agua de pozo utilizada, no se tendría ningún problema; ni

disminución de la eficiencia, de la máquina de tintura y su intercambiador de calor,

por efecto de la deposición de oxalatos en su paredes como sucedía con el ácido

acético-oxálico. Adicionalmente se tiene como ventaja que al usar ácido cítrico la

manipulación de este es más fácil debido a que es granulado, tal como consta en

su ficha técnica, la cual se observa en el Anexo IX.

Se escogió entonces como cambio para la mezcla de ácido acético-oxálico el

ácido cítrico, se procedió al cálculo de la cantidad de ácido cítrico para alcanzar el

pH entre 4,5 y 5,0 mediante un ensayo en un litro, midiendo el pH mediante el uso

de un pHmetro en cada adición de 0,05 g.

Se determinó que para alcanzar el pH entre 4,5 y 5,0 se requiere 0,4 g/L de ácido

cítrico, entonces aproximadamente en un mes promedio de producción de

85 000 kg de hilo se consume:

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)& 8

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& 8!=99 99919;

!=9919;

Entonces el consumo de ácido cítrico en un año sería:

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& 8!@ :;;1;=

8

65

Tabla 3.18. Análisis del consumo y ahorro por el cambio de ácido

Descripción Ácido Acético-Oxálico Ácido Cítrico

Consumo [kg/año] 11158,67 9066,67

Costo [USD/kg] 1,10 1,30

Costo [USD/año] 12274,54 11786,67

Ahorro [USD/año] 487,87

En la Tabla 3.18 se tiene el análisis del cambio de ácido. Además de eliminar el

problema de las incrustaciones con el uso del ácido cítrico, se tiene la ventaja de

la reducción en el consumo de ácido, como se puede observar en la Tabla 3.18;

teniendo un ahorro de 487,87 USD/año.

Al mismo tiempo del cambio de ácido; se cotizó el lavado ácido de cada una de

las seis máquinas, similar al que se realiza a los calderos para la eliminación de

las incrustaciones. La cotización se realizó con la misma empresa que realiza el

lavado de los calderos. El costo del lavado de las OBEM se detalla en la Tabla

3.19. El lavado de la máquina comienza con la adición del ácido clorhídrico y

ácido fosfórico al tanque de distribución para subir la temperatura hasta los 70 °C,

permaneciendo en la misma alrededor de cuatro horas, posteriormente se realiza

un lavado y se adiciona el neutralizante, cuya composición no se conoce por

confidencialidad de la empresa contratada, subiendo nuevamente la temperatura

hasta 70 °C, donde permanece por alrededor de una hora; el neutralizante ayuda

a que los restos de ácido que podrían quedar se eliminen, con el fin de evitar

daños mecánicos en la máquina por corrosión.

Tabla 3.19.Costo del lavado para una máquina de 270 kg de capacidad

Ítem Cantidad [kg] P.Unitario [USD] P.Total [USD]

Ácido Clorhídrico 300 2,08 624,00

Ácido Fosfórico 30 9,46 283,80

Neutralizante 150 1,20 180,00

Subtotal 1 087,80

+12% iva 130,54

Total 1 218,34

66

Los intercambiadores de calor que posee el área de tintorería son de tubos y

coraza, donde por el interior de los tubos circula vapor, y por la coraza circula el

baño de tintura, por lo que las incrustaciones se producían en la parte exterior de

los tubos.

Los orificios por donde circula el baño de tintura dentro de la cabina son de un

diámetro de 6 milímetros, son pequeños ya que actúan como duchas con la

finalidad de disminuir el volumen muerto dentro de la cabina, asegurándose así la

disminución de baños manchados. Se puede observar según la Figura 3.9 que los

orificios del baño de tintura son similares tanto en el techo como en la parte baja

de la cabina.

Figura 3.9. Cabina de la máquina OBEM 6 y orificios por donde circula el baño

Las incrustaciones por lo tanto ocasionan que el volumen muerto dentro de la

máquina aumente, debido a que el diámetro de los orificios se ve disminuido por

la precipitación de oxalato de calcio.

Se espera que con la eliminación de las incrustaciones de las máquinas con el

lavado ácido y la sustitución del ácido acético-oxálico, se elimine la posibilidad de

67

obstrucción de la circulación del baño de tintura y posterior sobrepresión, lo que

representa un peligro para las personas que trabajan en el área, además se

aumentaría la vida útil de la máquina ya que se suprimiría la limpieza con

espátula, y el daño al acero inoxidable.

Para calcular el porcentaje de ahorro de vapor si se procediera a la

implementación de mejora, se calculó el coeficiente global de transferencia de

calor (U, W/m2.K) y el coeficiente global de transferencia de calor cuando el

intercambiador está sucio (Uf, W/m2.K); ya que este término varía en la ecuación

de transferencia de calor en un intercambiador, así (Mills, 1995, p. 763):

! ) ) ) [3.1]

Dónde:

LMTD: Temperatura media logarítmica.

A: Área de radiación.

U: Coeficiente global de transferencia de calor.

FT: Factor de traspaso.

Tabla 3.20. Coeficientes globales de transferencia de calor tanto sucio como limpio delintercambiador de calor

Coeficiente Global

U [W/m2.K] 138,75

Uf [W/m2.K] 135,46

Los cálculos correspondientes de U y Uf se los puede observar en el ANEXO V.

En la Tabla 3.20 se puede observar los coeficientes de transferencia de calor

limpio y sucio, con lo que se puede calcular la reducción en el consumo de vapor.

Relacionando los coeficientes de transferencia de calor sucio y limpio, como se

muestra en la Ecuación 3.2, se tiene una reducción en el consumo de vapor de

2,37 %, así según la Tabla 3.21 el análisis del ahorro en el consumo de vapor, se

refleja en la reducción del consumo de fuel oil y agua.

68

& # ) &:: ! A[3.2]

& #&<91?;

B

C,D E

&<>1=9B

C,D E

) &:: ! ,1<= (

Para el cálculo del consumo de vapor se tomaron los tiempos de apertura y cierre

de la válvula de vapor, además de la cantidad de condensado. Todo se detalla en

el ANEXO V.

Tabla 3.21. Ahorro en vapor esperado con la eliminación de incrustaciones de lasmáquinas de tintura de hilo

Parámetro Valor

Consumo [kg vapor/año] 4 500 632,52

Ahorro de vapor [%] 2,37

Ahorrado [kg vapor/año] 106 664,99

Ahorro [gal búnker/año] 274,03


Ahorro [L agua/año] 110 168,34

3.3.2. EVALUACIÓN ECONÓMICA ANTES DE IMPLEMENTAR LA MEJORA

Para el análisis económico se utilizaron los datos de las tasas de interés de la

Tabla 3.15 que se obtuvo de la fuente del Banco Central del Ecuador.

Para definir el período del flujo económico, se tiene que el uso del ácido acético-

oxálico se dio desde abril del 2008 y se programó un lavado para abril del 2011, si

se siguiera utilizando el ácido en mención, se tendría un gasto de 6 091,70 USD

cada tres años por las seis máquinas de tintura; pero con la implementación de

mejora del cambio de ácido, esto significa ahorro para la empresa.

El mantenimiento de las máquinas de tintura de hilo usualmente se realiza cada

69

año, y según las normas NIF (Normas de Información Financiera) se amortiza las

máquinas para 20 años. El flujo económico se lo realizará entonces para 20 años,

lo que se puede observar en Tabla 3.22.

En la Tabla 3.22, los egresos están representados por el costo del lavado de las

máquinas para la eliminación de las incrustaciones; mientras que los ingresos se

representan por el ahorro en el consumo de ácido y el consumo de fuel oil.

Tabla 3.22. Flujo económico generado por la opción de mejora

Año de Operación Ingresos [USD] Egresos [USD] Flujo neto [USD]

0 -6 091,70 -6 091,70

1 661,67 0,00 661,67

2 661,67 0,00 661,67

3 661,67 0,00 661,67

4 661,67 0,00 661,67

5 661,67 0,00 661,67

6 661,67 0,00 661,67

7 661,67 0,00 661,67

8 661,67 0,00 661,67

9 661,67 0,00 661,67

10 661,67 0,00 661,67

11 661,67 0,00 661,67

12 661,67 0,00 661,67

13 661,67 0,00 661,67

14 661,67 0,00 661,67

15 661,67 0,00 661,67

16 661,67 0,00 661,67

17 661,67 0,00 661,67

18 661,67 0,00 661,67

19 661,67 0,00 661,67

20 661,67 0,00 661,67

Al analizar la Tabla 3.23 se observa que la inversión para la opción de mejora,

tiene un rédito económico a largo plazo, pero además tiene beneficios técnicos

70

muy importantes.

Tabla 3.23. Criterios económicos para la evaluación de la opción de mejora (reducción delconsumo de vapor en las máquinas de tintura)

Indicador Valor

Valor actual neto (VAN) 323,31


Período de recuperación de la inversión 18 años

Rédito económico [USD/20 años] 323,31

En la Tabla 3.23 se observa que el valor actual neto (VAN) es positivo lo que

representa que la inversión es recuperable, además se tiene una tasa interna de

retorno del 8,88 % lo que indica que la opción de mejora es aceptable, mientras

que el periodo de recuperación señala que es una opción de mejora cuyo rédito

económico es a largo plazo.

3.3.3. EVALUACIÓN AMBIENTAL ANTES DE IMPLEMENTAR LA MEJORA

La implementación de la mejora permite la disminución del consumo de Fuel Oil,

como se indica en la evaluación técnica, consecuentemente se reduce la emisión

de gases tóxicos como el CO2 el que se ve reducido en 2 849,99 kg CO2/año y

partículas sólidas en suspensión, que causan efectos perjudiciales sobre el medio

ambiente.

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7

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La mejora permite la reducción del consumo de ácido con lo que se reduce la

contaminación en el agua, adicionalmente se disminuye los riesgos para el

trabajador por su manipulación; ya que tal como se puede observar en el Anexo

IX el ácido cítrico no es tóxico en peces y se lo utiliza con fines bactericidas. Una

71

de las mayores ventajas ambientales es la reducción en el consumo del recurso

agua de 110 168,34 litros por año.

3.3.4. IMPLEMENTACIÓN DE LA MEJORA, REDUCCIÓN DEL CONSUMO

DE VAPOR EN LAS MÁQUINAS DE TINTURA DE HILO

El beneficio de la opción de mejora no solo se ve reflejado en la reducción del

consumo de vapor, sino además en una transferencia de calor al baño de manera

uniforme y más efectiva, lo que desencadena en una reducción del porcentaje de

baños manchados, los cuales al ser reprocesados incrementan el consumo de

agua y productos auxiliares, y ya que se debe incrementar nuevamente la

temperatura también se incrementa el consumo de búnker y vapor.

Según la Tabla 3.24, con la opción de mejora se logró reducir el consumo de

vapor en 1,90 %, un valor inferior al que se calculó de manera teórica; esto se

debe a que las incrustaciones no son uniformes y en ciertos tramos de la tubería

del intercambiador de calor casi no existe incrustación.

Tabla 3.24. Ahorro en consumo de vapor, búnker y agua

Parámetro Valor

Consumo [kg vapor/año] 4 500 632,52

Ahorro [%] 1,90


Ahorro [gal búnker/año] 220,07

Ahorro [usd/año] 139,58


Para la confirmación de la reducción del consumo de vapor se midieron los

tiempos de apertura y cierre de las válvulas automáticas de vapor, además de la

cantidad de condensado después de lavar las máquinas, estos valores se

muestran en el ANEXO V y VII. Debido a que la transferencia de calor se la

realiza de manera más efectiva al eliminar las incrustaciones, se tiene una

72

reducción en el consumo de vapor saturado, tal como se observa en la Tabla

3.24, así como la reducción en el consumo de fuel oil y sobretodo en el recurso

agua. Realizando el análisis económico se tiene el flujo de caja como se muestra

en la Tabla 3.25.

Tabla 3.25. Flujo económico generado por la opción de mejora

Año de Operación Ingresos [USD] Egresos [USD] Flujo neto [USD]

0 -6 091,70 -6 091,70

1 627,45 0,00 627,45

2 627,45 0,00 627,45

3 627,45 0,00 627,45

4 627,45 0,00 627,45

5 627,45 0,00 627,45

6 627,45 0,00 627,45

7 627,45 0,00 627,45

8 627,45 0,00 627,45

9 627,45 0,00 627,45

10 627,45 0,00 627,45

11 627,45 0,00 627,45

12 627,45 0,00 627,45

13 627,45 0,00 627,45

14 627,45 0,00 627,45

15 627,45 0,00 627,45

16 627,45 0,00 627,45

17 627,45 0,00 627,45

18 627,45 0,00 627,45

19 627,45 0,00 627,45

20 627,45 0,00 627,45

Los ingresos de la Tabla 3.26 se ven representados por el ahorro en el consumo

del ácido que se encuentran detallados en el Anexo IV y el ahorro en el consumo

de fuel oil. Se puede observar que tanto la Tabla 3.24, Tabla 3.25 y la Tabla 3.26

tienen una ligera diferencia con el análisis teórico presentado en 3.4.1 y 3.4.2,

existiendo una desviación de 19,00 %, ratificando que se alcanzó lo esperado con

73

la opción de mejora.

Tabla 3.26. Criterios económicos para la evaluación de la opción de mejora (reducción delconsumo de vapor en las máquinas de tintura).

Indicador Valor

Valor actual neto (VAN) -8,46



Rédito económico [USD/20años] -8,46

Si bien la opción de mejora no tiene beneficios económicos, si tiene beneficios

ambientales, así una reducción en el consumo del recurso agua de 88 474,61

litros por año y la disminución de emisiones de CO2 en 2 288 kg CO2/año.

3.4. DISMINUCIÓN DEL STOCK DE COLORANTES SIN

MOVIMIENTOS EN BODEGA

La disminución de colorantes se centra en el análisis de colorantes dispersos,

reactivos y catiónicos, que no han tenido movimiento por más 130 días para su

consumo y/o venta.


Para analizar los colorantes sin movimiento en bodega, se realizó un inventario

en el que se puede observar los días que se encuentran en stock y la cantidad

disponible como se muestra en la Tabla 3.27.

74

Tabla 3.27. Colorantes sin consumo del área de tintorería.

Descripción ítem Cantidad [kg] Días Costo [USD] Fibra que tintura

ROJO LANASAN CF-A 155,57 1 058 2 722,53

Lana

AZUL ALIZARINA OCR 120% 133,92 750 1 245,47

ROJO BTE. SUPRANOL 3BW 112,85 267 564,25

BURDEOS LANASAN CF 109,00 553 1 765,80

ROJO SUPRAMIN 3B 103,60 267 279,72

NEGRO LANASYN SDL 100,00 245 1 710,00

AZUL BTE. LANASAN CF 114,17 1 434 3 653,49

ROJO SANDOLAN MF-2BL 69,70 1 434 2 035,24

AMARILLO ORO SANDOLAN MR 58,03 628 1 207,02

AMARILLO LANASYN S-2GL 45,00 723 720,00

PARDO LANASAN CF-A 40,34 1 434 734,14

AZUL LANASAN CF 40,00 855 1 164,00

AMARILLO BTE LANASAN CF 40,56 1 434 381,23

VERDE BTE SANDOLAN E-B 400% 32,52 1 184 458,49

ROJO BTE LANASAN CF 45,40 1 434 894,40

AZUL MNO SERILENE 2BFS 300,00 1 434 900,00

Poliéster

AZUL SHANGDARON M-2R 250,00 1 086 200,00

NARANJA SERILENE 3RLS 150% 149,10 1 434 149,10

AMARILLO DISPERSOL C-5G 100,00 1 434 110,00

AMARILLO BTE FORON RD-E 50,00 265 790,00

ROJO INTRASIL FTS 25,00 3 051 72,50

AZUL FORON RD-E 41,28 1 064 751,21

AZUL DISPERSO 56 150 18,32 1 745 115,43

AZUL MNO SERILENE VX-BL 14,00 1 745 33,60

AZUL MARINO PALANIL RN-88 43,80 1 745 70,08

NEGRO DIRESUL FV-4G 189,00 2 010 945,00

Algodón

TURQUESA PACIFIX H-A 100,00 3 316 240,00

AMARILLO DRIMAREN CL-3G 45,00 1 699 697,50

AZUL MNO DRIMAREN P-2R 54,00 1 077 270,00

NARANJA PACIFIX HE R 25,00 2 023 25,00

AMARILLO ORO DRIMAREN P 18,20 3 316 18,20

AZUL MNO. ERIOCROMO RN 140% 17,31 3 316 65,78

75

Tabla 3.27. Colorantes sin consumo del área de tintorería (continuación …)

Descripción ítem Cantidad [kg] Días Costo [usd] Fibra que tintura

AZUL BRTE DRIMAREN S-R 20,59 205 395,37

AlgodónTURQUEZA DRIMAREN CL-B 7,04 398 59,14

NARANJA CIBRACRON F-R 1,66 620 2,82

ROSA ATACRYL G 50,00 3 051 15,00

Acrílico

ROJO YORACRIL BGL GR 18 29,64 1 434 213,43

AZUL MNO YORACRIL BGS 22,99 1 745 57,48

ROJO X-GRL 250% WINACRYL 4,00 215 21,20

AZUL ASTRAZON BRL 200% 8,29 239 8,29

AZUL BASICO 41 300% 0,50 209 3,14

ROJO BTE FOROSYN 3B 45,29 1 434 964,70

Poliéster-Lana

AMARILLO FORSYN 4GL 25,00 1 434 437,50

AZUL MNO FOROSYN RL 25,00 1 434 20,00

ANARANJADO FOROSYN SE 48,78 1 745 988,25

AMARILLO FOROSYN 4GI 6,89 302 120,52

TOTAL BQCH Y BQCP 2 936,34 28 296,02

Al analizar los colorantes en stock, se observa que algunos se utilizan para la

tintura de algodón, como son los de nombre DRIMAREN, y existen otros que se

encuentran en desuso debido al grado de contaminación que representan en los

efluentes, como son los colorantes al CROMO. Cabe señalar que actualmente la

empresa ya no tintura fibra de algodón, por lo que se imposibilita el consumo de

los colorantes Drimaren y los que son con base en Cromo; lo único que resta por

realizar con dichos colorantes en stock es ponerlos en venta a empresas que

tinturan algodón, como podría ser Vicunha.

Se tiene entonces que los colorantes sin movimiento que se pude consumir en el

área de tintorería se reducirían a lo que se muestra en la Tabla 3.28.

76

Tabla 3.28. Colorantes que se encuentran sin movimientos y se los puede consumir en elárea

Descripción ítem Cantidad [kg] Costo [USD]

ROJO LANASAN CF-A 155,57 2 722,53

AZUL ALIZARINA OCR 120% 133,92 1 245,47

ROJO BTE. SUPRANOL 3BW 112,85 564,25

BURDEOS LANASAN CF 109,00 1 765,80

ROJO SUPRAMIN 3B 103,60 279,72

NEGRO LANASYN SDL 100,00 1 710,00

AZUL BTE. LANASAN CF 114,17 3 653,49

ROJO SANDOLAN MF-2BL 69,70 2 035,24

AMARILLO ORO SANDOLAN MR 58,03 1 207,02

AMARILLO LANASYN S-2GL 45,00 720,00

PARDO LANASAN CF-A 40,34 734,14

AZUL LANASAN CF 40,00 1 164,00

AMARILLO BTE LANASAN CF 40,56 381,23

VERDE BTE SANDOLAN E-B 400% 32,52 458,49

ROJO BTE LANASAN CF 45,40 894,40

AZUL MNO SERILENE 2BFS 300,00 900,00

AZUL SHANGDARON M-2R 250,00 200,00

NARANJA SERILENE 3RLS 150% 149,10 149,10

AMARILLO DISPERSOL C-5G 100,00 110,00

AMARILLO BTE FORON RD-E 50,00 790,00

ROJO INTRASIL FTS 25,00 72,50

AZUL FORON RD-E 41,28 751,21

AZUL DISPERSO 56 150 18,32 115,43

AZUL MNO SERILENE VX-BL 14,00 33,60

AZUL MARINO PALANIL RN-88 43,80 70,08

ROSA ATACRYL G 50,00 15,00

ROJO YORACRIL BGL GR 18 29,64 213,43

AZUL MNO YORACRIL BGS 22,99 57,48

ROJO X-GRL 250% WINACRYL 4,00 21,20

AZUL ASTRAZON BRL 200% 8,29 8,29

AZUL BASICO 41 300% 0,50 3,14

ROJO BTE FOROSYN 3B 45,29 964,70

AMARILLO FORSYN 4GL 25,00 437,50

AZUL MNO FOROSYN RL 25,00 20,00

ANARANJADO FOROSYN SE 48,78 988,25

AMARILLO FOROSYN 4GI 6,89 120,52

TOTAL 2 458,54 25 577,21

77

Es importante señalar también que la empresa tintura en su mayoría fibra acrílica,

con una producción mensual promedio de 85 000 kilogramos seguido de

poliéster-acrílico en un promedio de 6 200 kilogramos, luego se tiene las cobijas

en poliéster con un promedio de 2 000 kilogramos y finalmente la tela en

poliéster/lana en un promedio de 1 300 kilogramos.

Por lo tanto, los colorantes que se pueden consumir en su mayoría son los

catiónicos (para acrílico), seguidos de los dispersos (para poliéster) y finalmente

los ácidos (para lana).

Se observa las fórmulas desarrolladas en laboratorio con los colorantes sin

movimiento, desde la Tabla 3.29 a la Tabla 3.39. Debido a que los colorantes que

se encuentran en el stock de la bodega no permiten obtener una gama amplia de

colores, es necesario combinar con colorantes que se utilizan actualmente.

! Color: Azul Mno Cobija Cotopaxi

Tabla 3.29. Fórmula nueva azul marino para cobija Cotopaxi

Descripción Porcentaje de Colorante [%] Costo [USD/kg]


! Color: Rojo 318 Cobija Cotopaxi

Tabla 3.30. Fórmula nueva rojo 318 para cobija Cotopaxi


AMARILLO DISPERSOL C5G 0,60 0,007


RUBI TERASIL 2GFL 2,40 0,181

TOTAL 3,05 0,189

78

! Color: Azul Mno Cobija Cotopaxi

Tabla 3.31. Fórmula nueva azul marino 2 para cobija Cotopaxi



! Color: Verde 401 Cobija Cotopaxi

Tabla 3.32. Fórmula nueva verde 401 para cobija Cotopaxi




TOTAL 2,34 0,054

! Color: Naranja 129 Cobija Cotopaxi

Tabla 3.33. Fórmula nueva naranja 129 para cobija Cotopaxi


NARANJA SERILENE 3RLS 150% 0,50 0,0050


TOTAL 0,51 0,0053

! Color: Vino Cobija Cotopaxi

Tabla 3.34. Fórmula nueva vino para cobija Cotopaxi




TOTAL 2,160 0,156

79

! Color: Verde Cobija Cotopaxi

Tabla 3.35. Fórmula nueva verde para cobija Cotopaxi




TOTAL 1,80 0,048

! Color: Escarlata 1050 Nike

Tabla 3.36. Fórmula escarlata 1050 para cobija Cotopaxi



ROJO FORON RDE 0,40 0,0616

TOTAL 0,80 0,0660

! Color: Fucsia R32 (Hilo)



AZUL APOLLO GRL 300% 0,0165 0,0014

AMARILLO ORO APOLLO GL 200% 0,0155 0,0008


TOTAL 0,6820 0,0042

! Color: Vino 331 Cobija Cotopaxi






TOTAL 3,91 0,1027

80

! Color: Habano 075 Cobija Cotopaxi



AMARILLO DISPERSOL C-5G 0,020 2,20E-04

RUBI TERASIL 2GFL 0,001 7,54E-05

TOTAL 0,021 2,95E-04

3.4.2. IMPLEMENTACIÓN DE LA MEJORA, DISMINUCIÓN DEL STOCK DE

COLORANTES SIN MOVIMIENTO EN BODEGA

En el laboratorio se formularon recetas de tintura para el consumo de colorantes

sin movimiento. Otros colorantes se pusieron a la venta; logrando una reducción

de 314,12 kilogramos equivalente a 3 667,53 USD. Las recetas de tintura

formuladas se pueden observar en el ANEXO VI. Los colorantes que se lograron

vender son el BurdeusLanasan CF, Negro Lanasyn SDL, Amarillo Oro Sandolan

MR y Azul BrteDrimaren S-R en las cantidades señaladas en la Tabla 3.40 a la

empresa Aromcolor. En la Tabla 3.40 se detalla la reducción en cantidad y costo

de los colorantes.

Tabla 3.40. Cantidad y costo reducida de los colorantes en 8 meses

DESCRIPCION ITEM CANTIDAD [kg] COSTO [USD]AZUL MNO SERILENE 2BFS 25,00 75,00

BURDEOS LANASAN CF 10,00 162,00






AZUL BRTE DRIMAREN S-R 20,59 395,37

AZUL BASICO 41 300% 0,50 3,14

TOTAL 314,12 3 667,53

Con las fórmulas aprobadas que se indicaron anteriormente y en el ANEXO VI se

tinturó en su gran mayoría cobija Cotopaxi que está constituida al 100% poliéster,

81

con lo que se reduce el inventario de los colorantes en stock.

Se puede observar mediante el consumo de colorantes sin movimiento que el

stock en bodega se reduce, así como se tiene beneficios económicos al no

comprar colorantes nuevos para la tintura de los colores que se fabrica

comúnmente, por lo menos en el lapso de tiempo en el que se agoten los

colorantes señalados anteriormente.

Existen sin embargo colorantes que todavía están sin utilizar, con los mismos se

seguirá ensayando en el laboratorio y enviando a planta los colores aceptados por

el cliente.

3.5. DISMINUCIÓN DEL EXCESO DE COLORANTE EN

RECETAS DE FÓRMULAS SOBRESATURADAS

El estudio se concentra en la reducción de colorante en las recetas de tintura de

más uso, y en especial las que se encuentran sobresaturadas, es decir, el objetivo

de esta opción de mejora es que ingrese mayor porcentaje de colorante a la fibra

y no se lo desperdicie al descargarlos en el baño de tintura, con lo que se

presenta beneficio económico en el ahorro de colorante y beneficio ambiental al

reducir la contaminación en el recurso agua.


Para el estudio de las fórmulas a cambiar se realizó una investigación de los 15

colores que se tintura con mayor frecuencia, mediante un análisis estadístico de

tres meses en el año 2011 con una producción promedio de 85 000 kilogramos

por mes.

Así se tiene según la Tabla 3.41 los quince colores con mayor movimiento en

cada mes, lo que representa el 48,00 % de la producción total.

82

Tabla 3.41. Porcentaje de producción en relación al color del mes de marzo, abril y mayodel 2011

Código ColorMarzo Abril Mayo

kg % kg % Kg %

074 Negro 17 191,10 18,20 18 482,70 20,37 10 071,20 14,07

191 Azul Marino -- -- 4 971,17 5,48 8 139,90 11,37

F38 Café 5 678,90 6,01 4 333,30 4,78 3 028,00 4,23

432 Lila 3 013,10 3,19 1 173,20 1,29 956,40 1,34

191 Azul Marino 2 825,74 2,99 -- -- -- --

021 Plomo 2 740,40 2,90 2 665,50 2,94 1 361,70 1,90

006 Plomo 2 603,50 2,76 2 708,50 2,99 1 821,90 2,54

547 Habano 2 095,20 2,22 2 024,70 2,23 606,40 0,85

P22 Plomo -- -- -- -- 1 473,00 2,06

488 Verde 1 660,30 1,76 -- -- -- --

S52 Fucsia 1 515,10 1,60 685,30 0,76 966,90 1,35

572 Rojo -- -- 1 256,30 1,38 -- --

P40 Plomo -- -- -- -- 945,00 1,32

264 Café 1 209,70 1,28 748,00 0,82 1 080,70 1,51

Z03 Azul Marino -- -- -- -- 811,90 1,13

318 Rojo -- -- -- -- 811,70 1,13

070 Negro 1 003,58 1,06 -- -- -- --

H47 Habano 973,80 1,03 -- -- -- --

378 Verde 945,80 1,00 -- -- -- --

Z62 Azul Marino -- -- 889,90 0,98 -- --

587 Crema 888,90 0,94 -- -- -- --

814 Beige -- -- 844,70 0,93 -- --

V26 Verde 872,10 0,92 -- -- -- --

R02 Rojo -- -- 826,90 0,91 -- --

387 Habano -- -- 810,50 0,89 811,20 1,13

408 Verde -- -- 810,20 0,89 -- --

401 Verde -- -- -- -- 607,80 0,85

Para la reformulación de los colores se ingresaron las curvas de absorción versus

concentración de los diferentes colorantes, con lo que el programa Datacolor

indica la fórmula óptima de un determinado color deseado, el mismo que debe ser

comprobado en el laboratorio antes de su envío para la tintura en planta.

83

Una vez analizadas las fórmulas de mayor consumo, se procedió al análisis tanto

del factor de saturación, porcentaje de colorantes, así como de la clarificación del

baño al final de la tintura. Sabiendo que el porcentaje de colorante por su

respectivo factor de saturación (%*f) indica la saturación de la fibra, la finalidad de

los ensayos en laboratorio es la reducción de dicho valor.

Además de la disminución de colorante en las recetas de tintura también es

necesario el cambio del principal colorante que ocasiona baños manchados en la

tintura, que es el ROJO VIOLETA TRIACRYL 3RBN, ya que se caracteriza por

tener una velocidad de subida a la fibra bastante elevada, que aún adicionando

Retardante (Astragal), este se adelanta a los demás colorantes, por lo que resulta

indispensable retirarlo de la tricromía básica de formulación de un color.

Otro colorante que es indispensable retirar de la tricromía de algunos colores es el

VERDE MALAQUITA, ya que presenta baja solidez a la luz, lo que significa que el

color de la fibra tinturada con dicho colorante disminuye su intensidad, cuando se

expone a la luz del sol, tendiendo a hacerse amarillento.

Se procedió entonces al cambio de fórmulas, las mismas que se encuentran

detalladas desde la Tabla 3.42 hasta la Tabla 3.51 y en el ANEXO VI.

! Color: Lila 432.

Tabla 3.42. Fórmula antigua del color lila 432

DescripciónPorcentaje deColorante [%]

Saturación dela fibra [%*f]

Costo[USD/kg]

ROJO VIOLETA TRIACRYL 3RBN 0,140 0,140 0,015

AZUL APOLLO GRL 300% 0,158 0,032 0,013

AMARILLO ORO APOLLO GL200%

0,266 0,109 0,014

ASTRAGAL PAN 1,300 1,040 0,065

TOTAL 1,864 1,321 0,108

84

Tabla 3.43. Fórmula nueva del color lila 432



Costo[USD/kg]

AMARILLO ORO APOLLO GL 200% 0,137 0,056 0,007

AZUL APOLLO GRL 300% 0,150 0,030 0,013

ROJO BRILLANTE APOLLO GRL200%

0,265 0,082 0,019

ASTRAGAL PAN 1,180 0,944 0,059

TOTAL 1,732 1,112 0,098

! Color: Azul Z03.

Tabla 3.44. Fórmula antigua del color azul Z03


Saturaciónde la fibra

[%*f]

Costo[USD/kg]



VERDE MALAQUITA 0,152 0,076 0,015

ASTRAGAL PAN 1,580 1,264 0,079

TOTAL 2,090 1,566 0,120

Tabla 3.45. Fórmula nueva del color azul Z03


Saturaciónde la fibra

[%*f]

Costo[USD/kg]


AZUL APOLLO GRL 300% 0,330 0,066 0,028

ROJO APOLLO GTL 200% 0,335 0,107 0,028

ASTRAGAL PAN 1,155 0,924 0,058

TOTAL 1,877 1,121 0,117

85

! Color: Verde 378.

Tabla 3.46. Fórmula antigua del color verde 378



Costo[USD/kg]

AZUL APOLLO FRL 100% 0,525 0,074 0,035



ASTRAGAL PAN 1,110 0,888 0,056

TOTAL 2,085 1,173 0,117

Tabla 3.47. Fórmula nueva del color verde 378



Costo[USD/kg]


AZUL APOLLO GRL 300% 0,202 0,040 0,017

ROJO APOLLO GTL 200% 0,200 0,064 0,017

ASTRAGAL PAN 0,885 0,708 0,044

TOTAL 1,537 0,915 0,091

! Color: Azul Z62

Tabla 3.48. Fórmula antigua del color azul Z62


Saturación de lafibra [%*f]

Costo[USD/kg]




TOTAL 2,496 1,599 0,229

86

Tabla 3.49.Fórmula nueva del color azul Z62



Costo[USD/kg]


AZUL APOLLO GRL 300% 1,75 0,350 0,149

ROJO APOLLO GRL 200% 0,41 0,127 0,029

TOTAL 3,21 0,908 0,234

En el caso del color azul Z62 el costo de la fórmula nueva es superior a la fórmula

antigua, esto se debe a que los factores de saturación por el porcentaje de los

colorantes (%*f) en la fórmula nueva son menores que en la fórmula antigua, lo

que representa que el porcentaje que realmente ingresa a la fibra es menor en la

fórmula nueva, la única ventaja que se tiene al cambiar dicha fórmula es la

reducción de baños manchados debido a la presencia del colorante Rojo Violeta

Triacryl 3RBN; por lo que será decisión del jefe de planta el cambio de dicha

fórmula.

! Color: Negro 074.

Tabla 3.50.Fórmula antigua del color negro 074



Costo[USD/kg]


NEGRO APOLLO 2GH 3,770 1,320 0,204

TOTAL 3,818 1,344 0,208

Tabla 3.51.Fórmula nueva del color negro 074



Costo[USD/kg]


AZUL APOLLO GRL 300% 0,360 0,072 0,031

NEGRO TRIACRYL FBL 2,200 1,276 0,169

TOTAL 2,947 1,507 0,221

87

El costo prácticamente en las dos fórmulas para el color negro es el mismo,

ligeramente más caro con Negro Triacryl FBL, pero se tiene las siguientes

ventajas técnicas:

! Al utilizar la fórmula con Negro Triacryl FBL la rotación de inventarios es

menor debido a que el porcentaje de colorante utilizado disminuye.

! El pesaje con Negro Triacryl FBL es más sencillo ya que la cantidad a

pesarse para un baño de 270,000 kg sería de 5,940 kg mientras que con

Negro Apollo 2GH se tendría un peso de 10,179 kg y de igual forma el

empaste del mismo resultará más fácil por la cantidad pesada.

! Se requiere menos espacio físico para el almacenaje, así como el costo de

transporte con el Negro Triacryl FBL es menor, pues se requiere 40% menos

de colorante.

! La calidad final tanto en hilos como en telas es mucho mejor en solidez a la

luz con en Negro Triacryl FBL, ya que la fórmula con Negro Apollo 2GH tiene

el colorante Verde Malaquita que posee un bajo nivel de solidez a la luz.

En el ANEXO VII se pueden encontrar algunas fórmulas adicionales en las que se

modificaron los colorantes, ya sea por sobresaturación o por sustitución de los

colorantes Rojo Violeta Triacryl 3RBN y Verde Malaquita.

Tabla 3.52. Análisis del ahorro al cambiar de tricromía las fórmulas de mayormovimiento al mes

ColorAhorro

[USD/kg]Ahorro

[USD/mes]Ahorro[%/kg]

Ahorro[kg/mes]

Lila 432 0,010 16,49 0,132 2,18

Azul Z03 0,003 2,89 0,213 2,05

Verde 378 0,026 22,13 0,548 4,67

Negro 074 0,000 0,00 0,871 129,93

Total 41,51 138,83

88

En la Tabla 3.52 se observa la reducción del consumo de colorante y retardante;

se puede ver también que para el color Negro 074 el ahorro económico es cero,

esto se debe a que con el cambio de fórmula, se incrementó ligeramente su costo,

en 0,013 USD/kg, lo mismo que se verifica en la Tabla 3.50 y la Tabla 3.51.

3.5.2. IMPLENTACIÓN DE LA MEJORA

Una vez desarrollados los colores en el laboratorio antes señalados, y con la

aceptación del jefe de planta, se enviaron las recetas de tintura a la producción en

planta. La reproducibilidad en planta fue con un DE del color menor a 1; datos que

se verificaron en el espectrofotómetro, comparando los colores de los lotes

producidos en planta con el color estándar. La aplicación de los colores

desarrollados en planta se ratificó con una auditoría de cinco meses en los que se

obtuvo un ahorro de 207,55 USD lo que equivale a 694,15 kg de colorante.

3.5.3. EVALUACIÓN AMBIENTAL

La principal ventaja ambiental de la opción de mejora se presenta en la

disminución en el consumo de colorantes, lo que se ve representado en 138,83

kilogramos al mes, consecuentemente se tienen baños clarificados y reducción de

la contaminación en el recurso agua.

En la opción de mejora de la reducción de consumo de colorantes en fórmulas

sobresaturadas el ahorro económico no es relevante, representando

41,51 USD/mes, sin embargo los beneficios técnicos son mayores.

Se puede observar un ahorro de 138,83 kg/mes, que representa menos del

1,00 % en la reducción en el consumo de colorantes y auxiliares en el proceso de

tintura, lo que implica una disminución poco significativa en la contaminación del

recurso agua y aire, pero representa un menor riesgo en la exposición y esfuerzo

del trabajador que pesa los productos químicos.

89

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

4.1. CONCLUSIONES

1. El aislamiento de la tubería de vapor y condensado en el área de

tintorería permite un ahorro del 83,00 % en la disipación de energía, con

lo que se obtiene un ahorro energético de 31 679,79 W, lo que equivale a

3 531,32 gal/año de búnker, representando 2 239,77 USD/año.

2. Con el aislamiento de la tubería y al reducir el consumo de búnker, se

redujo la emisión de carga contaminante al medio ambiente lo que se ve

representado en 36 726,75 kg CO2/año no emitido al aire.

3. Al eliminar las incrustaciones de las máquinas de tintura de hilo se logró

un ahorro de 85 661,12 kg vapor/año, lo que en combustible representa

220,07 gal búnker/año, es decir un capital de 139,58 USD/año.

4. La reducción en el consumo de búnker al eliminar las incrustaciones de

las máquinas de tintura de hilo en madejas permite no emitir una carga

contaminante al aire equivalente a 2 288,79 kg CO2/año

5. La eliminación de incrustaciones de las máquina de tintura de hilo permite

el ahorro de 88 474,61 L agua/año, lo que equivale al consumo de agua

de 15 baños de tintura de 270 kg.

6. Al cambiar el ácido acético oxálico, el cual por reacción con el agua de

pozo de dureza media causaba las incrustaciones en las maquinas tipo

armario, por el ácido cítrico, se logra un ahorro de 487,87 USD/año

7. La reformulación de las recetas sobresaturadas permitió un ahorro de

694,13 kilogramos de colorante en ocho meses, lo que equivale a

207,59 USD en dicho periodo.

90

8. Se logró una reducción en 8 meses de 314,12 kilogramos de colorantes

en stock, equivalente a 3 667,53 USD.

9. Se dispone de mayor espacio físico en la bodega de colorantes, debido a

que disminuyó el stock de colorantes sin movimiento y se redujo la

cantidad requerida de colorante negro Triacryl FBL en la formulación del

color negro 074.

4.2. RECOMENDACIONES

1. Aplicar el aislamiento de la tubería de vapor y condensado en las

máquinas de tintura de hilo y tela del área de tintorería.

2. Evaluar los accesorios y equipos de control de las máquinas de tintura

para la verificación de su correcto funcionamiento.

3. Aplicar producción más limpia a las áreas de estampación e hilatura de la

empresa Delltex Industrial S.A.

91

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26. Monteagudo, J y Perez, J. (1998). Aislamiento Térmico de Tuberías con

Acompañamiento de Vapor. Facultad de Ingeniería Mecánica. Universidad

de Cienfuegos. Cuba.

27. Montefibre Hispana S.A. (s.a.). Técnicas de Tintura. Libro distribuido por la

empresa Montefibre.

94

28. Observatorio de Ambiente de Aragón. (s.a.).Producción más limpia para

trabajadores, Recuperado de http://www.ambiente.gov.ar/archivos/web/

trabajo/file/Espaol/guia_prod+limpia.pdf.(Enero, 2012).

29. Onudi. (s.a).Manual de producción más limpia. Recuperado de

http://www.unido.org/fileadmin/user_media/Services/Environmental_Manag

ement/CP_ToolKit_spanish/PR-Volume_01/1-Textbook.pdf.(Marzo, 2012).

30. Oestreich, A; Keller, M y Rocco, V. (2005).Producción más limpia y

competitividad. Recuperado de http://socrates.ieem.edu.uy/wp-

content/uploads/2012/05/ ProduccionMasLimpia.pdf. (Enero, 2013).

31. Perry,H. (2003). Manual del Ingeniero Químico. (7ma ed). España: Mc Graw

Hill.

32. Rendón, C; Montoya,J; García,J. (2007). Oportunidades de producción más

limpia en tintorerías del sector textil. Recuperado de

http://redalyc.uaemex.mx/redalyc/pdf/849/84937104.pdf. Universidad

Tecnológica de Pereira. Pereira, Colombia. (Febrero, 2012).

33. Rouette,H. (2001).Encyclopedia of Textile Finishing. (4ta ed). Germany:

Springer.

34. SANDOZ. (s.a). PES, Técnicas de tintura y acabado de poliéster y sus

mezclas.

35.Shah,R and Sekulib,D. (s.a.).HeatExchangers.University of Kentucky.

36. Sudamericana de fibras. (s.a.). Drytex. Recuperado de

http://www.sdef.com/web/te%C3%B1ido.htm, (Enero, 2012).

37. Universidad de Trujillo. (2009). Intercambiadores de Calor. Recuperado de

http://www.slideshare.net/orlandojeanpaul/intercambiador-de-calor. (Abril,

2012).

95

ANEXOS

96

ANEXO I

ESQUEMA DE LA LÍNEA DE VAPOR Y CONDENSADO EN LAS

MÁQUINAS DE TINTURA DE HILO Y TELA

Má

qu

ina

1IN

GR

ES

O D

E V

AP

OR

MÁ

QU

INA

1

SA

LID

A D

E C

ON

DE

NS

AD

O M

ÁQ

UIN

A 1

MÁ

QU

INA

1

Pared

Piso

Ingre

sod

e V

apor

Vista

lateral

Vista

superior

Vista

frontal

MÁ

QU

INA

1

Ingre

sod

e V

apor

0,7

1,152

0,68

0,7

0,8

0,68

Pared

MÁ

QU

INA

1Ing

reso

de

Vapor

2

0,8

3,15

Pared

Piso

MÁ

QU

INA

1

Pared

Piso

Salid

a deC

on

de

nsando

3,55

0,88

2,5

2,030,7

MÁ

QU

INA

1

Pared

MÁ

QU

INA

1

3,55

Pared

Piso

2,03

Salid

a deC

on

de

nsando

2,5

Salid

a deC

on

de

nsando

0,45

0,45

Vista

lateral

Vista

superior

Vista

frontal

Escu

ela

Polité

cnica

Nacio

nal

Pro

yecto

pre

vio a

la obtenciónd

el titu

lo d

e In

geniería Q

uímica

Ela

bo

rad

o por:

Ve

rón

ica C

. Villacrés S

.C

on

tiene:

Escala:

1:1

00F

ech

a:E

ne

ro 2013

Tubería

de va

por y

condensa

do M

áquin

a 1

Re

visad

o por:

Ing

. Om

ar B

onilla

97

Nota

: Las m

agnitu

des se

encu

entra

n en m

.

Má

qu

ina

2IN

GR

ES

O D

E V

AP

OR

MÁ

QU

INA

2

SA

LID

A D

E C

ON

DE

NS

AD

O M

ÁQ

UIN

A 2

Vista

lateral

Vista

superior

Vista

frontal

98

Vista

lateral

Vista

superior

Vista

frontal

0,3

MÁ

QU

INA

2

Piso

0,8

0,52,480,1

Ingre

sod

e V

apor

MÁ

QU

INA

2

Ingre

sod

e V

apor

0,80,3

0,45

0,2

MÁ

QU

INA

2

Ingre

sod

e V

apor

Pared

Piso

0,5

2,480,1

0,45 0,2

1,6

MÁ

QU

INA

2

Piso

Salid

a deC

on

de

nsando

3,55

MÁ

QU

INA

2

1,6S

alida de

Co

nd

en

sando

Pared

Pared

Pared

Pared

MÁ

QU

INA

2

Pared

Piso

3,55

Salid

a deC

on

de

nsando

Escu

ela

Polité

cnica

Nacio

nal

Pro

yecto

pre

vio a

la obtenciónd

el titu

lo d

e In

geniería Q

uímica

Ela

bo

rad

o por:

Ve

rón

ica C

. Villacrés S

.C

on

tiene:

Escala:

1:1

00F

ech

a:E

ne

ro 2013

Tubería

de va

por y

condensa

do M

áquin

a 2

Re

visad

o por:

Ing

. Om

ar B

onilla

Nota

: Las m

agnitu

des se

encu

entra

n en m

.

Má

qu

ina

3IN

GR

ES

O D

E V

AP

OR

MÁ

QU

INA

3

SA

LID

A D

E C

ON

DE

NS

AD

O M

ÁQ

UIN

A 3

Vista

lateral

Vista

superior

Vista

frontal

Vista

lateral

Vista

superior

Vista

frontal

MÁ

QU

INA

3P

ared

Piso

Ingre

sod

e V

apor

0,45

0,743,93

1,06

1,55

1,18

MÁ

QU

INA

3

Ingre

sod

e V

apor

Pared

0,45

0,74

1,18

0,56

1,55

MÁ

QU

INA

3

Ingre

sod

e V

apor

Pared

Piso

1,06

3,93

0,56

MÁ

QU

INA

3

Pared

Piso

Salid

a deco

nd

ensado

3

MÁ

QU

INA

3

Pared

Salid

a deco

nd

ensado

1,15

MÁ

QU

INA

3P

ared

Salid

a deco

nd

ensado

1,15

3

Escu

ela

Polité

cnica

Nacio

nal

Pro

yecto

pre

vio a

la obtenciónd

el titu

lo d

e in

geniería quím

icaE

lab

ora

do

por:

Ve

rón

ica C

. Villacrés S

.C

on

tiene:

Escala:

1:1

00F

ech

a:E

ne

ro 2013

Tubería

de va

por y

condensa

do M

áquin

a 3

Re

visad

o por:

Ing

. Om

ar B

onilla

99

Nota

: Las m

agnitu

des se

encu

entra

n en m

.

Má

qu

ina

4IN

GR

ES

O D

E V

AP

OR

MÁ

QU

INA

4

SA

LID

A D

E C

ON

DE

NS

AD

O M

ÁQ

UIN

A 4

Vista

lateral

Vista

superior

Vista

frontal

Vista

lateral

Vista

superior

Vista

frontal

1,11,04

2,09

0,86

0,5M

ÁQ

UIN

A 4

Pared

Piso

Ingre

sod

e V

apor

1,6

0,45

1,1

0,86

0,5

MÁ

QU

INA

4

Ingre

sod

e V

apor

0,45

MÁ

QU

INA

4

Ingre

sod

e V

apor

2,09

Pared

Piso

1,04

1,4

3,4

0,6

MÁ

QU

INA

4

Pared

Piso

Re

torno de

Co

nd

en

sado

0,6

1,4

0,6

MÁ

QU

INA

4

Re

torno de

Co

nd

en

sado

Pared

MÁ

QU

INA

4

3,4

Pared

Piso

0,6

Re

torno de

Co

nd

en

sado

Escu

ela

Polité

cnica

Nacio

nal

Pro

yecto

pre

vio a

la obtenciónd

el titu

lo d

e in

geniería quím

icaE

lab

ora

do

por:

Ve

rón

ica C

. Villacrés S

.C

on

tiene:

Escala:

1:1

00F

ech

a:E

ne

ro 2013

Tubería

de va

por y

condensa

do M

áquin

a 4

Re

visad

o por:

Ing

. Om

ar B

onilla

10

0

Nota

: Las m

agnitu

des se

encu

entra

n en m

.

Má

qu

ina

5IN

GR

ES

O D

E V

AP

OR

MÁ

QU

INA

5

SA

LID

A D

E C

ON

DE

NS

AD

O M

ÁQ

UIN

A 5

Vista

lateral

Vista

superior

Vista

frontal

Vista

lateral

Vista

superior

Vista

frontal

MÁ

QU

INA

5

Pared

Piso

Ingre

sod

e V

apor

0,76

3,15

1,86

MÁ

QU

INA

5

Ingre

sod

e V

apor

Pared

0,76

1,86

MÁ

QU

INA

5

Ingre

sod

e V

apor

Pared

Piso

3,15

MÁ

QU

INA

5P

ared

Salid

a deco

nd

ensado

0,76

3,520,45

MÁ

QU

INA

5

Pared

Salid

a deco

nd

ensado

0,76

MÁ

QU

INA

5

Pared

Piso

Salid

a deco

nd

ensado

3,520,45

Escu

ela

Polité

cnica

Nacio

nal

Pro

yecto

pre

vio a

la obtenciónd

el titu

lo d

e in

geniería quím

icaE

lab

ora

do

por:

Ve

rón

ica C

. Villacrés S

.C

on

tiene:

Escala:

1:1

00F

ech

a:E

ne

ro 2013

Tubería

de va

por y

condensa

do M

áquin

a 5

Re

visad

o por:

Ing

. Om

ar B

onilla

10

1

Nota

: Las m

agnitu

des se

encu

entra

n en m

.

Má

qu

ina

6IN

GR

ES

O D

E V

AP

OR

MÁ

QU

INA

6

SA

LID

A D

E C

ON

DE

NS

AD

O M

ÁQ

UIN

A 6

Vista

lateral

Vista

superior

Vista

frontal

Vista

lateral

Vista

superior

Vista

frontal

MÁ

QU

INA

6

Pared

Piso

Ingre

sod

e V

apor

0,76

3,15

1,66

MÁ

QU

INA

6

Ingre

sod

e V

apor

Pared

0,76

1,86

MÁ

QU

INA

6

Ingre

sod

e V

apor

Pared

Piso

3,15

MÁ

QU

INA

6

Pared

Piso

Salid

a deco

nd

ensado

3,520,45

MÁ

QU

INA

6

Pared

Salid

a deco

nd

ensado

0,76

MÁ

QU

INA

6P

ared

Salid

a deco

nd

ensado

0,76

3,520,45

Escu

ela

Polité

cnica

Nacio

nal

Pro

yecto

pre

vio a

la obtenciónd

el titu

lo d

e in

geniería quím

icaE

lab

ora

do

por:

Ve

rón

ica C

. Villacrés S

.C

on

tiene:

Escala:

1:1

00F

ech

a:E

ne

ro 2013

Tubería

de va

por y

condensa

do M

áquin

a 6

Re

visad

o por:

Ing

. Om

ar B

onilla

10

2

Nota

: Las m

agnitu

des se

encu

entra

n en m

.

SA

LID

AS

DE

CO

ND

EN

SA

DO

má

qu

ina 1

má

qu

ina 2

má

qu

ina 3

má

qu

ina 4

má

qu

ina 5

má

qu

ina 6

14,5

8,7

9

21,4

28,3

24,2

9

17,1

9

Pared

Escu

ela

Polité

cnica

Nacio

nal

Pro

yecto

pre

vio a

la obtenciónd

el titu

lo d

e in

geniería quím

icaE

lab

ora

do

por:

Ve

rón

ica C

. Villacrés S

.C

on

tiene:

Escala:

1:1

00F

ech

a:E

ne

ro 2013

Tubería

de co

nde

nsa

do

Re

visad

o por:

Ing

. Om

ar B

onilla

10

3

Nota

: Las m

ag

nitu

de

s se e

ncu

entra

n e

n m

.

Má

qu

ina

11

ING

RE

SO

DE

VA

PO

R M

ÁQ

UIN

A 11

SA

LID

A D

E C

ON

DE

NS

AD

O M

ÁQ

UIN

A 11

Vista

lateral

Vista

superior

Vista

frontal

Vista

lateral

Vista

superior

Vista

frontal

MÁ

QU

INA

11

Pared

3,25

Salid

a deco

nd

ensado

MÁ

QU

INA

11

Ingre

sod

e V

apor

Pared

Piso

0,551,10,45

1,2M

ÁQ

UIN

A 1

1

Ingre

sod

e V

apor

0,8

Pared

0,35

1,2

1,60

,15

MÁ

QU

INA

11

Pared

Piso

Ingre

sod

e V

apor

1,6

0,551,1

0,15

0,35

MÁ

QU

INA

11

Pared

1,3

Salid

a deco

nd

ensado

MÁ

QU

INA

11

Pared

Piso

1,3

3,25

Salid

a deco

nd

ensado

Escu

ela

Polité

cnica

Nacio

nal

Pro

yecto

pre

vio a

la obtenciónd

el titu

lo d

e in

geniería quím

icaE

lab

ora

do

por:

Ve

rón

ica C

. Villacrés S

.C

on

tiene:

Escala:

1:1

00F

ech

a:E

ne

ro 2013

Tubería

de va

por y

condensa

do M

áquin

a 1

1R

evisa

do

por:

Ing

. Om

ar B

onilla

10

4

Nota

: Las m

agnitu

des se

encu

entra

n en m

.

Má

qu

ina

12

ING

RE

SO

DE

VA

PO

R M

ÁQ

UIN

A12

SA

LID

A D

E C

ON

DE

NS

AD

O M

ÁQ

UIN

A 12

Vista

lateral

Vista

superior

Vista

frontal

Vista

lateral

Vista

superior

Vista

frontal

MÁ

QU

INA

12

Pared

Piso

1,7

10,3

3,3

Ingre

sod

e V

apor

MÁ

QU

INA

12

Pared

Piso

Salid

a deco

nd

ensado

MÁ

QU

INA

12

Pared

1,5

2,75

0,2

Salid

a deco

nd

ensado M

ÁQ

UIN

A 1

2

Ingre

sod

e V

apor

Pared

1

3,3

2,6

MÁ

QU

INA

12

Pared

Piso

Ingre

sod

e V

apor

2,6

0,3

1

0,8

MÁ

QU

INA

12

Pared

Piso

0,21,5

2,7

Salid

a deco

nd

ensado

Escu

ela

Polité

cnica

Nacio

nal

Pro

yecto

pre

vio a

la obtenciónd

el titu

lo d

e in

geniería quím

icaE

lab

ora

do

por:

Ve

rón

ica C

. Villacrés S

.C

on

tiene:

Escala:

1:1

00F

ech

a:E

ne

ro 2013

Tubería

de va

por y

condensa

do M

áquin

a 1

2R

evisa

do

por:

Ing

. Om

ar B

onilla

10

5

Nota

: Las m

agnitu

des se

encu

entra

n en m

.

Má

qu

ina

13

ING

RE

SO

DE

VA

PO

R M

ÁQ

UIN

A 13

SA

LID

A D

E C

ON

DE

NS

AD

O M

ÁQ

UIN

A 13

Vista

lateral

Vista

superior

Vista

frontal

Vista

lateral

Vista

superior

Vista

frontal

1,45

MÁ

QU

INA

13

Ingre

sod

e V

apor

Pared

Piso

5,5MÁ

QU

INA

13

Pared

Piso

5,3

3,6

2,4

0,6

1,5

Salid

a deco

nd

ensado

MÁ

QU

INA

13

Pared

5,31,5

0,9

0,60

,55

Salid

a deco

nd

ensado

0,4

0,25

5,5

MÁ

QU

INA

13

Ingre

sod

e V

apor

Pared

1,2

1,450,8

0,25

1,2

0,4

MÁ

QU

INA

13

Pared

Piso

Ingre

sod

e V

apor

3,6

2,4

0,15

MÁ

QU

INA

13

Pared

Piso

Salid

a deco

nd

ensado

0,55

0,17

0,9

Escu

ela

Polité

cnica

Nacio

nal

Pro

yecto

pre

vio a

la obtenciónd

el titu

lo d

e in

geniería quím

icaE

lab

ora

do

por:

Ve

rón

ica C

. Villacrés S

.C

on

tiene:

Escala:

1:1

00F

ech

a:E

ne

ro 2013

Tubería

de va

por y

condensa

do M

áquin

a 1

3R

evisa

do

por:

Ing

. Om

ar B

onilla

10

6

Nota

: Las m

agnitu

des se

encu

entra

n en m

.

Má

qu

ina

14

ING

RE

SO

DE

VA

PO

R M

ÁQ

UIN

A 14

SA

LID

A D

E C

ON

DE

NS

AD

O M

ÁQ

UIN

A 14

Vista

lateral

Vista

superior

Vista

frontal

Vista

lateral

Vista

superior

Vista

frontal

MÁ

QU

INA

14

Pared

Piso

Salid

a deco

nd

ensado

MÁ

QU

INA

14

Pared

Piso

MÁ

QU

INA

14

Pared

Salid

a deco

nd

ensado

0,8

2,8

0,4

1,7

0,2

MÁ

QU

INA

14

Pared

MÁ

QU

INA

14

Piso

Salid

a deco

nd

ensado

2,8

0,45

1,7

1,6

Pared

3,2

1,3

0,7

0,8

MÁ

QU

INA

14

Piso

Pared

Ingre

sod

e V

apor

Ingre

sod

e V

apor

Ingre

sod

e V

apor

Escu

ela

Polité

cnica

Nacio

nal

Pro

yecto

pre

vio a

la obtenciónd

el titu

lo d

e in

geniería quím

icaE

lab

ora

do

por:

Ve

rón

ica C

. Villacrés S

.C

on

tiene:

Escala:

1:1

00F

ech

a:E

ne

ro 2013

Tubería

de va

por y

condensa

do M

áquin

a 1

4R

evisa

do

por:

Ing

. Om

ar B

onilla

10

7

Nota

: Las m

agnitu

des se

encu

entra

n en m

.

108

ANEXO II

CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS ENERGÉTICAS EN LA TUBERÍA

DE VAPOR Y CONDENSADO DEL ÁREA DE TINTORERÍA

Pérdidas por convección natural

La Ecuación AII.1 permite el cálculo de la energía perdida por convección natural

(Incropera y DeWitt, 1999, p. 285)

=! " "# - $ [AII.1]

Dónde:

! % Coeficiente de convecciónW

m2&K

% Área de convección m2

% Temperatura de pared 'K(

% Temperatura ambiente 'K(

Los cálculos para las pérdidas energéticas en la tubería difieren en el coeficiente

de convección ya que la longitud característica varía para la tubería vertical y

horizontal. En la tubería vertical la longitud característica es la longitud y en la

horizontal es el diámetro externo.

Para el cálculo del coeficiente de convección se utilizó la Ecuación AII.2

(Incropera y DeWitt, 1999, p. 314)

! )**

[AII.2]

Dónde:

109

% Número adimensional, Nusselt.

% Conductividad térmica del aireW

m &K*% Longitud característica [m]

Para el cálculo del número adimensional Nusselt (Nu), se utilizan las Ecuaciones

AII.3, AII.4, AII.5 y AII.6 (Holman, 1998, pp. 235,236).

Tuberías verticales:

) +,-. # * $ /+ 0 * 0 /+ [AII.3]

) +,+1/ # * $ /+ 0 * 0 /+ [AII.4]

Tuberías horizontales:

) +,-2 # * $ /+ 0 * 0 /+ [AII.5]

) +,/2 # * $ /+ 0 * 0 /+ [AII.6]

Dónde:

% Número adimensional Grashof.

% Número adimensional Prandtl.

Para el cálculo del número adimensional Gr (Grashof) se tiene la Ecuación AII.7

(Incropera y DeWitt, 1999, p. 320):

)* * 3 * * * [AII.7]

110

Dónde:

3 ) # 4 $ ' (

%556celeración gravitacional; 9,8m

s2

% Coeficiente de dilatación volumétrica;1

7K-1

% Densidad del airekg

m3

% Viscosidad del airekg

m&s

Se debe tomar en cuenta que todas las propiedades se evalúan a la temperatura

film, la misma que se detalla en la Ecuación AII.8

)8

1

[AII.8]

Los valores de μ, k, Cp ( Capacidad calórica) y Pr (Prandtl) no son fuertemente

dependientes de la presión, por lo que se puede utilizar en un amplio rango de

presiones, (Holman, 1999, p. 446), no así la densidad del aire la cual varía según

la presión atmosférica así se tiene según la ecuación AII.9:

) [AII.9]

Despejando la ecuación AII.9 se tiene:

)* [AII.10]

Dónde:

111

% Densidad [kg/m3]

% Peso molecular [kg/kmol]

% Presión absoluta; 0,72 [atm]

%Temperatura film [K]

% Constante de los gases ideales; 0,082l.atm

K&mol

Debido a que la temperatura de pared de la tubería difiere entre una máquina y

otra y a su vez el diámetro de la tubería es diferente, el ejemplo de cálculo de las

propiedades físicas del aire así como del calor total perdido (convección más

radiación), se realiza en la tubería de vapor de la máquina OBEM 5.

Tabla AII.1. Datos de la tubería de vapor de OBEM 5

Tubería Longitud [m] MaterialDiámetro nominal

[pulg]Cédula

Horizontal 3,47Acero al carbono 2 40

Vertical 5,35

Los datos de temperatura de pared de la tubería de vapor a diferentes distancias

se los encuentra en la Tabla AII.2para la OBEM 5 y ya que su variación no es

significativa, se considera una temperatura de pared promedio de 428,8 K para

los cálculos de las pérdidas de calor por convección y radiación.

Tabla AII.2. Temperatura de pared de la tubería de vapor de la OBEM 5

TS[K] 437,6 429,6 422,4 412,6 431,2 430,0 432,8 432,4 425,8 433,6

El cálculo del número adimensional Gr se lo realiza según la ecuación [AII.7], con

el uso de los datos de la Tabla AII.3.

112

Tabla AII.3. Propiedades de la tubería de la OBEM 5 y del aire a temperatura film

T∞ [K] 298,0

TS[K] 428,8

Tf [K] 363,4

L* [m]L [m] 5,35

De [m] 0,060

k [W/m.K]* 0,031

∆T [K] 130,8

β [K-1] 0,0028

ρ [kg/m3] 0,697

μ [kg/m.s]* 2,141E-05

Cp [kJ/kg.K]* 1,01

Pr* 0,697*(Holman, 1999, p. 446)

Para el cálculo del área de convección de las tuberías se tiene la Ecuación AII.11:

Ac=π*De*L [AII.11]

Dónde:

% Área de convección [m2]

% Diámetro externo [m]

% Longitud de la tubería [m]

Tabla AII.4. Datos necesarios para el cálculo del calor perdido por convección natural enla tubería de vapor de la OBEM 5

Propiedades Tubería Vertical Tubería Horizontal

Gr 5,72E+11 8,26E+05

Gr*Pr 3,99E+11 5,76E+05

Un 917,61 14,60

hc [W/m2.K] 5,32 7,49

De [m] 0,06 0,06

Ac [m2] 1,02 0,66

113

En la Tabla AII.4 se presentan los números adimensionales, el coeficiente de

convección natural, y el área de convección para el cálculo del calor perdido por

convección natural.

Sustituyendo los datos de la Tabla AII.3 y Tabla AII.4 en la Ecuación AII.1, se

obtiene el valor del calor perdido por convección natural así:

Tabla AII.5. Calor por convección natural perdido en la tubería de vapor de la OBEM 5

Componente Calor Perdido [W]

Tubería Vertical 707,05

Tubería Horizontal 645,73

Total 1 352,78

Pérdidas por radiación

Las pérdidas por radiación se definen por la Ecuación AII.12 (Holman, 1999,

p.294):

) * * * # 4 $

[AII.12]

Dónde:

% Área superficial de la tubería.

% Emisividad cuyo valor está entre 0 y 1.

% Constante de Stefan Boltzmann (5.67×10-8 W/m2.K4)

114

Tabla AII.6. Datos necesarios para el cálculo del calor perdido por radiación para laOBEM 5

Propiedad Valor

σ [W/m2K4] 5,67E-08

Ar [m2] 1,68

� 0,80

TS [K] 428,8

T∞ [K] 298,0

Se tiene entonces que el calor por radiación para la OBEM 5 es igual a:

) /,9: * +,: * -,9; 4 +: * #<1:,: 4 1.: $

) / .9.,-:

Se tiene que el calor total perdido es igual a la suma del calor perdido por

convección natural más el calor por radiación así se puede observar según la

Ecuación AII.13.

) 8 [AII.13]

Tabla AII. 7. Calor total perdido en la tubería de vapor de la máquina OBEM 5

Propiedad Valor

qC [W] 1 352,78

qR [W] 1 969,58

qT[W] 3 322,36

115

ANEXO III

CÁLCULO PARA LA EVALUACIÓN TÉCNICA Y ECONÓMICA DE

LA OPCIÓN DE MEJORA. AISLAMIENTO DE LA LÍNEA DE

VAPOR Y CONDENSADO

Se evalúa el espesor óptimo del aislante, según el calor perdido y el costo del

aislante.

Así se tiene que el calor por conducción y convección a través del aislante es

igual a la Ecuación AIII.1 (Kern, 1999, p. 35):

)4

8,

=>? 8,

=>? 8

[AIII.1]

Dónde:

% Temperatura interna del aislante, K.

%Temperatura externa del aislante, K.

! % Coeficiente de convección del vapor,W

.K&

! % Coeficiente de convección del aire,W

.K&

% Coeficiente de conductividad térmica del acero (pared del tubo$,W

m.K&

% Coeficiente de conductividad térmica del aislante,W

m&K&

% Longitud del aislante, m.

% Diámetro de la pared interna del tubo, m.

% Diámetro de la pared externa del tubo, m.

% Diámetro de la pared externa del aislante, m.

116

Como se analizó en el Capítulo 1, las primeras dos resistencias de la Ecuación

AIII.1 son despreciables, es decir la resistencia de la condensación del vapor y la

resistencia de la pared del tubo, se tiene entonces la Ecuación AIII.2:

)# 4 $

,=>? 8

[AIII.2]

Como ejemplo de cálculo se toma la tubería de vapor de la OBEM 5 y los datos

del aislante según el comerciante LA LLAVE.

Se cotizó el aislante en diferentes casas comerciales, siendo La Llave el

proveedor de mejores características y precio, así se tiene:

Figura AIII.1. Especificaciones técnicas de las cañuelas

117

CAÑUELAS CON FOIL DE ALUMINIO.

Tabla AIII.1. Precio de las cañuelas proporcionado por el comerciante La Llave

Descripción P.Unit [USD]

Cañuela 2¨x 1 x 91 cm con foil de aluminio. 7,15

Cañuela 1 1/2¨x 1 x 91 cm con foil de aluminio. 6,10

Cañuela 1 1/4¨x 1 x 91 cm con foil de aluminio. 5,81

Cañuela 1/2¨x 1 x 91 cm con foil de aluminio. 4,18

Tabla AIII.2. Datos necesarios para el cálculo del número de capas del aislante

Propiedad Valor

Kais [W/m°K] 0,035

L [m] 0,91

r3 [m] 0,0556

r2 [m] 0,0302

e [m] 0,0254

Ts [K] 446

Ta [K] 308e= espesor del aislante

Podría parecer que mientras mas grueso el aislante, menor la pérdida total de

calor; lo que es verdadero siempre en aislantes planos, pero no en aislantes

curvos. “En un aislamiento cilíndrico, a medida que el grueso del aislante se

aumenta, la superficie de la que el calor debe ser removido por el aire aumenta y

la pérdida total de calor puede aumentar si el área aumenta más rapidamente que

la resistencia” (Kern, 1999, p. 36).

La resistencia es un mínimo y la pérdida de calor un máximo, cuando las

derivadas de la suma de la resistencia R de la Ecuación AIII.3 con respecto al

radio r3 se hace igual a cero, la misma que se muestra en la Ecuación AIII.4 (Kern,

1999, p. 36):

118

)/

18

/

! 1

[AIII.3]

Figura AIII.2. Radio Crítico

) + )/

18

/

! 1

/ [AIII.4]

/

14

/

! 1) +

A la máxima pérdida de calor r3=rc, radio crítico:

)

/)

/

!

)!

) )!

Para el cálculo del coeficiente de convección del aire se tiene la Figura AIII.3

rc

r2

r3

119

Figura AIII.3. Figura para el cálculo del coeficiente de convección y radiación del aire(Kern, 1999, p. 34)

)+,+2-

*

//,2-*

) +,++2+

Se desea mantener el radio crítico tan pequeño como sea posible, de manera que

la aplicación del aislante proporcione una reducción y no un aumento en la

pérdida de calor por una tubería. Esto se puede lograr usando una material

aislante de baja conductividad, de manera que el radio critico sea menor que el

radio de la tubería, o rc<r3 (Kern, 1999, p. 37)

Comparando el r3 que se encuentra en la Tabla AIII.2 y el rc, obtenido, se tiene

entonces que con una capa de aislante se logra mantener una reducción en la

pérdida de calor.

120

Las cañuelas que se cotizaron en el mercado son de 0,9100 m de largo y

0,0254 m de espesor. Así para aislar la tubería de la línea de vapor de la OBEM 5

se necesita 10 cañuelas de 2,00 pulg de diámetro nominal así:

) /+ @ *;,/-

@) ;/,-+

Cálculo del calor ahorrado por aislamiento:

Calor perdido con aislamiento para la OBEM 5:

)# 4 $

,

* *=>? 8

*

)#<<9 4 2+:$ A

,

, * * ,*

,

,8

, * , * ,

) 2;/,2< ) 2/.,2-!

Por lo tanto el calor ahorrado para la OBEM 5 es:

) 4

) 2 :92,1/ 4 2;/,2< ) 2 <./,:; ' ( ) 2 ++2,+!

Cálculo del dinero ahorrado por aislamiento para la OBEM 5:

Costo de generación de energía

121

) +,/;2 */

/+ +++) /,;2 4 +-

Calor ahorrado con la implementación del aislante en la OBEM 5:

2 ++2!

* /,;2 4 +- */: !

/*19<

/ @) 1<9,:;

@

Cálculo del ahorro del Fuel Oil No.6:

1<9,:;@

*/

+,92<1-.) 2:.

@

122

ANEXO IV

CAMBIO DE ACIDO POR PROBLEMAS DE INCRUSTACIONES EN

LAS MÁQUINAS

El ácido ocupado era una mezcla de ácido acético-oxálico, el mismo que

ocasionaba la formación de oxalatos por la utilización de agua dura.

Se cambió por ácido cítrico el que no ocasiona incrustaciones en las máquinas.

Se tiene así los consumos de los ácidos:

Tabla AIV.1. Consumo de ácido en el año 2010-2011

MES ÁCIDO [kg] AC. CÍTRICO [kg]

Octubre 1118,70 0,00

Noviembre 920,47 0,00

Diciembre 983,10 0,00

Enero 822,48 0,00

Febrero 804,70 0,00

Marzo 483,05 377,40

Abril 111,06 680,15

Mayo 8,65 571,70

Junio 7,35 675,98

Julio 0,00 771,98

Agosto 0,00 750,85

Septiembre 0,00 704,80

PROMEDIO 929,89 742,54

Analizando el costo de cada ácido se tiene que:

Tabla AIV.2. Consumo y costo de ácido en el mes

DESCRIPCIÓN ÁCIDO COMERCIAL ÁCIDO CÍTRICO

Consumo [kg/mes] 929,89 742,54


Costo [USD/mes] 1022,88 965,30

AHORRO [USD/mes] 57,57

123

ANEXO V

LAVADO DE MÁQUINAS DEBIDO A INCRUSTACIONES Y

ANÁLISIS DEL AHORRO DE CONSUMO DE VAPOR

Tabla AV.1. Tiempos de apertura y cierre de la válvula de vapor antes del lavado demáquina OBEM 5 (23/marzo/2011)

Hora de apertura Hora de cierre Tiempo abierta Temp Agua [ºC]

0:00:00 0:02:33 0:02:33 33,3

0:02:38 0:06:06 0:03:28 39,0

0:06:13 0:09:42 0:03:29 49,0

0:09:49 0:13:18 0:03:29 54,0

0:13:25 0:15:18 0:01:53 60,0

0:24:45 0:25:30 0:00:45 61,0

0:26:18 0:27:11 0:00:53 64,3

0:27:56 0:30:24 0:02:28 65,7

0:31:57 0:32:40 0:00:43 67,0

0:33:24 0:34:20 0:00:56 71,0

0:35:02 0:37:25 0:02:23 74,0

0:38:49 0:39:40 0:00:51 78,4

0:40:20 0:41:20 0:01:00 80,8

0:42:03 0:44:36 0:02:33 82,7

0:47:53 0:48:24 0:00:31 84,6

0:50:12 0:51:27 0:01:15 85,9

0:54:39 0:55:13 0:00:34 87,9

0:56:37 0:57:39 0:01:02 89,1

1:00:18 1:00:54 0:00:36 90,4

1:02:20 1:02:52 0:00:32 91,7

1:04:36 1:05:41 0:01:05 92,5

1:08:15 1:08:49 0:00:34 93,5

1:10:13 1:10:30 0:00:17 93,9

1:10:41 1:10:47 0:00:06 94,3

1:12:14 1:13:25 0:01:11 96,0

1:15:51 1:16:27 0:00:36 96,4

124

Tabla AV.1. Tiempos de apertura y cierre de la válvula de vapor antes del lavado demáquina OBEM 5 (23/marzo/2011)(continuación…)


1:17:45 1:18:53 0:01:08 96,9

1:21:34 1:22:14 0:00:40 97,6

1:23:34 1:24:12 0:00:38 98,0

1:26:06 1:27:31 0:01:25 97,9

1:30:05 1:30:33 0:00:28 98,1

1:35:39 1:36:14 0:00:35 98,5

1:41:00 1:42:00 0:01:00 98,9

1:52:00 1:52:33 0:00:33 99,3

1:57:17 1:57:53 0:00:36 99,7

2:00:29 2:01:20 0:00:51 100,0

2:04:58 2:05:31 0:00:33 100,3

2:07:43 2:08:46 0:01:03 100,9

2:12:57 2:13:33 0:00:36 101,4

2:16:18 2:17:24 0:01:06 101,7

2:21:32 2:22:40 0:01:08 102,3

2:26:25 2:27:04 0:00:39 102,5

2:29:22 2:30:24 0:01:02 102,6

2:34:10 2:34:50 0:00:40 102,4

2:37:33 2:38:33 0:01:00 102,4

2:46:15 2:46:55 0:00:40 102,3

2:51:30 2:52:30 0:01:00 102,9

3:00:30 3:01:06 0:00:36 102,4

3:06:08 3:07:07 0:00:59 102,4

3:14:57 3:15:31 0:00:34 102,0

3:20:56 3:21:43 0:00:47 102,3

Total 0:56:00

125

Tabla AV.2. Tiempos de apertura y cierre de la válvula de vapor antes del lavado demáquina OBEM 4 (1/abril/2011)


0:00:00 0:02:40 0:02:40 32,0

0:02:46 0:06:11 0:03:25 35,0

0:06:18 0:09:41 0:03:23 40,5

0:09:48 0:13:12 0:03:24 48,5

0:13:19 0:16:35 0:03:16 53,8

0:18:26 0:19:48 0:01:22 59,5

0:21:21 0:22:15 0:00:54 61,7

0:23:02 0:23:43 0:00:41 63,4

0:23:51 0:23:57 0:00:06 64,5

0:27:08 0:27:14 0:00:06 67,5

0:27:22 0:28:21 0:00:59 67,6

0:29:03 0:30:10 0:01:07 69,2

0:30:52 0:33:26 0:02:34 71,1

0:34:36 0:35:34 0:00:58 74,9

0:36:18 0:37:40 0:01:22 76,4

0:38:26 0:40:20 0:01:54 78,6

0:43:00 0:43:42 0:00:42 80,8

0:45:18 0:46:23 0:01:05 81,5

0:48:58 0:49:29 0:00:31 83,0

0:50:57 0:51:33 0:00:36 83,6

0:53:30 0:54:33 0:01:03 84,3

0:56:57 0:57:33 0:00:36 85,8

0:59:00 0:59:59 0:00:59 86,3

1:01:33 1:03:17 0:01:44 87,6

1:04:51 1:05:30 0:00:39 88,5

1:07:12 1:08:24 0:01:12 89,2

1:10:52 1:11:30 0:00:38 90,7

1:13:03 1:14:06 0:01:03 91,3

1:16:27 1:17:10 0:00:43 92,5

1:18:36 1:19:15 0:00:39 93,3

1:20:59 1:22:10 0:01:11 94,2

1:24:24 1:26:03 0:01:39 95,4

126

Tabla AV.2. Tiempos de apertura y cierre de la válvula de vapor antes del lavado demáquina OBEM 4 (1/abril/2011) (continuación …)


1:30:44 1:31:20 0:00:36 95,4

1:37:23 1:38:02 0:00:39 95,4

1:43:35 1:44:16 0:00:41 95,6

1:44:25 1:44:27 0:00:02 96,8

1:51:21 1:52:03 0:00:42 95,5

1:54:24 1:54:45 0:00:21 96,1

1:54:51 1:54:59 0:00:08 96,7

1:57:26 1:58:16 0:00:50 96,4

1:58:21 1:58:26 0:00:05 97,9

2:01:36 2:01:43 0:00:07 97,2

2:01:51 2:02:42 0:00:51 97,2

2:06:21 2:06:58 0:00:37 97,8

2:09:10 2:10:05 0:00:55 98,3

2:13:41 2:14:20 0:00:39 99,0

2:16:39 2:17:38 0:00:59 99,3

2:21:08 2:21:44 0:00:36 100,3

2:24:06 2:25:04 0:00:58 100,5

2:28:26 2:29:02 0:00:36 101,2

2:32:04 2:33:00 0:00:56 101,5

2:40:44 2:41:20 0:00:36 101,4

2:47:20 2:47:58 0:00:38 101,5

2:53:20 2:54:03 0:00:43 101,4

2:54:08 2:54:17 0:00:09 102,5

3:01:49 3:02:25 0:00:36 101,4

3:08:13 3:08:53 0:00:40 102,4

3:14:31 3:14:57 0:00:26 101,4

3:15:03 3:15:17 0:00:14 102,3

Total 0:58:31

127

Para el cálculo del coeficiente global de transferencia de calor se utilizó las

Ecuaciones AV.1 y AV.2 (Mills, 1995, pp. 755,756).

/)/8

[AV.1]

/)

/

! * 1 * *8=B# C $

1 * *8

/

! * 1 * *

[AV.2]

Dónde:

U: Coeficiente global de transferencia de calor [W/m2.K].

Uf: Coeficiente global de transferencia de calor correspondiente al intercambiador

sucio [W/m2.K].

hci: Coeficiente interno de transferencia de calor. (interior de los tubos) [W/m2.K].

hco: Coeficiente externo de transferencia de calor(lado de la coraza) [W/m2.K].

P: Perímetro externo de los tubos del intercambiador [m].

k: Conductividad térmica de la pared del tubo [W/m.K].

r1: Radio interno [m].

r2: Radio externo [m].

En la parte interna de los tubos circula vapor, para el cálculo del coeficiente de

convección interna, hci, se tiene la Ecuación AV.3 (Mills, 1995, p. 273):

! )* [AV.3]

Dónde:

NuD: Número de Nusselt.

Para analizar si la convección se trata de un fluido laminar o turbulento, se analiza

el número de Reynolds (ReD), con la Ecuación AV.4 (Mills, 1995, pp. 273, 280):

128

)* [AV.4]

Teniendo que:

)D [AV.5]

) *

Dónde:

G: Velocidad de másica.

µ: Viscosidad [kg/m.s].

D: Diámetro interno [m].

D : Flujo másico [kg/m2.s].

Ac: Área trasversal del tubo [m2].

Tabla AV.3. Datos de las propiedades físicas del tubo

Parámetro Valor

r1[m] 0,0051

r2[m] 0,0057

Ac [m2] 0,000082

Para obtener el flujo másico del vapor se midió el condensado, obteniendo

1,219 m3 en 3,43 h y teniendo la densidad del condensado a la temperatura de

353 K, se tiene:

/,1/.

2,<2 !*.9:,1

*/ !

2 9++*<+

) +,++1<

)+,++1<

+,++++:1) 1.,/-

&

129

Con la viscosidad del vapor a la temperatura de saturación igual a 1,468E-05

kg/m.s obtenida del Manual del Ingeniero Químico, Perrry, de la página 2-314:

)1.,/- * +,+/+1

/,<9: 4 +- C) 1+ 2+-,<1

Según el número de Reynolds se tiene para el cálculo del número de Nusselt las

Ecuaciones AV.6 y AV.7 (Mills, 1995, p. 281):

)# C:$ * # 4 / +++$ *

/ 8 /1,; * # C:$ , * # C 4 /$E 2 +++ 0 0 /+

[AV.6]

) #+,;.+ * =B 4 /,9<$ E /+ 0 0 /+ [AV.7]

Dónde:

f: Factor de fricción.

Pr: Número de Prandtl.

Se analiza las propiedades a la temperatura de 446K que es la temperatura de

saturación del vapor teniendo:

Tabla AV.4. Propiedades del vapor a la temperatura de saturación

Propiedad Valor

Pr 1,057

K [W/m.K] 0,032

Se procede entonces al cálculo del coeficiente de convección interno:

) #+,;.+ * =B#1+ 2+-,<1$ 4 /,9<$ ) +,+19

)#+,+19C:$ * #1+ 2+-,<1 4 / +++$ * /,+-;

/ 8 /1,; * #+,+19C:$ , * #/,+-; C 4 /$) 99,.1

130

! )+,+21

&* 99,.1

+,+/+1) 1/1,-;

&

En la parte externa de los tubos circula agua, para el cálculo del coeficiente

externo de convección, hco se tiene:

El cálculo del hco se lo realizó mediante la ayuda de la Figura AV1.

Para la utilización de la figura, es necesario tener la velocidad másica del agua

( D ), por lo tanto:

D )9 +++

2,<2 !*

/!

2 9++) +,<:9

El área externa es igual a:

) 1 * * * * *

) 1 * * +,++-; * /,9+ * <+ * 1 ) <,9+

Entonces el flujo será:

+,<:9

<,9+) +,/+-9

&

Debido que, para el uso de la Figura AV.1 es necesaria la velocidad másica en

otras unidades se procede al cambio:

+,/+-9 *1,1+<91

/*#+,2+<: $

#/ $) +,+11

131

Flujo másico/área, lb/s.pie2

Coeficiente de transferencia de calor para fluidos en la coraza de un intercambiador decalor. Dibujo basado en tubos de una pulgada en paso de 1 ¼ pulg2.

Figura AV.1. Gráfico para el cálculo del coeficiente convección por el lado de la corazade un intercambiador de calor

(Universidad de Trujillo, 2009, p. 7.18)

Utilizando la Figura AV.1 y analizando a la temperatura media del agua de

71ºC=160ºF se tiene que el coeficiente de convección externo es igual a:

! ) <-!

! ) <-!

*/,<::/:.

F */

+,2+<:*+,:9

* /,< ) 2-;,9;

132

El k de la pared de los tubos se tomó de la Tabla A.1a de Mills,1995, p. 853; para

el cobre puro.

Una vez que obtenidos todos los datos para el cálculo del coeficiente global de

transferencia de calor y según la Ecuación AV.2 se tiene:

/)

/

1/1,-; * 1 * * +,++-/8=B#+,++-;C+,++-/$

1 * * -1 C

8/

2-;,9; * 1 * * +,++-;

/) +,11-

) 1 * * /

) +,+21 ' (

/) +,++;1

) /2:,;-

Para el cálculo del Uf se toma como referencia la resistencia de ensuciamiento de

la Tabla 17.38 del libro cuyos autores son R. K. Shah* and D. R Sekulib, p17.148.

Teniendo un Rf de /,;- 4 +< &

/) +,++;1 8 /,;- 4 +<

/) +,++;2:

) /2-,<9

133

ANEXO VI

DISMINUCIÓN DE PORCENTAJE DE COLORANTES EN

FORMULAS SOBRESATURADAS Y CAMBIO DE COLORANTES

QUE OCASIONAN MANCHADOS Y MALA SOLIDEZ A LA LUZ

! Color: Gris 600 Jaspeado

Tabla AVI.1. Fórmula antigua gris 600

DescripciónPorcentaje decolorante [%]


Costo[USD/kg]

AZUL MAXILON GRL 300% 1,574 0,346 0,318


ROJO APOLLO GTL 200% 0,381 0,122 0,032

TOTAL 3,597 1,141 0,437

Tabla AVI.2. Fórmula nueva gris 600



Costo[USD/kg]


AZUL APOLLO GRL 300% 0,660 0,132 0,056

ROJO APOLLO GRL 200% 0,065 0,020 0,005

TOTAL 1,925 0,644 0,124

134

! Color: Lila 4015 (Hilo)

Tabla AVI.3. Fórmula antigua lila 4015



Costo[USD/kg]



AZUL APOLLO FRL 100% 0,070 0,010 0,0046

ASTRAGAL PAN 1,590 1,272 0,0795

TOTAL 1,672 1,292 0,0853

Tabla AVI.4. Fórmula nueva lila 4015



Costo[USD/kg]

AZUL APOLLO GRL 300% 0,016 0,003 0,001

ROJO BRILLANTE APOLLO GRL 200% 0,019 0,006 0,001

ASTRAGAL PAN 1,470 1,176 0,074

TOTAL 1,505 1,185 0,076

! Color: Rojo R09

Tabla AVI.5. Fórmula antigua rojo R09



Costo[USD/kg]



ROJO APOLLO GTL 200% 0,726 0,232 0,060

ASTRAGAL PAN 1,180 0,944 0,059

TOTAL 3,284 2,013 0,218

135

Tabla AVI.6. Fórmula nueva rojo R09



Costo[USD/kg]



AZUL APOLLO GRL 300% 0,025 0,005 0,002

ASTRAGAL PAN 0,300 0,240 0,015

TOTAL 4,935 1,719 0,336

! Color: Verde 373

Tabla AVI.7. Fórmula antigua verde 373



Costo[USD/kg]



ASTRAGAL PAN 1,470 1,176 0,074

TOTAL 1,657 1,261 0,088

Tabla AVI.8. Fórmula nueva verde 373



Costo[USD/kg]

ROJO APOLLO GTL 200% 0,012 0,004 0,001

AZUL ASTRAZON BG 200% 0,220 0,068 0,036

AMARILLO FARACRYL 5GL 0,135 0,034 0,021

ASTRAGAL PAN 1,240 0,992 0,062

TOTAL 1,607 1,098 0,120

136

! Color: Azul 0515

Tabla AVI.9. Fórmula antigua azul 0515



Costo[USD/kg]



AZUL MARINO APOLLO 2BL 100% 2,080 0,749 0,081

ASTRAGAL PAN 2,500 2,000 0,125

TOTAL 4,754 2,852 0,218

Tabla AVI.10. Fórmula nueva azul 0515



Costo[USD/kg]


AZUL APOLLO GRL 300% 0,81 0,162 0,069


ASTRAGAL PAN 0,96 0,768 0,048

TOTAL 2,420 1,169 0,156

! Color: Azul Z76

Tabla AVI.11. Fórmula antigua azul Z76



Costo[USD/kg]




TOTAL 1,909 1,244 0,178

137

Tabla AVI.12. Fórmula nueva azul Z76



Costo[USD/kg]


AZUL APOLLO GRL 300% 1,75 0,350 0,149

ROJO APOLLO GRL 200% 0,35 0,109 0,025

TOTAL 3,010 0,832 0,222

! Color: Vino 331 en 3001

Tabla AVI.13. Fórmula antigua vino 331


Costo[USD/kg]

AZUL MAXILON GRL 300% 0,065 0,026

ROJO VIOLETA TRIACRYL 3RBN 0,277 0,030


AZUL SHANGDARON M-2R 0,158 0,001


AMARILLO TERASIL 4G 0,120 0,015

TOTAL 1,819 0,154

Tabla AVI. 14. Fórmula nueva vino 331


Costo[USD/kg]

AMARILLO TERASIL 4G 0,162 0,020

AZUL MNO TERASIL NFR 0,29 0,030



AZUL APOLLO GRL 300% 0,056 0,005

ROJO BRILLANTE APOLLO GRL 200% 0,28 0,020

TOTAL 2,143 0,175

138

! Color: Morado M13

Tabla AVI. 15. Fórmula antigua morado M13



Costo[USD/kg]


AZUL APOLLO FRL 100% 0,905 0,127 0,060

ROJO APOLLO GTL 200% 0,636 0,203 0,053

ASTRAGAL PAN 1,100 0,880 0,055

TOTAL 2,732 1,301 0,177

Tabla AVI.16. Fórmula nueva morado M13



Costo[USD/kg]


AZUL APOLLO GRL 300% 0,375 0,075 0,032


ASTRAGAL PAN 1,080 0,864 0,054

TOTAL 2,275 1,226 0,138

139

ANEXO VII

IMPLEMENTACIÓN DEL LAVADO DE MÁQUINAS DEBIDO A

INCRUSTACIONES

Después del lavado de la máquina se tomó los siguientes datos:

Tabla AVII.1. Aperturas y cierres de la válvula de vapor después del lavado de máquinaOBEM 5 (27/abril/2011)


0:00:00 0:01:42 0:01:42 28,0

0:01:49 0:03:18 0:01:29 30,0

0:05:24 0:07:52 0:02:28 35,7

0:09:00 0:10:28 0:01:28 41,0

0:12:35 0:15:05 0:02:30 46,6

0:17:11 0:18:40 0:01:29 51,5

0:20:47 0:22:50 0:02:03 56,5

0:25:48 0:26:23 0:00:35 60,2

0:28:05 0:29:55 0:01:50 62,1

0:30:55 0:31:45 0:00:50 66,0

0:32:41 0:33:36 0:00:55 67,7

0:34:51 0:36:04 0:01:13 69,8

0:37:59 0:39:35 0:01:36 72,8

0:40:17 0:41:13 0:00:56 75,2

0:41:22 0:42:13 0:00:51 76,8

0:43:00 0:43:30 0:00:30 78,0

0:46:57 0:47:33 0:00:36 80,4

0:49:31 0:50:19 0:00:48 81,0

0:52:35 0:53:16 0:00:41 82,2

0:54:59 0:55:35 0:00:36 83,2

0:57:28 0:58:17 0:00:49 84,0

1:00:18 1:00:58 0:00:40 85,0

1:02:35 1:02:47 0:00:12 86,0

1:02:54 1:03:32 0:00:38 86,1

1:05:40 1:06:19 0:00:39 86,8

1:06:28 1:06:35 0:00:07 88,0

140

Tabla AVII.1. Aperturas y cierres de la válvula de vapor después del lavado de máquinaOBEM 5 (27/abril/2011)(continuación …)


1:08:14 1:08:46 0:00:32 87,8

1:10:13 1:11:10 0:00:57 88,6

1:13:38 1:14:22 0:00:44 89,7

1:15:52 1:16:32 0:00:40 90,6

1:18:16 1:19:22 0:01:06 91,2

1:21:23 1:22:06 0:00:43 92,3

1:23:35 1:24:14 0:00:39 93,1

1:25:49 1:26:53 0:01:04 93,9

1:28:55 1:29:38 0:00:43 95,0

1:33:17 1:34:05 0:00:48 95,4

1:39:55 1:40:39 0:00:44 95,4

1:46:39 1:47:23 0:00:44 95,4

1:52:30 1:52:44 0:00:14 95,4

1:52:51 1:53:15 0:00:24 95,8

1:56:58 1:57:33 0:00:35 95,7

1:59:59 2:00:49 0:00:50 96,2

2:04:08 2:04:43 0:00:35 96,7

2:07:06 2:07:59 0:00:53 97,0

2:11:11 2:11:46 0:00:35 97,7

2:14:25 2:15:19 0:00:54 98,3

2:18:56 2:19:34 0:00:38 98,9

2:22:26 2:23:27 0:01:01 99,5

2:26:50 2:27:32 0:00:42 100,1

2:30:03 2:31:00 0:00:57 100,4

2:33:53 2:34:30 0:00:37 101,1

2:37:56 2:38:55 0:00:59 101,4

2:44:45 2:45:38 0:00:53 102,6

2:51:31 2:52:23 0:00:52 102,4

2:57:49 2:58:40 0:00:51 101,4

3:03:21 3:03:37 0:00:16 102,4

3:03:46 3:04:11 0:00:25 101,9

3:08:42 3:09:17 0:00:35 102,2

3:13:30 3:14:16 0:00:46 101,4

3:19:46 3:20:36 0:00:50 102,3

Total 0:52:57

141

Tabla AVII.2.Aperturas y cierres de la válvula de vapor después del lavado de máquinaOBEM 4 (4/mayo/2011)


0:00:00 0:02:18 0:02:18 27,9

0:02:26 0:05:51 0:03:25 33,1

0:06:00 0:09:25 0:03:25 41,1

0:09:34 0:12:59 0:03:25 48,0

0:13:07 0:16:01 0:02:54 55,4

0:19:46 0:20:04 0:00:18 60,3

0:20:14 0:20:47 0:00:33 61,0

0:21:51 0:23:04 0:01:13 62,2

0:24:11 0:25:04 0:00:53 64,5

0:25:52 0:26:54 0:01:02 66,2

0:27:48 0:29:13 0:01:25 68,1

0:30:15 0:30:45 0:00:30 70,5

0:30:54 0:31:23 0:00:29 71,3

0:32:03 0:33:02 0:00:59 72,4

0:33:43 0:34:18 0:00:35 73,9

0:34:27 0:35:09 0:00:42 75,2

0:36:04 0:37:32 0:01:28 75,2

0:38:35 0:39:26 0:00:51 76,3

0:40:58 0:41:23 0:00:25 78,8

0:41:33 0:41:35 0:00:02 80,1

0:43:14 0:44:01 0:00:47 80,9

0:46:22 0:46:58 0:00:36 80,7

0:49:02 0:49:49 0:00:47 81,8

0:52:18 0:52:54 0:00:36 82,7

0:54:33 0:55:06 0:00:33 84,0

0:56:50 0:57:38 0:00:48 84,8

0:59:36 1:00:13 0:00:37 85,6

1:01:40 1:02:24 0:00:44 86,6

1:04:12 1:05:12 0:01:00 87,4

1:07:17 1:07:58 0:00:41 88,2

1:09:30 1:09:42 0:00:12 89,3

1:09:51 1:10:23 0:00:32 90,2

142

Tabla AVII.2.Aperturas y cierres de la válvula de vapor después del lavado de máquinaOBEM 4 (4/mayo/2011)(continuación …)


1:12:24 1:13:14 0:00:50 90,3

1:13:22 1:13:26 0:00:04 90,9

1:15:14 1:15:53 0:00:39 92,3

1:17:30 1:18:31 0:01:01 92,1

1:20:43 1:21:26 0:00:43 92,8

1:23:01 1:23:41 0:00:40 94,0

1:26:59 1:27:18 0:00:19 95,0

1:27:28 1:27:42 0:00:14 95,4

1:32:59 1:33:43 0:00:44 95,9

1:41:11 1:41:22 0:00:11 95,4

1:41:32 1:41:56 0:00:24 95,9

1:46:53 1:47:42 0:00:49 95,6

1:52:14 1:52:59 0:00:45 95,4

1:55:50 1:56:24 0:00:34 96,5

1:58:29 1:58:55 0:00:26 97,0

2:01:18 2:02:07 0:00:49 97,5

2:04:59 2:05:33 0:00:34 98,0

2:08:11 2:09:01 0:00:50 98,4

2:11:54 2:12:31 0:00:37 98,9

2:15:13 2:16:06 0:00:53 99,6

2:18:46 2:19:24 0:00:38 100,0

2:22:03 2:22:56 0:00:53 100,5

2:25:56 2:26:34 0:00:38 101,0

2:29:13 2:30:15 0:01:02 101,6

2:35:16 2:36:03 0:00:47 102,4

2:41:01 2:41:46 0:00:45 103,3

2:46:39 2:47:12 0:00:33 101,4

2:51:48 2:52:18 0:00:30 102,3

2:58:09 2:58:18 0:00:09 101,4

2:58:28 2:58:53 0:00:25 102,3

3:03:50 3:04:23 0:00:33 102,0

Total 0:53:44

143

Después de la toma de tiempos de apertura de las válvulas se tiene que:

Tabla AVII.3. Ahorro de vapor con el lavado de la máquina de tintura de hilo de 270 kg

MáquinaTiempo

apertura [min]Tiempo

promedio [min]Ahorro de

vapor [min]Ahorro

[min vapor/día]

Conincrustaciones

56,0057,26

3,92 56,5758,52

Sinincrustaciones

53,7353,34

52,95

Un día de producción promedio es de 3 900 kg por las seis máquinas, teniendo un

ahorro de 56,57 min en la apertura de la válvula de vapor por día como se

muestra en la Tabla AVII.3.

Para analizar el costo de la generación de un kgvapor/h y sabiendo la potencia de

los calderos real se tiene:

-++ *2<,-

/*

/

1,1+<) ; :1<,<:

!

Para los tres calderos existentes en Delltex se tiene:

Tabla AVII.4. Potencia de calderos

Caldero Potencia (BHP) Potencia (kgvapor/h)

1 500 7824,48

2 350 5477,13

3 300 4694,69

Total 1150 17996,30

Además se sabe que los calderos se mantienen prendidos las 24 horas del día y

mediante registros de los calderistas se tiene que:

144

Tabla AVII.5. Costo y consumo de fuel oil

Parámetro Valor

Consumo de Fuel Oil [gal/h] 46,23

Costo Fuel Oil* [USD/gal] 0,63* Fuente: Facturas pagadas a Petro Ecuador.

Con lo que se puede calcular el costo de la producción de un kg de vapor, se

tiene entonces:

<9,12!

*+,92

/*

!

/; ..9,2+) +,++/9

Mediante la medición del condensado, se tiene que en un día con producción

promedio de 3900 kg el condensado es de 17,61 m3/día antes de la

implementación de la mejora y de 17,27 m3/día una vez implementada la mejora,

con temperatura de 80 °C y densidad de 968,2 kg/m3. Con lo que se tiene que:

/;,9/*.9:,1

) /; +<;,:-

/;,1;*.9:,1

) /9 ;12,2:

Cálculo del consumo de ahorro de vapor:

/; +<;,:- 4 /9 ;12,2: ) 21<,<;

Tabla AVII.6. Ahorro de vapor

Ahorro Valor

Ahorro [kgvapor/día] 324,47

Ahorro [kgvapor/mes] 7138,43

Ahorro [kgvapor/año] 85661,12

145

Cálculo del ahorro de Fuel Oil:

:- 99/,/1@

* <9,12!

*!

21<,<;) 9+-,;

@

9+-,;@

*+,92<1-.

/) /2.,-:

@

Además del ahorro de vapor y Fuel Oil, se tiene ahorro en el consumo de aguaasí:

:- 99/,/1@

*.9:,1

) ::,<;@

1<2,-+@

*/ +++

/) :: <;<,9/

@

146

ANEXO VIII

PROPUESTA DE MEJORAMIENTO

PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA EN EL ÁREA DE TINTORERÍA

Empresa: Delltex Industrial S.A

Ejecutor: Verónica Cristina Villacrés Salazar

Área Técnica: Gestión de Calidad. Producción más Limpia

Interlocutor: Ing. María Eugenia Urgilés

Objetivo:

Reducir costos de materia prima y energía en el área de tintorería de la empresa

Delltex Industrial S.A.

Reducir la contaminación de agua y aire.

Opciones de mejora y alcances

Entre las opciones de mejora analizadas tenemos:

1. Evaluar técnica y económicamente el aislamiento de la tubería de la línea

de vapor y condensado en las máquinas de tintura de hilos y telas

Mediante el estudio de la línea de vapor y condensado, se tiene como resultado

que el calor total perdido en el proceso de tinturación de hilo y tela es de:

25 082,15 W en la línea de vapor y de 10 987,19 W en la línea de condensado, lo

que representa aproximadamente a tener 360 focos normales de luz prendida.

Una vez analizadas las pérdidas energéticas y considerando como mejor

ofertante la casa comercial La Llave para la compra de aislante, se tiene según

laTabla AVIII.1el detalle de la inversión que se necesita para la puesta en marcha

de la mejora.

147

Tabla AVIII.1. Cantidad y costo total del aislante para la tubería

Diámetro 2,00 [pulg] 1,50 [pulg] 1,25 [pulg] 0,50 [pulg] Total

Cañuelas totales [unidades] 123,00 85,00 10,00 5,00 223,00

Precio unitario [USD] 7,15 6,10 5,81 4,18 N.A

Precio total [USD] 879,45 518,50 58,10 20,90 1476,95

En la Tabla AVIII.2 se indica la cantidad de calor ahorrado con el aislamiento de la

tubería de la línea de vapor y condensado, el mismo que representa un 83% de

ahorro en relación al calor total perdido (36 069,34 W); así también se concluye

que en menos de un año, el dinero invertido será reembolsado, y los

consecuentes 3 años se tendrá un ahorro tanto económico como en Fuel Oil.

Tabla AVIII.2. Ahorro de calor y dinero con el aislamiento de la tubería

Calor Ahorrado [kcal/h] Fuel Oil ahorrado[gal/año] Ahorro [USD/año]

Línea de vapor OBEM 16681,77 1 859,50 1 179,41

Línea de condensado OBEM 7 498,39 835,84 530,14

Línea de vapor ATYC 5 655,31 630,39 399,83

Línea de condensado ATYC 1 844,33 205,59 130,39

Total 31679,79 3 531,32 2 239,77

La inversión que se genera en la opción de mejora se verá reembolsada en 9

meses, por lo que es una opción bastante atractiva desde el punto de vista

económico, así se muestra en la Tabla AVIII.3; además es importante la

instalación de aislante para la mejora del ambiente de trabajo de los obreros, ya

que se elimina las quemaduras que suelen ocurrir en especial en brazos y manos,

al momento de la operación de las máquinas.

La implementación de la mejora permite la disminución del consumo de Fuel Oil

como indica la Tabla AVIII.2 consecuentemente se reduce la emisión de gases

tóxicos y partículas sólidas en suspensión, que causan efectos perjudiciales sobre

la salud de seres vivos. El beneficio económico es considerable ya que representa

un ahorro de 3 531,32 gal/año de fuel oil, con lo que se ve reducido también en el

consumo de vapor, y consecuentemente el recurso agua.

148

Tabla AVIII.3. Criterios Financieros. Aislamiento de tubería

Indicador Valor

Valor actual neto (VAN) 5 913,47


Período de recuperación de la inversión 9 meses

Rédito económico [USD/4años] 5 913,47

Las ventajas de la instalación del aislante son todas positivas, ya que se tiene

beneficios económicos, ambientales y de confort para el obrero.

2. Reducir el consumo de vapor en las máquinas de tintura de hilos

Las máquinas de tintura de hilo se encontraban con incrustaciones tanto en las

paredes de la cabina, como en las paredes de las tuberías de los

intercambiadores de calor. El problema se manifestaba debido al consumo de un

ácido comercial en cuya composición se tenía una mezcla de ácido fórmico y

oxálico; el ácido oxálico al entrar en contacto con agua de pozo con una dureza

media reaccionaba con los carbonatos presentes en el agua, dando lugar a la

formación de oxalatos, los mismos que precipitaban y formaban las

incrustaciones.

Tabla AVIII.4. Análisis del consumo y ahorro por el cambio de ácido

Descripción Ácido Acético-Oxálico Ácido Cítrico

Consumo [kg/año] 11158,67 9066,67


Costo [USD/año] 12274,54 11786,67


Detectado el problema se cambió la utilización del ácido comercial por ácido

cítrico, con lo que además de eliminar el problema, se veía reducido el consumo,

se tiene así según la Tabla AVIII.4.

149

Además de cambiar de ácido se realizó el lavado de las máquinas para la

eliminación de las incrustaciones, cuyo costo asciende alrededor de

6 091,70 USD, para las seis máquinas de tintura de hilo.

Una vez eliminadas las incrustaciones, se tiene una mejor transferencia de calor,

ya que las incrustaciones actúan como aislante al poseer un bajo coeficiente de

conductividad térmica, y consecuentemente se tiene un ahorro de vapor, búnker y

sobre todo agua, como se puede observar según la Tabla AVIII.5.

Tabla AVIII.5. Ahorro en consumo de vapor, búnker y agua

Parámetro Valor


Ahorro [búnker/año] 220,07



Al poseer una transferencia de calor al baño de manera uniforme y más efectiva,

desencadena en una reducción del porcentaje de baños manchados, los cuales al

ser reprocesados incrementa el consumo de agua y productos auxiliares, además

que el hilo se vuelve débil provocando mayores desperdicios en el proceso

posterior a la tintura

La opción de mejora debido a la inversión producida para el lavado de las

máquinas, tiene un periodo de recuperación del capital a largo plazo como se

puede observar al analizar la Tabla AVIII.6.

Si es verdad que el aspecto económico no es atractivo se tiene beneficios

técnicos y sobre todo ambientales con el lavado de las máquinas. Así, la mejora

permite la disminución del consumo de Fuel Oil como indica en la evaluación

técnica, consecuentemente se reduce la emisión de gases tóxicos y partículas

sólidas en suspensión, que causan efectos perjudiciales sobre el medio ambiente.

Conjuntamente la mejora permite la reducción del consumo de ácido con lo que

se reduce la contaminación en el agua.

150

Tabla AVIII.6. Criterios económicos para la evaluación de la opción de mejora (reduccióndel consumo de vapor en las máquinas de tintura)

Indicador Valor

Valor actual neto (VAN) -8,46



Rédito económico [USD/20años] -8,46

Una de las mayores ventajas ambientales es la reducción en el consumo del

recurso de agua de 88 474,61 litros por año.

3. Disminuir el stock de colorantes sin movimiento

Se tiene en la bodega, colorantes sin consumo por más de 150 días que

ascienden a un total de 2 936,34 kg equivalentes a 28 296,02 USD.

Mediante ensayos en el laboratorio se formularon recetas de tintura para el

consumo de colorantes sin movimiento y otros colorantes se pusieron a la venta;

logrando una reducción de 314,12 kg equivalente a 3667,53 USD en 8 meses, los

mismos que se detallan en la

Tabla AVIII.7.

Tabla AVIII.7. Colorantes consumidos en 8 meses

DESCRIPCION ITEM Cantidad [kg] Costo [USD]AZUL MNO SERILENE 2BFS 25,00 75,00

BURDEOS LANASAN CF 10,00 162,00






AZUL BRTE DRIMAREN S-R 20,59 395,37

AZUL BASICO 41 300% 0,50 3,14

TOTAL BQCH Y BQCP 314,12 3 667,53

Existen sin embargo colorantes que todavía están sin utilizar, con los mismos se

151

seguirá ensayando en el laboratorio y enviando a planta los colores aceptados por

el cliente.

La opción de mejora presenta como beneficio ambiental el consumo de colorantes

antiguos, ya que si se los diera de baja, éstos representarían una carga

contaminante al medio ambiente al incinerarlos.

4. Disminuir el exceso de colorantes en las recetas de las fórmulas

sobresaturadas

La finalidad de la opción de mejora, es tener baños clarificados, sin mayor

descarga contaminante en los efluentes y la disminución en el consumo de

colorante. Se tiene entonces según la Tabla AVIII.8 el ahorro logrado al cambiar

las formulas sobresaturadas de mayor consumo al mes.

Tabla AVIII.8. Análisis del ahorro tanto en kg como monetario al cambiar de tricromíalas fórmulas de mayor movimiento al mes

ColorAhorro

[USD/kg]Ahorro

[USD/mes]Ahorro[%/kg]

Ahorro[kg/mes]

Lila 432 0,010 16,49 0,132 2,18

Azul Z03 0,003 2,89 0,213 2,05

Verde 378 0,026 22,13 0,548 4,67

Negro 074 0,000 0,00 0,871 129,93

Total 41,51 138,83

Además de la reducción de colorante, se realizó la eliminación del colorante Rojo

Violeta Triacryl 3RBN, debido a que posee una velocidad de subida a la fibra

bastante elevada, lo que ocasiona baños manchados y consecuentemente

devolución y reproceso.

Se puede observar un ahorro menor al 1,00 %, en la reducción en el consumo de

colorantes y auxiliares en el proceso de tintura, lo que implica una disminución

pequeña en la contaminación del recurso agua y aire; y un menor riesgo en la

152

exposición del trabajador que pesa los productos químicos.

La principal ventaja ambiental de la opción de mejora se tiene en la disminución

en el consumo de colorantes, lo que se ve representado en 138,83 kg/mes,

consecuentemente se tiene baños clarificados y reducción de la contaminación en

el recurso agua.

Si se observa los beneficios económicos y ambientales no son muy significativos

en la opción de mejora, pero los beneficios técnicos ayudan de manera importante

a la disminución de baños manchados.

153

ANEXO IX

FICHA TÉCNICA ÁCIDO CÍTRICO

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL · Agradezco de manera especial a mis padres, Wilson y Narciza,...

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