REDISEÑO DEL SISTEMA DE VACÍO PARA LA MÁQUINA …

REDISEÑO DEL SISTEMA DE VACÍO PARA LA MÁQUINA PRODUCTORA DE PAÑALES M 2102 DE LA EMPRESA TECNOSUR S.A.

CAMILO ANDRÉS LASSO VILLACI

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA Y MECÁNICA PROGRAMA INGENIERÍA MECÁNICA

SANTIAGO DE CALI 2017

REDISEÑO DEL SISTEMA DE VACÍO PARA LA MÁQUINA PRODUCTORA DE PAÑALES M 2102 DE LA EMPRESA TECNOSUR S.A.

CAMILO ANDRÉS LASSO VILLACI

Pasantía Institucional para optar al título de Ingeniero Mecánico

Director

NOYLAN FORERO POLO

Ingeniero Mecánico-Magister

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE ENERGÉTICA Y MECÁNICA PROGRAMA INGENIERÍA MECÁNICA

SANTIAGO DE CALI 2017

3

Nota de aceptación:

Santiago de Cali, 31 de Marzo de 2017

Aprobado por el Comité de Grado en cumplimiento de los requisitos exigidos por la Universidad Autónoma de Occidente para optar por el título de Ingeniero Mecánico.

NELLY CECILIA ALBA DE SÁNCHEZ

Jurado

NOYLAN FORERO

Jurado

4

AGRADECIMIENTOS

Agradezco a Dios por darme salud y a todas las personas que hicieron posible este proyecto, gracias por su aporte y enseñanza: A Amparo y Zoraya Villaci, por el esfuerzo y el sacrificio realizado. A Carlos Lasso, por brindarme su respaldo. Ingeniero Noylan Forero, por brindarme su experiencia y conocimiento durante el desarrollo de la pasantía.

5

CONTENIDO

pág.

GLOSARIO 20

RESUMEN 22

INTRODUCCIÓN 23

1 OBJETIVOS 25

1.1 OBJETIVO GENERAL 25

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 25

2 MARCO TEÓRICO 26

2.1 PRINCIPIOS DEL FLUJO DE AIRE 26

2.1.1 CONSERVACIÓN DE LA MASA 26

2.1.2 CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA 28

2.2 GENERALIDADES DEL TRANSPORTE NEUMÁTICO 30

2.2.1 Flujo en fase diluida 30

2.2.2 Flujo en fase densa 31

2.3 DESCRIPCIÓN DE UN SISTEMA COLECTOR DE POLVO 32

2.4 LEYES DE LOS VENTILADORES 47

2.5 MÉTODOS DE DISEÑO DE LOS DUCTOS 48

2.6 CONSIDERACIÓN DE DISEÑO 50

2.7 CÁLCULO DE PÉRDIDAS 54

6

2.8 SELECCIÓN DEL EQUIPO COLECTOR DE POLVO 63

3 DESCRIPCION DEL SISTEMA EXTRACTOR DE AIRE, FIBRA Y SAP 65

3.1 DESCRIPCIÓN Y ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE EQUIPOS 66

4 MEDICIONES DE CAMPO Y CÁLCULOS DEL SISTEMA DE VACÍO 78

5 DATOS DE CADA SISTEMA EN SERVICIO 89

5.1 SISTEMA DE COLCHÓN SUPERIOR 89

5.2 SISTEMA DE COLCHÓN INFERIOR 92

5.3 SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE POLVILLO 95

5.4 FILTRO ROTATORIO (COLECTOR DE POLVO) 98

6 PROCEDIMIENTO PARA ANÁLISIS CUANTITATIVO DEL SISTEMA DE VACÍO ACTUAL 101

6.1 MÉTODO DE DISEÑO 101

6.2 CÁLCULOS DE PÉRDIDA DE CARGA 102

7 PROCEDIMIENTO PARA ANÁLISIS CUANTITATIVO DEL SISTEMA DE VACÍO – REDISEÑO 128

8 DIAGNÓSTICO DE LOS CONJUNTOS DE MOTOR Y VENTILADOR PARA LA COLECCIÓN DE SAP ,VACÍO Y POLVOS – SISTEMA ACTUAL 130

9 REDISEÑO Y RESULTADOS 133

7

10 CONCLUSIONES 137

11 RECOMENDACIONES 139

BIBLIOGRAFÍA 140

8

LISTA DE TABLAS

pág.

Tabla 1. Rangos de las velocidades mínimas de transporte en el diseño de ductos 50

Tabla 2 . Rango de las velocidades de transporte con base a la densidad del material 51

Tabla 3. Factores de corrección por elevación 52

Tabla 4. Factores de corrección por humedad relativa 53

Tabla 5. Rugosidad superficial absoluta 57

Tabla 6. Coeficiente de pérdidas en bifurcaciones convergentes por entrada en ramal (F ramal) 63

Tabla 7. Especificaciones técnicas de placa del motor formación colchón superior 67

Tabla 8. Consumo real de motor amperaje y Rpm (colchón superior) 67

Tabla 9. Especificaciones técnicas ventilador formación colchón superior 68

Tabla 10. Especificaciones técnicas de placa del motor formación colchón inferior 69

Tabla 11. Consumo real de motor amperaje y Rpm (colchón inferior) 69

Tabla 12. Especificaciones técnicas ventilador formación colchón inferior 70

Tabla 13. Especificaciones técnicas de placa del motor extracción polvillo 71

Tabla 14 . Consumo real de motor amperaje y Rpm (Extracción polvillo) 71

Tabla 15. Especificaciones técnicas ventilador extracción polvillo 72

Tabla 16. Especificaciones técnicas de placa del motor extracción recinto Ibis 73

Tabla 17 . Consumo real de motor amperaje y Rpm (IBIS) 73

9

Tabla 18.Especificaciones técnicas ventilador recinto Ibis 73

Tabla 19. Especificaciones técnicas de placa del motor limpieza lona 75

Tabla 20. Consumo real de motor amperaje y Rpm (Limpieza lona) 75

Tabla 21. Especificaciones técnicas ventilador limpieza lona 76

Tabla 22.Especificaciones técnicas filtro rotatorio 77

Tabla 23. Medición de caudal turno 1 y 2, día 29 de junio del 2016 85

Tabla 24. Medición de caudal turno 1, día 30 de junio del 2016 86

Tabla 25. Medición de caudal turno 1, día 1 de julio del 2016 86

Tabla 26. Ruta de vacío etapa de formación de colchón 87

Tabla 27. Corriente en motores de sistema de vacío 87

Tabla 28. Medición de velocidad de transporte en succión, descarga y ramal para formación colchón superior 89

Tabla 29. Resumen de velocidades formación colchón superior 89

Tabla 30. Caudal en colchón superior 90

Tabla 31. Presión estática en secciones del tambor colchón superior 90

Tabla 32. RPM en eje de motor y ventilador colchón superior 91

Tabla 33. Corriente actual de cada una de las líneas motor colchón superior 91

Tabla 34. Medición de velocidad de transporte en succión, descarga y ramal para formación colchón inferior 92

Tabla 35. Resumen de velocidades formación colchón inferior 92

Tabla 36. Caudal en colchón inferior 93

Tabla 37. Presión estática en secciones del tambor colchón inferior 93

Tabla 38. RPM en eje de motor y ventilador colchón inferior 94

Tabla 39. Corriente actual de cada una de las líneas motor colchón inferior 94

10

Tabla 40. Medición de velocidad de transporte en succión y descarga extracción polvillo 95

Tabla 41. Resumen de velocidades extracción polvillo. 95

Tabla 42. Caudal en extracción polvillo 96

Tabla 43 . RPM en eje de motor y ventilador extracción polvillo 96

Tabla 44. Corriente actual de cada una de las líneas motor extracción polvillo 97

Tabla 45. Resumen ventilador formación colchón superior 97

Tabla 46.Resumen ventilador formación colchón inferior 97

Tabla 47.Resumen ventilador extracción polvillo 98

Tabla 48 . Presión estática en succión 106

Tabla 49 . Presión estática en descarga 108

Tabla 50. Ficha técnica ventilador formación colchón superior 109

Tabla 51 . Presión estática en succión 113

Tabla 52. Presión estática en descarga 115

Tabla 53 . Ficha técnica ventilador formación colchón inferior 116

Tabla 54. Presión estática en succión ducto principal 119

Tabla 55. Presión estática en descarga ducto principal 121

Tabla 56. Presión estática en ramales dentro de maquina 124

Tabla 57. Presión estática en ramales encima de maquina 127

Tabla 58. Ficha técnica ventilador extracción polvillo 127

Tabla 59. Ficha técnica ventilador formación colchón superior (Rediseño) 128

Tabla 60. Ficha técnica ventilador formación colchón inferior (Rediseño) 129

Tabla 61. Ficha técnica ventilador extracción polvillo (Rediseño) 129

11

Tabla 62. Comparación motor real y seleccionado formación colchón superior 133

Tabla 63 . Comparación motor real y seleccionado formación colchón inferior. 134

Tabla 64 . Comparación motor real y seleccionado extracción polvillo. 135

12

LISTA DE FIGURAS

pág.

Figura 1. Flujo en unión de conductos 28

Figura 2. SP, VP Y TP en un punto 29

Figura 3. Fase diluida 31

Figura 4. Fase densa 31

Figura 5 . Típico sistema colector de polvos 32

Figura 6. Tipos de campanas de captación 33

Figura 7. Valores recomendados para velocidad de captura 34

Figura 8. Variación del caudal con la distancia de la campana 35

Figura 9. Característica de mangas filtrantes 36

Figura 10.Principio de captación a través de filtros de mangas 37

Figura 11. Principio de captación tipo ciclónico o ciclón 38

Figura 12. Principio de captación a través de colector húmedo 38

Figura 13. Principio de captación a través de precipitadores electrostáticos 39

Figura 14. Curva característica aproximada de ventilador y sistema para formación de colchón superior 40

Figura 15. Curva característica aproximada de ventilador y sistema para formación de colchón inferior 41

Figura 16. Curva característica aproximada de ventilador y sistema extracción polvillo 41

Figura 17. Ventilador centrifugo 42

Figura 18. Ventiladores centrífugos: diseño del rodete y aplicación 43

13

Figura 19. Tipos de arreglos en transmisión. 44

Figura 20. Sentido de giro y posición de descarga de un ventilador centrífugo 46

Figura 21. Distribución del flujo en la vena contracta 55

Figura 22. Tramo de ducteria recta 58

Figura 23. Esquema sistema de vacío Maquina 7(M 2102) 65

Figura 24. Configuración del ventilador y motor del sistema de formación del colchón superior 66

Figura 25. Unidad de formación colchón superior 67

Figura 26 . Configuración del ventilador y motor del sistema de formación del colchón inferior 68

Figura 27 . Unidad de formación de colchón inferior 69

Figura 28. Configuración del ventilador y motor del sistema de extracción polvillo 70

Figura 29. Etapa de extracción polvillo 71

Figura 30. Configuración del ventilador y motor de recinto Ibis 72

Figura 31. Configuración del ventilador y motor de limpieza lona 74

Figura 32. Boquillas de limpieza lona 74

Figura 33. Sistema de descarga tipo mangas 75

Figura 34. Filtro de limpieza Ibis-Osprey 76

Figura 35. Vista interna tambor rotatorio 77

Figura 36. Medidor digital FLUKE 922 78

Figura 37. Conexión de fluke 922 con el tubo de pitot 79

Figura 38. Medición de presión dinámica dentro del ducto 79

Figura 39. Medición en ducto 80

Figura 40. Manómetro aneroide MAGNEHELIC 81

14

Figura 41. Implementación de manómetros aneroides en las etapas de formación de colchón superior e inferior 82

Figura 42. Puntos de medición de presión estática en etapa de formación de colchón 82

Figura 43. Pinza amperimétrica Fluke 337. 83

Figura 44. Medición de corriente 83

Figura 45. Tacómetro Shimpo DT-105 A 84

Figura 46. Medición de RPM en eje de motor y ventiladores 84

Figura 47. Material captado por el filtro 99

Figura 48. Estado actual del techo maquina 7 99

Figura 49. Estado actual paredes maquina 7 100

Figura 50. Estado actual ducto de salida 100

Figura 51. Implementación deflector zona de formación de colchón 138

15

LISTA DE ECUACIONES

pág.

Ecuación 1 26

Ecuación 2 27

Ecuación 3 27

Ecuación 4 28

Ecuación 5 28

Ecuación 6 29

Ecuación 7 34

Ecuación 8 46

Ecuación 9 47

Ecuación 10 48

Ecuación 11 48

Ecuación 12 48

Ecuación 14 51

Ecuación 15 52

Ecuación 15 53

Ecuación 16 54

Ecuación 17 55

Ecuación 18 55

Ecuación 19 56

Ecuación 20 56

Ecuación 21 56

16

Ecuación 22 56

Ecuación 23 57

Ecuación 24 58

Ecuación 25 58

Ecuación 26 59

Ecuación 27 59

Ecuación 28 59

Ecuación 29 59

Ecuación 30 59

Ecuación 31 60

Ecuación 32 60

Ecuación 33 61

Ecuación 34 61

Ecuación 35 61

Ecuación 36 62

Ecuación 37 63

Ecuación 38 64

17

LISTA DE ANEXOS

pág.

Anexo A . Nomenclatura de campanas 141

Anexo B. Tipos de campanas 142

Anexo C . Factor de pérdidas en la entrada a la campana. 143

Anexo D. Factor de pérdidas en la entrada a la campana 144

Anexo E . Coeficiente de pérdidas en codos (Fel) 145

Anexo F. Codo de 90°conformado por diferente número de partes 145

Anexo G. Coeficiente de pérdidas en expansión y reducción. 146

Anexo H . Relación de longitud equivalente para diferentes accesorios 147

Anexo I . Factor de fricción 𝒇𝒕. 148

Anexo J. Ensamble formación colchón superior 149

Anexo K. Marcación ramales formación colchón superior 150

Anexo L. Marcación ducto principal formación colchón superior 151

Anexo M. Ensamble formación colchón inferior 152

Anexo N. Marcación ramales formación colchón inferior 153

Anexo O. Marcación ducto principal formación colchón inferior 154

Anexo P. Ensamble extracción polvillo 155

Anexo Q. Sistema de marcación extracción polvillo 156

Anexo R. Medidas de ductos extracción polvillo 157

Anexo S. Marcación ramales extracción polvillo 158

Anexo T. Características del aire de transporte 159

18

Anexo U. Características del material a transportar 159

Anexo V. Factor de densidad 159

Anexo W. Hoja de cálculo por el método de presión dinámica succión en formación de colchón superior. 160

Anexo X. Hoja de cálculo por el método de presión dinámica descarga formación de colchón superior 163

Anexo Y. Hoja de cálculo por el método de presión dinámica succión en formación de colchón inferior 164

Anexo Z . Hoja de cálculo por el método de presión dinámica descarga en formación de colchón inferior 167

Anexo AA. Hoja de cálculo por el método de presión dinámica succión extracción polvillo 169

Anexo BB . Hoja de cálculo por el método de presión dinámica descarga extracción polvillo 174

Anexo CC. Hoja de cálculo por el método de presión dinámica succión extracción polvillo dentro de maquina 175

Anexo DD. Hoja de cálculo por el método de presión dinámica succión extracción polvillo encima de maquina 181

Anexo EE .Ensamble rediseño formación colchón superior 183

Anexo FF. Marcación rediseño ramales formación colchón superior 186

Anexo GG . Marcación rediseño ducto principal formación colchón superior 187

Anexo HH. Ventilador centrifugo formación colchón superior e inferior (Rediseño) 188

Anexo II. Datos motor formación colchón superior e inferior 189

Anexo JJ. Ensamble rediseño formación colchón inferior 190

Anexo KK . Marcación rediseño ramales formación colchón inferior 191

Anexo LL . Marcación rediseño ducto principal formación colchón inferior 192

19

Anexo MM . Sistema de marcación rediseño extracción polvillo 193

Anexo NN . Medidas de ductos rediseño extracción polvillo 194

Anexo OO . Marcación ramales rediseño extracción polvillo 195

Anexo PP . Ventilador centrifugo extracción polvillo (Rediseño) 196

Anexo QQ . Datos motor extracción polvillo. 197

Anexo RR . Plano general filtro de mangas recomendado por COIN S.A.S 198

Anexo SS . Cotización de equipos suministrada por COIN S.A.S 199

Anexo TT. Cuadro de precios suministrado por COIN S.A.S 200

Anexo UU. Costos operacionales sistema de vacío actual 200

Anexo VV . Inversión propuesta rediseño 201

Anexo WW. Costos operacionales rediseño 201

Anexo XX. Diferencial de presión electrónico 202

Anexo Yy . Puntos De Medición De Caudal Y Presión Sistema Formación Colchón Superior 203

Anexo Zz. Puntos De Medición De Caudal Y Presión Sistema Formación Colchón Inferior 204

Anexo Aaa. Puntos De Medición De Caudal Y Presión Sistema Extracción Polvillo 205

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GLOSARIO

COLECTOR DE POLVO: dispositivo diseñado para separar partículas de un flujo de aire, antes de su descarga a la atmósfera por medio de cartuchos o mangas. DENSIDAD: cociente entre la masa de una sustancia y su volumen. FACTOR DE DENSIDAD: cociente entre la densidad real del aire y la densidad del aire estándar. FLUIDIZACIÓN: proceso mediante el cual una corriente de aire integra partículas sólidas al fluido. in 𝐇𝟐𝐎: unidad de presión igual a la presión ejercida por una columna de agua de una pulgada de altura a temperatura estándar. MICRA: unidad de longitud igual a la milésima parte de un milímetro o la millonésima parte de un metro. PERMEABILIDAD: capacidad que tiene un material de permitirle a un flujo que lo atraviese sin alterar su estructura interna. POLVO: pequeñas partículas sólidas producidas por la ruptura de partículas de mayor tamaño mediante procesos mecánicos tales como perforación, transporte, etc. PRESIÓN DINÁMICA: presión en la dirección del flujo que es necesaria para hacer que un fluido en reposo fluya a una determinada velocidad. Se expresa normalmente en mm c d a. PRESIÓN ESTÁTICA: presión ejercida por un fluido estático, perpendicularmente a las paredes y al fondo del recipiente que lo contiene. Para un fluido en movimiento se mide en dirección perpendicular al flujo; para aire se expresa en mm c d a.

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PRESIÓN TOTAL: suma algebraica de las presiones estática y dinámica SAP (POLÍMERO SÚPER ABSORBENTE): polímero que absorbe y retiene hasta 500 veces su peso (30 a 60 veces su propio volumen). TRANSPORTE NEUMÁTICO: es el movimiento de partículas sólidas mediante una corriente de aire u otro gas. VELOCIDAD MÍNIMA EN EL DUCTO: velocidad mínima del aire o gas, necesaria para transportar partículas, fpm.

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RESUMEN El presente trabajo tiene como finalidad diseñar una propuesta de mejoramiento del sistema de control de vacío de la máquina Fameccanica, modelo M2102, para fabricación de pañales desechables perteneciente a la empresa Tecnosur S.A., en esta máquina el sistema de vacío es el encargado, por medio de la configuración de campanas, ductos y ventiladores, de aportar presión negativa para la formación de colchón absorbente con espesor adecuado, para el posicionamiento de materias primas de acuerdo con la sincronización de las diferentes etapas de la máquina y para la limpieza de sobrantes del pañal ya formado. Dado que la succión de aire en tales puntos implica la extracción de celulosa y SAP, en términos estrictos, se trata de un sistema de transporte de solidos que posteriormente es retirado en un colector de polvos. A la fecha, se ha identificado pérdidas de material en las etapas mencionadas. Para cumplir con el rediseño del sistema actual de vacío, se hace el reconocimiento físico de sus elementos constituyentes y se toma una serie de mediciones de caudal y presión, que permite la realización de los cálculos correspondientes. Como puntos especiales se menciona el hallazgo de una serie de ramales fuera de uso y la presencia de SAP en el tejado de la planta, que evidencia inconvenientes en el separador de polvos. Algunos equipos requeridos fueron cotizados. Palabras clave: Colector de polvos, pérdidas, transporte de sólidos.

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INTRODUCCIÓN La tendencia actual de las empresas es contar con máquinas más eficientes y que aseguren una producción continua, mejorando así la competitividad, calidad, tiempo y costos de producción; en tal orden de ideas, la empresa TECNOSUR S.A perteneciente al grupo TECNOQUIMICAS S.A está interesada en evaluar el estado del sistema de vacío de la máquina FAMECCANICA M2102. Con sede ubicada en Villarrica, Colombia, TECNOSUR S.A es líder en la producción y distribución de productos para bebé (pañales absorbentes desechables y pañitos húmedos); diariamente en la planta se elaboran alrededor de 3 millones de pañales, los cuales abastecen al 52 % del mercado nacional. El proceso productivo típico de una máquina para la producción de pañales considera cinco etapas: Etapa 1: Molienda. Una hoja de pulpa de celulosa alimenta un molino para ser convertido en fibras, que son transportadas hacia un tambor formador mediante vacío. Etapa 2: Formación. Mezcla de fibras de celulosa-SAP (Polímero súper absorbente), obteniendo un laminado (denominado colchón). Etapa 3: Aplanado. La mezcla anterior pasa por rodillos que definen el espesor óptimo del colchón. Etapa 4: Corte y Pegado. El colchón es cortado individualmente, luego se le inyecta adhesivo termo fusible en spray y se agrega los broches de ajuste y antifugas laterales, formando el pañal horizontalmente. Etapa 5: Doblado y Empaque. Se realiza el doblado del pañal y su empaque como producto terminado. El vacío se requiere para formar el colchón absorbente (etapa 2), para posicionar materia prima en cada una de las etapas y para tomar el material sobrante, filtrarlo

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y acumularlo en mangas, de donde es descargado en Big-Bags (Tulas por 1000 Kg). Es precisamente en las tres aplicaciones de vacío, donde la empresa ha detectado los siguientes problemas: Bajo peso del colchón debido a la elevada succión de la mezcla de pulpa-SAP, que permite para la etapa 3 (SAP: 9 gr y pulpa de celulosa: 16,5 gr) y para la etapa 4 (SAP: 10,6 gr y pulpa de celulosa: 17,5 gr). Bajo nivel de vacío para sostener la mezcla de celulosa y SAP, pues cae al piso o sobre la máquina, afectando la línea de producción y el estado de limpieza requerido, que afectan la seguridad y eficiencia de la máquina. Para solucionar estos problemas, en el presente documento se establece como objetivo principal rediseñar el sistema de vacío para la máquina productora de pañales M 2102 de la empresa TECNOSUR S.A., que se cubre con las siguientes etapas : Etapa 1: Reconocimiento de los elementos del sistema actual de vacío, como los ventiladores, motores, ductos y filtro de la máquina FAMECCANICA M 2102, incluyendo la información disponible en planos, catálogos y en los sistemas de mantenimiento y producción. Medición de los caudales y presiones del sistema actual de vacío, utilizando instrumentación de la empresa.

Etapa 2: Análisis de la información disponible y de las mediciones de campo Plan de mejoramiento del sistema de vacío Identificación de las sugerencias de mejoramiento

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1 OBJETIVOS

1.1 OBJETIVO GENERAL Rediseñar el sistema de vacío para la maquina productora de pañales M 21012 de la empresa TECNOSUR S.A. 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Reconocer la instalación de los ventiladores, motores, ductos y filtro del sistema de vacío actual. Realizar mediciones de los flujos y presión de vacío actuales, utilizando la instrumentación de Tecnosur. Realizar análisis cuantitativo del sistema de vacío actual. Presentar un plan de mejoramiento del sistema de vacío de la máquina M2102.

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2 MARCO TEÓRICO 2.1 PRINCIPIOS DEL FLUJO DE AIRE

Los sistemas de ventilación industrial están gobernados por dos principios básicos de la mecánica de fluidos: conservación de la masa y conservación de la energía. Antes de mencionar cada uno de los principios, se presentan las hipótesis simplificadoras de acuerdo a la condición de flujo de aire en los ductos. 1. Se desprecian los efectos de la transferencia de calor. Si la temperatura en el interior del ducto es significativamente distinta de la del aire en los alrededores del ducto, se producirá un intercambio de calor, que afectara el caudal de aire dentro del ducto. 2. El volumen y peso del contaminante presente en el flujo de aire es despreciable, por lo tanto, prevalece la consideración del sistema como extractor de aire( Véase el Anexo U ) 3. Debe efectuarse corrección de densidad por efectos de: elevación, humedad, temperatura y presión.1

2.1.1 Conservación de la masa. Este principio exige que el balance neto de flujo másico en una sección de ducto debe ser cero, considerando que la densidad es constante; es decir, que el caudal que entra en un ducto debe ser el mismo que atraviesa el ducto que sale de ella. Cuando un conducto se divide entre dos, el caudal que llega debe ser igual a la suma de los dos caudales de salida. La Figura 1 ilustra estos conceptos. El principio de la conservación de la masa se calcula con la ecuación de continuidad:

𝜌VA = constante Ecuación 1

1 GOBERNA, Ricardo .Industrial Ventilation. Manual de recomendaciones prácticas para prevención de riesgos profesionales. 20th ed España: Lansing, 1988 p. 1-4

27

Donde: 𝜌 = Densidad (Lb/ft3) V= Velocidad (fpm) A= Área (ft2) El área transversal de un ducto de sección circular por la que pasa un fluido, es:

A =πd2

4 Ecuación 2

Donde: d = Diametro del ducto (ft) El volumen por unidad de tiempo a través de un determinado punto en un ducto, se define como caudal de aire o flujo volumétrico.

V A = Q Ecuación 3

Donde: V= Velocidad (fpm) A= Área (ft2)

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Figura 1. Flujo en unión de conductos

Fuente: GOBERNA, Ricardo .Industrial Ventilation. Manual de recomendaciones prácticas para prevención de riesgos profesionales. 20th ed España: Lansing, 1988 p. 1-4 2.1.2 Conservación de la energía. Exige tener en cuenta todos los cambios de energía que se producen a medida que el aire fluye de un punto a otro del ducto. En términos de presiones posteriormente definidas.

A continuación, se definen tres conceptos de interés: presión estática, dinámica y total. Presión estática (SP): Presión que tiende a ampliar el diámetro de ducto de sección circular, usualmente medida en milímetros de columna de agua (mm.c.d.a). Normalmente se mide con un manómetro de columna de agua, siendo positiva o negativa con respecto a la presión atmosférica local. Debe medirse perpendicularmente a la dirección del flujo de aire. Presión dinámica (VP): Presión requerida para acelerar el aire desde velocidad cero hasta una cierta velocidad (V), y es proporcional a la energía cinética de la corriente de aire.

VP =ρV2

2g Ecuación 4

Cuando las unidades de medida son cambiadas para ajustar un sistema de ventilación industrial estándar y el factor de densidad es considerado, la fórmula queda expresada de la siguiente forma:

VP = (V

4005)2

df Ecuación 5

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Donde: VP: Presión dinámica (in H2O). V: Velocidad (fpm). df: factor de densidad (adimensional). Presión total (TP): Suma algebraica de la presión estática y dinámica.

TP = SP+ VP Ecuación 6

La presión total puede ser positiva o negativa con respecto a la presión atmosférica, y es una medida del contenido energético del aire, por lo que va siempre descendiendo a medida que se produce el avance del aire por el interior del ducto. Únicamente aumenta al pasar por el ventilador. La Figura 2 muestra gráficamente la diferencia entre la presión estática y la presión dinámica.

Figura 2. SP, VP Y TP en un punto

Fuente: GOBERNA, Ricardo .Industrial Ventilation. Manual de recomendaciones prácticas para prevención de riesgos profesionales. 20th ed España: Lansing, 1988 p. 1-4

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2.2 GENERALIDADES DEL TRANSPORTE NEUMÁTICO El transporte neumático consiste en el movimiento de materiales solidos (piezas metálicas, papel, arena, productos alimenticios o farmacéuticos), en un flujo de gas. Esta aplicación está limitada a elementos secos (para evitar su adhesión al ducto), no frágiles (para evitar su fractura al golpear con el ducto). Los sistemas de transporte neumático se clasifican de acuerdo a la forma del flujo: 2.2.1 Flujo en fase diluida . El material es arrastrado mezclándose con el gas directamente, es decir, los sólidos se mueven en suspensión, generalmente por el centro del ducto (véase la Figura 3).

Características: Altas velocidades: 3200 - 8000 fpm. Presión: 134 - 332 in H2O (Positivo) o 54 - 163 in H2O (Negativa). Relación flujo másico de material/ aire, R > 2,0 Relación de transporte: baja a media, típicamente < 10 tons/hr Distancia: mayor a 300 ft Para diseños con presión positiva, negativa o su combinación.

Limitaciones: El desgaste causado por el producto en los ductos es considerablemente alto, no es adecuado para materiales susceptibles a degradación o abrasión natural. El producto puede ser deformado o chocado, lo cual no es recomendable para materiales frágiles.

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Figura 3. Fase diluida

Fuente. A, B. Pneumatic Conveying Systems. Pneumatic Conveying Systems - CED Engineering. [en linea] cedengineering [Consultado el 11 Noviembre del 2016] Disponible en internet: https://www.cedengineering.com/userfiles/Pneumatic%20Conveying%20Systems.pdf Observación; En el presente documento se hará énfasis en el sistema de fase diluida por presión negativa, debido a que las etapas de fabricación de un pañal requieren aporte de vacío. 2.2.2 Flujo en fase densa. El material se mueve en volúmenes que rozan las superficies del ducto, impulsado por la alta presión del gas que actúa sobre él (véase la Figura 4).

Figura 4. Fase densa

Fuente. A, B. Pneumatic Conveying Systems. Pneumatic Conveying Systems - CED Engineering. [en linea] cedengineering [Consultado el 11 Noviembre del 2016] Disponible en internet: https://www.cedengineering.com/userfiles/Pneumatic%20Conveying%20Systems.pdf Características: Velocidad : 200 - 2000 fpm Presión: mayor a 3464 in H2O Relación flujo másico de material / aire, R < 0,2 Relación de transporte : alta, típicamente > 100 tons/hr o más. Distancia: mayor a 10000 ft

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2.3 DESCRIPCIÓN DE UN SISTEMA COLECTOR DE POLVO Los sistemas de captación de polvos generalmente están formados por cuatro elementos básicos (véase la Figura 5): 1 Campanas de captación 2 Ductos de transporte de aire 3 Dispositivo colector de polvo 4 Ventilador Figura 5 . Típico sistema colector de polvos

Fuente. Dust Collector Baghouse Filter Bag PTFE Fiber in Cement Plant / Chemical Plant. [en línea ]. Dustfilter-bag.com. [Consultado el 8 Septiembre del 2016] disponible en internet: http://www.dustfilter-bag.com/sale-7667091-dust-collector-baghouse-filter-bag-ptfe-fiber-in-cement-plant-chemical-plant.html

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Campanas de captación .La función esencial de la campana es crear un flujo de aire que capture eficazmente el contaminante. En el Anexo A se indica la nomenclatura asociada a las campanas.

Las campanas de captación se agrupan en dos categorías: campanas que encierran el proceso y campanas exteriores (véase la Figura 6). La primer categoría encierran completa o parcialmente el proceso o punto de generación del contaminante; la segunda se localiza cerca de la emisión del contaminante. Figura 6. Tipos de campanas de captación

Fuente: GOBERNA, Ricardo .Industrial Ventilation. Manual de recomendaciones prácticas para prevención de riesgos profesionales. 20th ed España: Lansing, 1988 p. 1-4 Parámetros de diseño de campanas. La captación y control de contaminante se efectúa por el flujo de aire producido por la campana. Velocidad de captura. Velocidad de aire lograda en función del caudal del aire y de la forma de la campana (véase la Figura 7).

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Figura 7. Valores recomendados para velocidad de captura

Fuente: GOBERNA, Ricardo .Industrial Ventilation. Manual de recomendaciones prácticas para prevención de riesgos profesionales. 20th ed España: Lansing, 1988 p. 1-4 Determinación del caudal de aspiración. El caudal de aspiración para las campanas, viene dada por la expresión:

Q = V (10 X2+A) Ecuación 7

Donde: Q = Caudal de aire (cfm) V= Velocidad (fpm) X= Distancia a la boca de la campana (ft) (véase la Figura 8) A= Área de la boca de la campana (ft2)

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Figura 8. Variación del caudal con la distancia de la campana

Fuente. GOBERNA, Ricardo .Industrial Ventilation. Manual de recomendaciones prácticas para prevención de riesgos profesionales. 20th ed España: Lansing, 1988 p. 1-4 Efecto de pestañas y deflectores. Una pestaña es una superficie situada en la boca de la campana y paralela a la misma; un deflector es una superficie que impide el flujo del aire procedente de ciertas direcciones situadas enfrente o lateralmente a la campana. El Anexo B muestra varios tipos de campanas e indica las ecuaciones caudal / velocidad. Ductos de transporte de aire.Los ductos en un sistema de captación de polvos transportan el contaminante desde el punto de captura al colector de polvos, su material depende de la aplicación y puede ser acero galvanizado, acero inoxidable y aluminio, con derivaciones flexibles (mangueras), elaboradas de polímero. Dispositivo colector de polvo. Sistema encargado de separar el contaminante del aire antes de expulsarlo a la atmosfera; cuatro tipos y principios de funcionamiento se presentan, cuya selección depende del grado de eficacia necesario, de la cantidad y característica del contaminante a retirar de la corriente de aire. Proceso de captación a través de filtro de mangas. En estos equipos se introduce el flujo de aire contaminado por un medio filtrante constituido por material fibroso, tanto natural como artificial, y puede ser fabricado en forma de tejido, o en forma de fieltro (véase la Figura 9).

La capacidad del tejido o fieltro para dejar pasar aire es la “permeabilidad”, los valores normales de permeabilidad para las telas filtrantes están entre 7 y 12 m3 /(m2/min).

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La eficiencia de estos equipos es del 99% y su caída de presión varía de 2 a 5 in H2O entre el inicio y el final del ciclo de operación, normalmente maneja volúmenes de 141 a 14000 cfm; mayor a estos valores se fabrican de acuerdo a la aplicación. Tiene limitaciones de temperatura y humedad, ya que no pueden manejar flujos de más de 200 °C y deben estar totalmente secos, de lo contrario se queman las mangas o las satura si el contaminante tiene humedad (véase la Figura 10). Figura 9. Característica de mangas filtrantes

Fuente. Folleto de los filtros tipo manga. [en línea] Donaldson® Torit®. [Consultado el 1 Diciembre del 2016] disponible en: http://www2.donaldson.com/torit/es-mx/product%20literature/productbrochures/bagfilters.pdf

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Figura 10.Principio de captación a través de filtros de mangas

Fuente. Filtros de tela. [en línea] Miliarium [Consultado el 1 Diciembre del 2016] disponible en internet: http://www.miliarium.com/prontuario/MedioAmbiente/Atmosfera/FiltrosTela.htm Proceso de captación tipo ciclón. Usado para la separación de polvo de 5 a 1000 micras, actuando como un depurador previo a otro captador de mayor eficiencia (véase la Figura 11). Su principio de funcionamiento consiste en recibir tangencialmente aire contaminado en un tubo cilíndrico o cámara; la fuerza centrífuga así generada hace que las partículas se deslicen por las paredes del equipo, cayendo posteriormente en una tolva receptora. Estos equipos tienen una pérdida de carga entre 0,75 hasta 1,5 in H2O con eficiencia máxima del 60 %.

http://www.miliarium.com/prontuario/MedioAmbiente/Atmosfera/FiltrosTela.htm

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Figura 11. Principio de captación tipo ciclónico o ciclón

Fuente. GOBERNA, Ricardo .Industrial Ventilation. Manual de recomendaciones prácticas para prevención de riesgos profesionales. 20th ed España: Lansing, 1988 p. 1-4 Proceso de captación a través de colectores húmedos. En este equipo se introduce el aire contaminado con partículas a un spray de agua, logrando que las partículas sean atrapadas en gotas de agua, que luego circulan por las paredes internas del colector hasta un depósito, donde debe ser separada el agua de los sólidos (véase la Figura 12). Estos equipos tienen una pérdida de carga entre 1,5 hasta 100 in H2O.

Figura 12. Principio de captación a través de colector húmedo

Fuente. Procesos de manufactura II. [en linea] Curso Aprendizaje.[ Consultado el 3 Diciembre del 2016], disponible en Internet : http://www.aprendizaje.com.mx/Curso/Proceso2/Temario2_XI.html

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Proceso de captación a través de precipitadores electrostáticos. Este proceso consiste en ionizar las partículas contaminantes de un flujo de aire, para posteriormente hacerlas pasar entre placas con carga contraria, logrando la adherencia de las partículas a tales superficies. Cuando las placas se encuentran impregnadas con los contaminantes se desenergizan y con vibración, son descargadas a una tolva inferior. Los precipitadores electrostáticos son los equipos más eficientes (superior al 99,97 %), para el control de partículas de menos de 0,3 micras; su caída de presión es aproximada de 2 in H2O y pueden manejar volúmenes mayores a 14000 cfm (véase la Figura 13). Figura 13. Principio de captación a través de precipitadores electrostáticos

Fuente. Procesos de manufactura II. [en linea] Curso Aprendizaje.[ Consultado el 3 Diciembre del 2016], disponible en Internet : http://www.aprendizaje.com.mx/Curso/Proceso2/Temario2_XI.html Ventilador . El ventilador es una turbomáquina utilizada para producir un flujo de aire a una presión determinada y en los sistemas de captación de polvo, aporta la energía necesaria al flujo de aire contaminado para vencer todas las pérdidas de energía en el sistema. Las características operativas de un ventilador se definen en los laboratorios del fabricante, midiendo simultáneamente el caudal y la presión a partir del cierre total del flujo de descarga hasta su máxima apertura; el comportamiento de un

http://www.aprendizaje.com.mx/Curso/Proceso2/Temario2_XI.html

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ventilador viene indicado por la gráfica explicativa conocida como “curva característica” siendo las Figuras 14 ,15 y 16 que se muestran a continuación. Figura 14. Curva característica aproximada de ventilador y sistema para formación de colchón superior

Fuente. COIN S.A.S informe. Acopi - Yumbo 1 archivo de computador.

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Figura 15. Curva característica aproximada de ventilador y sistema para formación de colchón inferior

COIN S.A.S informe. Acopi - Yumbo 1 archivo de computador. Figura 16. Curva característica aproximada de ventilador y sistema extracción polvillo

Fuente. Curva característica aproximada de ventilador y sistema extracción polvillo[en línea] SODECA[Consultado el 3 Junio del 2016], disponible en internet: http://www.sodecaventiladores.cl/

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Tipos de ventiladores. Generalmente se agrupan con base a la dirección de flujo, en dos grupos: axiales y centrífugos. Ventiladores axiales: se usan principalmente en sistemas de ventilación y aire acondicionado. Ventiladores centrífugos: toman un flujo de aire, que ingresa al rotor, donde es girado 90° grados hacia la carcasa o housing, que lo dirige hacia la descarga del ventilador (véase la Figura 17). Figura 17. Ventilador centrifugo

Fuente. High Pressure Fans.[en line] Chicagoblower [Consultado el 3 Junio del 2016], disponible en internet: http://www.chicagoblower.com/Products/HighPressureFans.aspx Los ventiladores centrífugos tienen 5 tipos de rodetes, siendo los que se muestran en la Figura 18.

http://www.chicagoblower.com/Products/HighPressureFans.aspx

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Figura 18. Ventiladores centrífugos: diseño del rodete y aplicación

VENTILADORES CENTRIFUGOS

DISEÑO DEL RODETE

DESCRIPCION APLICACIÓN

Alabes curvados hacia atrás: Los alabes en el rotor son macizos y curvados en la dirección opuesta a la rotación, operan a velocidades relativamente alta para el volumen de aire que manejan. Alta eficiencia.

Aire o gas relativamente limpio, tiro inducido de procesos después de colector de polvo, tiro inducido en calderas. Alta eficiencia.

Alabes radiales: Los alabes están perpendiculares a la dirección de rotación, pueden o no tener cubiertas laterales. Son ventiladores de velocidad media para los volúmenes de aire que manejan.

Los alabes radiales se diseñaron para el manejo de materiales, son robustos y fáciles de reparar en el campo. También se utilizan en aplicaciones que demandan alta presión.

Alabes inclinados hacia atrás: los alabes en el rotor son planos y están acostados en la dirección opuesta a la rotación. Estos ventiladores operan a velocidades relativamente altas para el volumen de aire que manejan. Es más eficiente que los anteriormente mencionados.

En sistema de aire acondicionado, ventilación y calefacción. Utilizado en aplicaciones industriales donde un diseño aerodinámico puede estar sujeto a erosión por bajas cargas contaminantes.

Alabes aerodinámicos: corresponden a una variación significativa del diseño de las paletas hacia atrás. Desarrolla las mejores eficiencias y opera a velocidades un poco mayores que el diseño anterior.

Es el más eficiente de todos los tipos de rodete, usualmente utilizado en grandes sistemas de aire acondicionado y ventilación en los cuales el ahorro de energía es muy significativo.

Punta radial: alabes están direccionados en la dirección de rotación.

Diseñado para el manejo de aire con polvo o materiales erosivos y es más eficiente que el radial.

Fuente. Clasificación de ventiladores Industriales - Centrífugos y Axiales.[en línea] Chiblosa [Consultado el 5 Junio del 2016], disponible en internet : http://www.chiblosa.com.ar/spanish/herramientas/teoria_de_los_ventiladores.htm Arreglos de la transmisión en ventiladores centrífugos

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Figura 19. Tipos de arreglos en transmisión.

SW- Rueda simple DW- Rueda doble

SI- Simple cono de entrada DI- Doble cono de entrada

Las arreglos 1, 3,7 y 8 también están disponibles con los rodamientos montados en pedestales o bases de apoyo independientes de la carcasa del ventilador.

ARR. 1 SWSI Con correas de transmisión o conexión directa. Rodete flotante. Dos rodamientos en la base

ARR. 2 SWSI Con correas de transmisión o conexión directa. Rodete flotante. Rodamientos en una escuadra apoya a la carcasa.

ARR. 3 SWSI Con correas de transmisión o conexión directa. Un rodamiento a cada lado del rodete apoyados en la carcasa.

ARR. 3 DWDI Con correas de transmisión o conexión directa. Un rodamiento a cada lado del rodete apoyados en la carcasa.

ARR. 4 SWSI Con conexión directa .Rodete flotante unido al eje del motor. Sin rodamientos en el ventilador. El motor puede estar montado sobre un soporte o integrado en el ventilador.

ARR. 7 SWSI Con correas de transmisión o conexión directa. ARR. 3 con una base para instalación del motor.

ARR. 7 DWDI Con correas de transmisión o conexión directa. ARR. 3 con una base para instalación del motor.

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Figura 19. (Continuación)

ARR. 8 SWSI Con correas de transmisión o conexión directa. ARR. 1 con una base ampliada para instalación del motor.

ARR. 9 SWSI Con correas de transmisión. Rodete flotante. Dos rodamientos con el motor situado en la parte externa de la base.

ARR. 10 SWSI Con correas de transmisión. Rodete flotante. Dos rodamientos con el motor situado en la parte interna de la base.

Fuente. Arrangements.[en línea] Chicagoblower.com. [Consultado el 5 Junio del 2016] , disponible en internet: http://www.chicagoblower.com/Resources/Arrangements.html Sentido de giro y posición de descarga de un ventilador. Un ventilador tiene rotación en la dirección de las manecillas del reloj (CW-Clock –Wise) o en contra de las manecillas del reloj (CCW-Counter –Clock Wise) (véase la figura 20).

http://www.chicagoblower.com/Resources/Arrangements.html

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Figura 20. Sentido de giro y posición de descarga de un ventilador centrífugo

Fuente. Rotation & Discharge. [en línea] Chicagoblower [ Consultado el 5 Junio del 2016], disponible en internet: http://www.chicagoblower.com/Resources/RotationDischarge.html Potencia al freno del ventilador (𝑷𝑽). Es la energía por unidad de tiempo consumida por el ventilador operando bajo condiciones de caudal y presión específicas .

PV =Q x FTP

CF x ηV Ecuación 8

http://www.chicagoblower.com/Resources/RotationDischarge.html

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Donde: P𝑉 =Potencia requerida, hp. ηV = Eficiencia del ventilador, varía entre el 60 % al 80%. FTP= Presión total del ventilador, in H2O. Q= Caudal, cfm. CF = Coeficiente de conversión, 6362 (Permite que las unidades queden dimensionalmente correctas) La potencia del motor (Pm) debe ser mayor a la potencia al freno del ventilador, ya que debe vencer las pérdidas ocasionadas en la transmisión (correas). Normalmente se selecciona un motor con una potencia 15 % mayor a la potencia al freno. Potencia eléctrica (𝐏𝐦) La potencia eléctrica para un motor AC, trifásico se calcula con:

P = √3 V I cosφ Ecuación 9

P=Potencia eléctrica, W. √3 =Constante para motores trifásicos. V =Voltaje de línea, V. I= Corriente de línea, A. Cosφ= Factor de potencia, 0 a 1. 2.4 LEYES DE LOS VENTILADORES Si un ventilador debe funcionar en condiciones diferentes de las establecidas por el fabricante, no es practico ni económico realizar nuevos ensayos para determinar

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sus nuevas condiciones de funcionamiento; en su lugar, se usa un conjunto de ecuaciones denominadas “leyes de los ventiladores”. En las siguientes ecuaciones se utiliza el subíndice 1 para los valores de laboratorio y el subíndice 2 para las variables a calcular.

Q2 = Q1 (D2

D1)3

(RPM2

RPM1)

Ecuación 10

P2 = P1 (D2

D1)2

(RPM2

RPM1)2

(ρ2ρ1)

Ecuación 11

PWR2 = PWR1 (D2

D1)5

(RPM2

RPM1)3

(ρ2ρ1)

Ecuación 12

Donde:

Q = Caudal.

D = Diametro del rodete.

RPM = Velocidad de giro.

𝜌 = Densidad del gas.

PWR = Potencia consumida.

En las ecuaciones 10,11 y 12 se utilizan relaciones entre variables por lo que se puede utilizar cualquier sistema de unidades siempre que sea un sistema coherente. 2.5 MÉTODOS DE DISEÑO DE LOS DUCTOS El cálculo de las pérdidas de carga en los ductos de un sistema de captación de polvo es debida al rozamiento y a los accesorios y se calcula por dos métodos: Método de la presión dinámica . Todas las pérdidas de carga, por rozamiento en ductos y resistencia debido a accesorios, son función de la presión

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dinámica, y pueden ser calculadas multiplicando la presión dinámica por un factor, que considera el tipo de accesorio (campanas, válvulas, ductos rectos, codos, uniones, etc) Método de la longitud equivalente. Las pérdidas de carga en tramos de ducto recto se determinan con el mismo procedimiento anterior; los accesorios se sustituyen por la longitud de un ducto recto que tenga la misma perdida de carga, que además depende del diámetro del ducto. La longitud equivalente de los accesorios se añade a la longitud de los tramos rectos. Métodos para el cálculo de la distribución del caudal. Para el diseño de un sistema de captación que permita el flujo de aire deseado en cada ramal se utiliza dos alternativas: Método de balance por presión estática. En este caso, el cálculo se inicia en la campana más alejada del ventilador y se avanza desde los ductos secundarios al principal, hasta llegar al ventilador. En cada unión, la presión estática necesaria para lograr el caudal de diseño en una corriente debe ser igual a la presión estática en la corriente de aire a la que se une la anterior. La presión estática se equilibra eligiendo el diámetro del ducto, el radio de los codos, etc. Método de equilibrado con compuertas. En este método se diseña todos los ductos del sistema con la misma velocidad mínima de transporte. Una vez dimensionado el sistema, se calculan todas las pérdidas de presión de las rutas de cada ramal y se selecciona el ventilador con la ruta que ofrezca mayor pérdida. El balanceo del sistema se consigue con la instalación de válvulas de regulación de flujo en los ramales. El diseño con este método es sencillo, pero requiere de un trabajo considerable luego de la instalación para balancear el sistema, que consiste en medir la velocidad del flujo en el ramal y de esta manera calcular el caudal respectivo, que se ajusta variando la posición de la válvula reguladora de flujo hasta lograr el caudal deseado. Este método es el más usado por su versatilidad en el momento de modificar los caudales o en la ampliación del sistema, siempre y cuando la capacidad del captador de polvos y el ventilador lo permitan. Como aspecto negativo, se tiene el riesgo de que, sin autorización, se varíe la posición de la válvula reguladora de flujo, desbalanceando así al sistema.

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2.6 CONSIDERACIÓN DE DISEÑO Hay dos factores importantes de definir en los primeros pasos del diseño de un sistema de captación de polvos: velocidad mínima de transporte y el factor de densidad. Velocidad mínima de transporte. Para prevenir en los sistemas de captación la sedimentación del contaminante, lo que llevaría a un taponamiento de los ductos, se usa en el diseño el parámetro de velocidad mínima de transporte. Esta velocidad es determinada por el tipo de material que va ser transportado. Los valores recomendados para cada caso, están sujetos a ensayos experimentales como a cálculos teóricos. En algunos casos, cuando se tiene presencia de ramales con ductos flexibles, se diseña con una velocidad un poco menor a la mínima de transporte para que las pérdidas por fricción no sean muy elevadas. La Tabla 1 recomienda las velocidades mínimas de transportes para distintos materiales. Tabla 1. Rangos de las velocidades mínimas de transporte en el diseño de ductos

Fuente. GOBERNA, Ricardo .Industrial Ventilation. Manual de recomendaciones prácticas para prevención de riesgos profesionales. 20th ed España: Lansing, 1988 p. 1-4

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De acuerdo a la densidad del material a transportar se escoge la velocidad más adecuada dada por la Tabla 2: Tabla 2 . Rango de las velocidades de transporte con base a la densidad del material

Material Densidad del material (Lb/ ft^3) Velocidad mínima de transporte (fpm)

Polvos secos 20 2000-2500 Telas 30 4000-4500 SAP 46,82 4000-5100

Sal fina 80 5500-6000 Sal gruesa 50 5000-5500

Factor de corrección de la densidad. Es un parámetro que permite particularizar los cálculos para condiciones ambientales reales del sistema en el diseño. Factor de corrección de densidad por temperatura. La ecuación para obtener el factor de densidad por temperatura es:

dft =TstdTact

Ecuación 13

Donde:

Tstd= Temperatura estándar ,70°F.

Tact= Temperatura en el ducto, °F.

Factor de corrección de densidad por elevación. La Tabla 3 permite obtener el factor de densidad por elevación. Se ubica la elevación del sistema de captación de polvo, se interpola y se obtienen el factor:

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Tabla 3. Factores de corrección por elevación

Elevación (ft) Factor Elevación (ft) Factor Elevación (ft) Factor -500 0,982 2000 1,075 4500 1,18

Nivel del mar 1 2500 1,096 5000 1,202 500 1,018 3000 1,116 5500 1,225 1000 1,037 3500 1,137 6000 1,25 1500 1,057 4000 1,158 6500 1,275

Fuente. CURSO 400 - Curso avanzado en correcciones de densidades. Factor para corregir por elevación. [en línea] Chicago Blower corp. [Consultado el 12 Junio del 2016, disponible en: http://www.chicagoblower.com/Resources/FanCourses.aspx Factor de corrección de densidad por presión. Este factor se calcula por medio de la ecuación:

dfP =407 + SPduct

407 Ecuación 14

Donde la presión en el ducto está dada en in H2O. Factor de corrección de densidad por humedad relativa. La Tabla 4 permite obtener el factor de densidad por humedad. Se ubica la temperatura del sistema de captación, se interpola y se obtiene el factor:

http://www.chicagoblower.com/Resources/FanCourses.aspx

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Tabla 4. Factores de corrección por humedad relativa

Temp aire (°F) PORCENTAJE DE HUMEDAD RELATIVA (Interpolar para otros valores)

0% 20% 40% 60% 80% 100% 70 1,000 1,004 1,006 1,008 1,009 1,012 80 1,019 1,023 1,026 1,029 1,032 1,034 100 1,057 1,064 1,064 1,074 1,08 1,085 120 1,094 1,106 1,116 1,126 1,136 1,146 140 1,132 1,15 1,169 1,187 1,206 1,225 160 1,17 1,201 1,232 1,265 1,299 1,335 180 1,208 1,259 1,311 1,319 1,431 1,500 200 1,245 1,326 1,416 1,518 1,636 1,775

Fuente. CURSO 400 - Curso avanzado en correcciones de densidades. Factor para corregir por elevación. [en línea] Chicago Blower corp. [Consultado el 12 Junio del 2016, disponible en: http://www.chicagoblower.com/Resources/FanCourses.aspx El factor de corrección de densidad se calcula multiplicando los factores por temperatura, elevación, presión y humedad relativa. Caudal estándar .Cuando el sistema se ve afectado por el factor de densidad y humedad se calcula el caudal estándar con:

Qstd =Qact( df)

(1 + w)

Ecuación 15

Donde:

Qact= Caudal actual en el ducto, cfm.

df= Factor de densidad, adimensional.

𝑤: Porcentaje de humedad relativa, %.

http://www.chicagoblower.com/Resources/FanCourses.aspx

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Libras de aire por minuto. El flujo másico de aire es calculado con:

𝑚𝑎 = ρstd(Qstd) Ecuación 16

𝜌𝑠𝑡𝑑= Densidad estándar, lb/ft^3.

Qstd= Caudal estándar, cfm.

2.7 CÁLCULO DE PÉRDIDAS El método a utilizar para el cálculo de las pérdidas de carga en el sistema de captación de polvos montado en planta y rediseño, es el método de presión dinámica. . Pérdidas en las campanas. Las campanas tienen una sola pérdida significativa de energía; a medida que el aire entra en el ducto se origina una vena contracta (Véase la Figura 21, punto 1), a continuación, el aire se expande hasta ocupar completamente el ducto (punto 2), convirtiendo la presión dinámica en presión estática.

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Figura 21. Distribución del flujo en la vena contracta

Fuente. GOBERNA, Ricardo .Industrial Ventilation. Manual de recomendaciones prácticas para prevención de riesgos profesionales. 20th ed España: Lansing, 1988 p. 1-4 Las campanas montadas en la máquina son rectangulares por tanto el área se calcula con:

As = b * a Ecuación 17

Donde: As = área abertura campana,ft2. b = base, ft. a = altura, ft. La pérdida de carga en la entrada de la campana representa la energía necesaria para superar las pérdidas a medida que el aire entra en los ductos; se calcula así:

Pabert = Fs * Fa Ecuación 18

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Donde: Pabert =Pérdidas en abertura, VPtotal. Fs = Coeficiente de perdida en abertura, VP/slot. Fa = Coeficiente de aceleración (1 o 0); se usa 1 cuando se tiene en cuenta las pérdidas debido a la transferencia de energía.

hs = Pabert * VPs Ecuación 19

Donde:

hs= Presión estática en abertura de la campana, in H2O.

VPs = Presión de velocidad en abertura, in H2O.

Pcamp = (Fh+Fa) Ecuación 20

Donde:

Pcamp = Pérdidas en la entrada de campana, VPtotal.

Fh = Coeficiente de pérdidas en la entrada de la campana (Véase el Anexo C)

hh = Pcamp*VP Ecuación 21

Donde:

hh = Pérdidas en la entrada de campana, in H2O.

SPh = (Fh+Fa) VP + hs Ecuación 22

Donde:

SPh = Presión estática en la campana, in H2O .

hs= Presión estática en abertura de la campana, in H2O.

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Pérdidas de carga en tramos rectos.Las pérdidas de carga en los tramos rectos es función de la velocidad del aire, diámetro del ducto, densidad, viscosidad del aire y de la rugosidad superficial del ducto; la combinación de los efectos anteriores permite el cálculo del número de Reynolds (Re), que se define como:

Re =

ρVD

μ

Ecuación 23

Donde:

𝜌= Densidad, lbm/ ft^3.

D= Diámetro, ft.

V= Velocidad, ft/s.

μ = Viscosidad, lbm /ft.s.

El efecto de la rugosidad superficial se da usualmente mediante la rugosidad relativa, que es el cociente entre la altura absoluta de las rugosidades (𝜀), definida como la altura media de las rugosidades para un material determinado y el diámetro del ducto. Algunos valores típicos de rugosidad usados en los sistemas de ventilación se dan en la Tabla 5. Tabla 5. Rugosidad superficial absoluta

Material Rugosidad absoluta (𝜀), ft

Chapa galvanizada 0,00049

Acero 0,00016

Aluminio 0,00016

Acero inoxidable 0,00016

Conducto flexible (cables expuestos) 0,0098

Conducto flexible (cables cubiertos) 0,0029


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Si se conoce el número de Reynolds y la rugosidad relativa, es posible hallar el factor de fricción (F′). El factor de fricción (F′) es utilizado a fin de determinar la pérdida de carga global en el tramo. Figura 22. Tramo de ducteria recta


Pducto = F′L12

D VP

Ecuación 24

Donde:

Pducto= Perdida de carga en el tramo, in H2O.

F′=Factor de fricción, adimensional.

L12= Longitud ducto del punto1 al 2, ft (véase la Figura 22).

D = Diámetro del ducto, ft.

VP = Presión dinámica; in H2O.

Simplificando la ecuación 24 nos queda:

Pducto =F′

D∗ L12 ∗ VP Ecuación 25

Donde: F′

D= Fd

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Fd = 0.0307 (V0.533

Q0.612)

Ecuación 26

Donde:

Fd=Factor de fricción en ducto, VP/ ft.

V= Velocidad en ducto, fpm.

Q= Caudal en ducto, cfm.

Pérdidas de fricción en ducto = L12 ∗ Fd Ecuación 27

Pducto = Fd ∗ L12 ∗ VP Ecuación 28

Pérdidas en ductos flexible (manguera).La pérdida en ductos flexibles está dada por la ecuación:

Pmanguera = Fd(manguera) ∗ 𝐿𝑚 ∗ 𝑉𝑃 Ecuación 29

Donde:

Pmanguera= Perdida de carga en ducto flexible, in H2O.

Fd(manguera)= Factor de fricción en manguera, VP/ ft. Dada por la ecuación 30.

Lm= Longitud de manguera, ft.

VP = Presión dinámica, in H2O .

Fd(manguera) = 0.0311 (V0.604

Q0.639) Ecuación 30

Donde:

V= Velocidad en manguera, fpm.

Q= Caudal en manguera, cfm.

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Pérdidas de fricción en manguera = Fd(manguera) ∗ 𝐿𝑚 Ecuación 31

Perdidas por accesorios en ductos. Las pérdidas por accesorios en ductos son producto de codos, entradas de ramales, reducciones y válvulas. Las pérdidas de cada uno de los accesorios, están dados por un factor de perdida multiplicado por la presión dinámica en el ducto. Codos. Los codos de ductos circulares normalmente no son estampados (lisos) y son fabricados en varias partes que van de 3,4 y 5 partes; se debe considerar la relación de aspecto de los codos, que resulta de radio de curvatura del codo y el diámetro del ducto(R/D). El coeficiente de pérdida del codo (Fel) dependerá del número de partes del mismo y de la relación de aspecto. (Véase el Anexo E y F). En un sistema de ductos es muy común encontrar codos con ángulo diferente de 90°. En estos casos, y con el fin de simplificar el cálculo de las pérdidas de los codos que se puede encontrar en un tramo del sistema; se procede a llevar los factores de pérdidas de los codos con ángulos diferentes a 90°a un equivalente de 90°.Es decir, si se tiene un codo de 45° formado por 2 partes y con una relación de aspecto de 2, este codo vendría siendo la mitad de un codo de 90° formado por 4 partes , con relación de aspecto 2 y con un factor de pérdida de 0,24. Entonces el codo de 45° tendrá un coeficiente de pérdida de 0,12. La pérdida en codos está dada por la ecuación:

Pcodos = Fel ∗ VP Ecuación 32

Donde:

Pcodos= Perdida en codos, in H2O.

Fel=Factor de fricción en codo, adimensional.


61

Reducciones y expansiones. En las reducciones se tiene una pérdida de presión y cuando se trata de expansiones se tiene una ganancia de presión. Se recomienda que el ángulo de cambio de sección sea igual o menor de 15° (Véase el Anexo G). La pérdida en reducción está dada por la ecuación:

Preduc = Freduc ∗ VP Ecuación 33

Donde:

Preduc= Perdida en reducción, in H2O.

Freduc=Factor de fricción en reducción, adimensional.

VP = Presión dinámica; in H2O. Válvulas. Las válvulas tipo guillotina son esenciales para regular el caudal en cada ramal del sistema. Aún en su posicionamiento de mínimo efecto sobre el flujo, ésta ofrece resistencia. El coeficiente de pérdidas en válvulas se determina por:

Fvalv = (𝐿𝑒𝐷) ∗ 𝐹𝑇 Ecuación 34

En el Anexo H se presenta el valor 𝐿𝑒/D, llamado relación de longitud equivalente, y se considera constante para un tipo dado de válvula. El termino 𝐹𝑇 es el factor de fricción del ducto a la que se conecta la válvula; en el Anexo I se presenta la lista de los valores de 𝐹𝑇 para tamaños estándar de ducteria de acero comercial.

La pérdida en válvula está dada por la ecuación:

Pvalv = Fvalv ∗ VP Ecuación 35

62

Donde:

Pvalv= Perdida en válvula, in H2O.

Fvalv=Factor de fricción en válvula, adimensional.


Bifurcaciones convergentes. Consisten en que dos ramales se unen en un punto del ducto principal (véase la Figura 1). Es recomendable que el ángulo de expansión de los ramales hacia el ducto principal sea menor a 15 °, siendo el factor de perdida menor y por tanto menor perdida de presión estática (véase la Tabla 6). La pérdida en ramal está dada por la ecuación:

PramalY = Framal ∗ VP Ecuación 36

Donde: PramalY= Perdida en válvula, in H2O. Framal=Factor de fricción en ramal, adimensional. VP = Presión dinámica; in H2O.

63

Tabla 6. Coeficiente de pérdidas en bifurcaciones convergentes por entrada en ramal (F ramal)

Angulo (Ө) Framal

10 0,06

15 0,09

20 0,12

25 0,15

30 0,18

35 0,21

40 0,25

45 0,28

50 0,32

60 0,44

90 1,00

Fuente. GOBERNA, Ricardo .Industrial Ventilation. Manual de recomendaciones prácticas para prevención de riesgos profesionales. 20th ed España: Lansing, 1988 p. 9-52 2.8 SELECCIÓN DEL EQUIPO COLECTOR DE POLVO En la selección de un filtro para un sistema colector de polvo, se debe conocer el caudal total del sistema (𝑄𝑡) y las características del contaminante. Para esto se define los parámetros para la selección del filtro. Área de filtrado (𝐀𝐟): superficie total disponible para el paso del aire a través del filtro. Si el filtro es cilindro, el área de filtrado se calcula de la siguiente manera:

Af = 2π rc( Lf + rc) Ecuación 37

64

Donde:

Af: Área de filtrado, en ft^2

rc: Radio del cilindro, en ft.

Lf: Longitud del cilindro, en ft.

Velocidad de filtrado ( 𝐕𝒇): velocidad con la cual el flujo de aire atraviesa el filtro. Teniendo en cuenta el caudal total del sistema y determinando la velocidad filtrante apropiada se procede a calcular el área de filtrado requerida de la siguiente manera:

Afreq =𝑄𝑡

V𝑓 Ecuación 38

Donde:

Afreq: Área de filtrado requerida, ft^2

Qt: Caudal total del sistema, cfm.

Vf: Velocidad de filtrado, fpm.

65

3 DESCRIPCION DEL SISTEMA EXTRACTOR DE AIRE, FIBRA Y SAP Motores y ventiladores. El sistema de vacío correspondiente a la maquina N° 7 de la línea de elaboración de pañales está compuesto por los siguientes equipos (Véase la Figura 23). Tres ventiladores centrífugos denominados aspiradores. Un sistema de filtro de tambor rotatorio Ibis-Osprey. Un ventilador centrifugo para aspiración del filtro rotatorio. Un ventilador centrifugo para extracción final del sistema. Figura 23. Esquema sistema de vacío Maquina 7(M 2102)

Fuente. TECNOSUR S.A

66

3.1 DESCRIPCIÓN Y ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE EQUIPOS Ventilador formación colchón superior. En la Figura 24 se aprecia la configuración del motor y ventilador de formación de colchón superior. En esta etapa se ubican los tambores de formación superior y transferencia (véase la Figura 25), que requieren vacío para succionar la mezcla de pulpa de celulosa + SAP contra las mallas del tambor de formación. Una vez que adquiere la forma el colchón superior, se emplea vacío en el tambor de transferencia para llevarlo a la etapa de compactación de colchón. En las Tablas 7, 8 y 9 se presentan las especificaciones técnicas de motor y ventilador formación de colchón superior. Figura 24. Configuración del ventilador y motor del sistema de formación del colchón superior


67

Figura 25. Unidad de formación colchón superior

Tabla 7. Especificaciones técnicas de placa del motor formación colchón superior

Marca Marelli Ref IP55

Potencia (kW) 75 Voltaje(V) 380-440

F(Hz) 60 RPM 1780

Amp(A) 135 Dia.Polea Mot(in) 16/ 5C

Fuente. Elaboración propia

Tabla 8. Consumo real de motor amperaje y Rpm (colchón superior)

Voltaje (V) 440 Amperaje(A) 71,67

Factor de potencia (0 a 1) 0,86 Potencia (W) 46917

RPM 1738 Fuente. Elaboración propia

68

Tabla 9. Especificaciones técnicas ventilador formación colchón superior

Ventilador C. Superior CHICAGO BLOWER Tipo APH 3 R

Caudal(m^3/h) 11348 ∆pe(Pa) S/ref

Diam .Fan (in) 33 Dia. Pol Vent.(in) 11 / 5C Diam. Ducto(in) 14

RPM( Placa) 2660 RPM( Real) 2528

Fuente. Elaboración propia Ventilador formación colchón inferior. En la Figura 26 se aprecia la configuración del motor y ventilador de formación de colchón inferior. En esta etapa se ubica los tambores de formación inferior y transferencia (véase la Figura 27); los cuales requieren vacío. El vacío se utiliza para succionar la mezcla de pulpa de celulosa + SAP contra las mallas del tambor de formación. Una vez formado el colchón inferior, se emplea vacío en el tambor de transferencia para llevarlo a la siguiente etapa en la cual recibe el colchón superior formando la totalidad del colchón absorbente. En las Tablas 10, 11 y 12 se presentan las especificaciones técnicas de motor y ventilador de formación de colchón inferior. Figura 26 . Configuración del ventilador y motor del sistema de formación del colchón inferior

Fuente: TECNOSUR S.A

69

Figura 27 . Unidad de formación de colchón inferior

Fuente. Fameccanica Data SpA Tabla 10. Especificaciones técnicas de placa del motor formación colchón inferior

Motor Marelli Ref IP55B3


F(Hz) 60 RPM 1790


Fuente. Elaboración propia Tabla 11. Consumo real de motor amperaje y Rpm (colchón inferior)




70

Tabla 12. Especificaciones técnicas ventilador formación colchón inferior

Ventilador C. Inferior C.C BLOWER Tipo APH 3




Fuente. Elaboración propia Ventilador extracción polvillo.En la Figura 28 se aprecia la configuración del motor y ventilador de extracción de polvillo. La banda de transporte está conectada al sistema de vacío a través de varias ranuras (véase la Figura 29, a), que mantiene las materias primas unida a la banda, permitiendo la transferencia de material en cada una de las etapas en la fabricación de un pañal. Adicionalmente la pulpa y SAP que se pierde en el proceso es captado y luego colectado por medio de un filtro rotatorio (véase la Figura 29, b). En las Tablas 13, 14 y 15 se presentan las especificaciones técnicas de motor y ventilador de extracción polvillo. Figura 28. Configuración del ventilador y motor del sistema de extracción polvillo


71

Figura 29. Etapa de extracción polvillo

Fuente. TECNOSUR S.A Tabla 13. Especificaciones técnicas de placa del motor extracción polvillo

Motor Marelli Ref IP55


F(Hz) 60 RPM 1780


Fuente. Elaboración propia Tabla 14 . Consumo real de motor amperaje y Rpm (Extracción polvillo)



RPM 1763


72

Tabla 15. Especificaciones técnicas ventilador extracción polvillo

Ventilador Extracción Polvillo CHICAGO BLOWER Tipo APH 3 R




Fuente. Elaboración propia Ventilador extracción recinto Ibis. En la Figura 30 se aprecia la configuración del motor y ventilador de extracción de recinto Ibis. El ventilador extrae el caudal total del sistema después del filtro rotatorio, aspirando el aire que debe haber sido separado de SAP y de las fibras de celulosa, por lo que debe ser limpio y en condiciones de su descarga al ambiente. En las Tablas 16, 17 y 18 se presentan las especificaciones técnicas de motor y ventilador recinto Ibis. Figura 30. Configuración del ventilador y motor de recinto Ibis


73

Tabla 16. Especificaciones técnicas de placa del motor extracción recinto Ibis

Motor ABB Ref IP55

Potencia (kW) 42,6 Voltaje(V) 380-440

F(Hz) 60 RPM 1770

Amp(A) 71 Fuente. Elaboración propia Tabla 17 . Consumo real de motor amperaje y Rpm (IBIS)


Factor de potencia (0 a 1) 0,85

Potencia (W) 25124 RPM 1757

Fuente. Elaboración propia Tabla 18.Especificaciones técnicas ventilador recinto Ibis

Ventilador IBIS Osprey Corporation Tipo Main Fan


Diam .Fan (in) 28

Fuente. Elaboración propia Ventilador limpieza lona. En la Figura 31 se aprecia la configuración del motor y ventilador de limpieza lona. El ventilador aspira las partículas de celulosa y SAP de la superficie externa del filtro rotatorio, por medio de 4 campanas, que están conectadas a la succión del ventilador y descargan a un sistema de mangas (véase las Figura 32 y 33).

En las Tablas 19, 20 y 21 se presentan las especificaciones técnicas de motor y ventilador limpieza lona.

74

Figura 31. Configuración del ventilador y motor de limpieza lona

Fuente: TECNOSUR S.A Figura 32. Boquillas de limpieza lona


75

Figura 33. Sistema de descarga tipo mangas

Fuente. TECNOSUR S.A Tabla 19. Especificaciones técnicas de placa del motor limpieza lona

Motor ABB Ref S/ref

Potencia (kW) 8,6 Voltaje(V) 380-440

F(Hz) 60 RPM 3510

Amp(A) 14 Fuente. Elaboración propia Tabla 20. Consumo real de motor amperaje y Rpm (Limpieza lona)




76

Tabla 21. Especificaciones técnicas ventilador limpieza lona

Ventilador Lona Osprey Corporation Tipo S/ref


Diam .Fan (in) S/ref Diam. Ducto(in) 7

RPM 3500 Fuente. Elaboración propia Filtro rotatorio Ibis-Osprey. En la Figura 34 se aprecia la recamara del filtro rotario; la cual se compone por un tambor rotatorio con sistema de aspiración a través de un ventilador centrifugo (véase la Figura 35), para la retención de partículas; estas partículas son enviadas a colector tipo tolva para almacenamiento. En la Tabla 22 se presenta las especificaciones técnicas del filtro rotatorio.

Figura 34. Filtro de limpieza Ibis-Osprey


77

Figura 35. Vista interna tambor rotatorio

Fuente. TECNOSUR S.A Tabla 22.Especificaciones técnicas filtro rotatorio

Marca Osprey Corporation Modelo No 6-3

Caudal(m^3/h) 20000-39700 Diametro de manga(mm) 1800 Longitud de manga (mm) 3000


78

4 MEDICIONES DE CAMPO Y CÁLCULOS DEL SISTEMA DE VACÍO En un sistema de transporte de solidos por vacío, interesa conocer la velocidad del aire, el caudal, la presión estática y dinámica, el amperaje y RPM del motor, parámetros que fueron medidos con los siguientes instrumentos, cuya calibración estaba vigente: Medidor de flujo FLUKE 922 (velocidad, caudal y presión dinámica) Manómetro MAGNEHELIC (Presión estática) Pinza amperimétrica Fluke 337(voltaje y corriente). Tacómetro Shimpo DT-105 A

Medidor de flujo FLUKE 922. Instrumento de mano el cual mide la presión diferencial y calcula la velocidad del aire y su caudal (véase la Figura 36). Figura 36. Medidor digital FLUKE 922

Fuente. Medidor de aire Fluke 922.[en línea] Fluke.com. [Consultado el 11 Septiembre del 2016], disponible en internet: http://www.fluke.com/fluke/eses/instrumentos-para-climatizacion-y-calidad-del-aire-en-interiores/medidores-de-aire/fluke-922.htm?pid=56154

Este instrumento dispone de un tubo de pitot para medir la presión estática, dinámica y total, que se instala como se indica en la Figura 37.

79

Figura 37. Conexión de fluke 922 con el tubo de pitot

Fuente. 922manual.[en linea] Fluke 922 Airflow Meter.[ Consultado el 11 Septiembre del 2016], disponible en internet: http://www.finaltest.com.mx/v/vspfiles/assets/datasheet/922manual.pdf El tubo pitot consiste en dos tubos concéntricos muy delgados, de diámetro de 8 mm de acero inoxidable. Uno de los tubos mide la presión total de la corriente de aire, mientras el otro mide solamente la presión estática. Cuando el espacio anular existente entre ambos tubos y el tubo central se conectan al Fluke 922, éste indica la diferencia entre la presión total y la estática. Esta diferencia es la presión dinámica. La Figura 38 y 39 muestra la medición dentro de los ductos. Figura 38. Medición de presión dinámica dentro del ducto


http://www.finaltest.com.mx/v/vspfiles/assets/datasheet/922manual.pdf

80

Figura 39. Medición en ducto

Fuente. TECNOSUR S.A Manómetro aneroide. Se emplea como equipo de campo, mide presión estática, dinámica o total, acoplada a un tubo de pitot o para la medición con un solo tubo, de la presión estática; en el medio es conocido el fabricante Magnehelic ( véase la Figura 40). Los equipos usados en la máquina tienen un rango de operación de 0- 60 in H2O.

81

Figura 40. Manómetro aneroide MAGNEHELIC

Fuente. Medidor de presión diferencial MAGNEHELIC in H2O con Cero Central 2300-0t* dwyer 153654 Colombia. [en línea] Viaindustrial.com.[ Consultado el 12 Octubre del 2016] disponible en internet: http://www.viaindustrial.com/producto.asp?codigo=153654 Conocer los rangos de operación de presión estática en el proceso de formación inferior y superior del colchón absorbente, permite saber cuánto vacío requiere cada una de las secciones del tambor formador y de transferencia. Los manómetros que se muestran en la Figura 41 y los puntos de medición de la Figura 42 estaban fuera de servicio, por lo que se reactivaron realizando las conexiones con mangueras flexibles para aire comprimido de diámetro de 8 mm en cada una de las secciones del tambor formador y de transferencia.

http://www.viaindustrial.com/producto.asp?codigo=153654

82

Figura 41. Implementación de manómetros aneroides en las etapas de formación de colchón superior e inferior

Fuente. TECNOSUR S.A Figura 42. Puntos de medición de presión estática en etapa de formación de colchón

Fuente .Fameccanica Data SpA

83

Pinza amperimétrica Fluke 337. Permite la medición de corriente, tensión AC/DC y frecuencia, medición en voltaje AC rango de 0 – 600 V, corriente DC y AC rango 0- 999,9 A y frecuencia rango 5-400 Hz (véase la figura 43 y 44). Figura 43. Pinza amperimétrica Fluke 337.

Fuente. PINZA VOLTIAMPERIMETRICA FLUKE 337. [en line] Tester-fluke-pinza-multimetro-digital.blogspot.[ Consultado el 12 Octubre del 2016], disponible en internet: http://tester-fluke-pinza-multimetro-digital.blogspot.com.co/2012/01/pinza-voltiamperimetrica-fluke-337.html Figura 44. Medición de corriente


http://tester-fluke-pinza-multimetro-digital.blogspot.com.co/2012/01/pinza-voltiamperimetrica-fluke-337.html

http://tester-fluke-pinza-multimetro-digital.blogspot.com.co/2012/01/pinza-voltiamperimetrica-fluke-337.html

84

Tacómetro Shimpo DT-105 A .Instrumento que mide y registra velocidades de rotación/ lineales /superficie y longitud total; rango de medición de 0.10 -25.000 RPM (véase la Figura 45 y 46). Figura 45. Tacómetro Shimpo DT-105 A

Fuente. SHIMPO DT 105A LCD DISPLAY HANDHELD CONTACT TACHOMETER - Mitchell Instrument Company.[en linea] Mitchellinstrument.com.[ Consultado el 12 Octubre del 2016] , disponible en internet: http://www.mitchellinstrument.com/dt105a-digital-contact-tachometer.html Figura 46. Medición de RPM en eje de motor y ventiladores

Fuente. Shimpo DT-105A, Shimpo DT-107A Tachometer.[en línea] Shimpoinstruments [Consultado el 12 Octubre del 2016], disponible en internet: http://shimpoinstruments.com/product/dt-105a

http://www.mitchellinstrument.com/dt105a-digital-contact-tachometer.html

http://shimpoinstruments.com/product/dt-105a

85

La siguiente fue la metodología de medición de las variables del sistema de vacío:

Caudal. Se realizó la medición de caudal del sistema de captación de polvos; se empleó el medidor de flujo Fluke 922 como se muestra en la Figura 39. Se realizó la medición de caudal cada 30 minutos y en turnos diferentes. Para la recolección de datos se diseñó los formatos de las tablas 23,24 y 25, en la cual se ingresó los caudales de cada uno de los sistemas. Tabla 23. Medición de caudal turno 1 y 2, día 29 de junio del 2016


Unidades m^3/h

N° Hora C Superior C Inferior Polvillo Limpieza Lona IBIS

1 10:30:00 a. m. 10661 10101 12542 1750 33526

2 11:00:00 a. m. 11665 10035 12111 1652 33029

3 11:30:00 a. m. 12132 10303 12026 1756 32803

4 12:00:00 a. m. 11790 10045 11925 1723 32909

5 12:30:00 p.m. 11023 10413 11953 1628 31614

6 1:00:00 p. m. 10912 10191 12019 1714 30056

7 1:30:00 p. m. 10806 9717 12021 1736 33560

8 2:00:00 p. m. 11786 10582 11954 1658 33256

9 2:30:00 p. m. 11563 10030 12078 1715 33150

10 3:00:00 p. m. 11970 10489 11941 1689 32809

11 3:30:00 p. m. 11257 10456 11917 1633 32653

12 4:00:00 p. m. 10590 9780 11955 1728 33265

13 4:30:00 p. m. 11456 10305 11941 1726 32526

14 5:00:00 p. m. 11259 10348 11440 1786 33356

PROM 11348 10200 11987 1707 32751

33535 34458

923 m^3/h

543 cfmNota

Se toman los datos cada 30 min durante

Turno 1 Arranque de maquina 10 am a

2:30 pm Turno 2 2:30 pm a 5 pm

(29/06/2016)

Flujos volumetricos

86

Tabla 24. Medición de caudal turno 1, día 30 de junio del 2016

Fuente. Elaboración propia Tabla 25. Medición de caudal turno 1, día 1 de julio del 2016


Unidades m^3/h


1 7:30:00 a. m. 10663 10482 12350 1653 32640

2 8:00:00 a. m. 11259 10256 12786 1612 32456

3 8:30:00 a. m. 11589 10865 12586 1552 32256

4 9:00:00 a. m. 11456 10356 11569 1765 32789

5 9:30:00 a.m. 10440 10235 12056 1659 32449

6 10:00:00 a. m. 11350 10526 11240 1668 32365

7 10:30:00 a. m. 11250 10623 11526 1763 33152

8 11:00:00 a. m. 11263 10505 11542 1658 32456

9 11:30:00 a. m. 11114 10256 11653 1615 32586

10 12:00:00 a. m. 10546 10408 11895 1652 33259

11 12:30:00 p. m. 10589 10352 11456 1657 33156

12 1:00:00 p. m. 11256 10546 11854 1652 33156

13 1:30:00 p. m. 10562 10030 11562 1526 33156

14 2:00:00 p. m. 11450 10856 11856 1586 33568

PROM 11056 10450 11852 1644 32817

33358 34462

1103 m^3/h

649 cfm

Flujos volumetricos

Nota

Se toman los datos cada 30 min durante Turno 1

Arranque de maquina 7:30 am a 2:00 pm

(30/06/2016)

Unidades m^3/h


1 7:30:00 a. m. 10465 10350 12440 1684 32450

2 8:00:00 a. m. 10289 10455 12156 1658 32569

3 8:30:00 a. m. 10456 10358 12564 1714 32546

4 9:00:00 a. m. 10563 10256 11985 1705 32652

5 9:30:00 a.m. 10350 10256 11895 1752 32485

6 10:00:00 a. m. 10250 10156 11865 1753 32546

7 10:30:00 a. m. 10356 10258 11976 1658 32454

8 11:00:00 a. m. 10562 10115 12446 1698 32548

9 11:30:00 a. m. 10557 10156 11562 1750 32598

10 12:00:00 a. m. 11350 10235 11895 1652 32449

11 12:30:00 p. m. 11250 10526 11456 1657 32365

12 1:00:00 p. m. 11263 10623 11854 1652 33152

13 1:30:00 p. m. 11114 10505 11562 1526 32456

14 2:00:00 p. m. 11256 10256 11856 1659 32586

PROM 10720 10322 11965 1680 33259

33007 34939

1932 m^3/h

1136 cfm

Flujos volumetricos

Nota

Se toman los datos cada 30 min durante

Turno 1 Arranque de maquina 7:30 am

a 2:00 pm (01/07/2016)

87

Presión estática. Se empleó los manómetros aneroides de la marca Magnehelic mostrados en la Figura 41. Se realizó la medición de la presión los días del mes en los que la máquina estaba produciendo, esto por 5 meses y en turnos diferentes. Para la recolección de datos se diseñó formatos en los cuales se ingresó la presión diaria de cada una de las secciones de los tambores de formación y transferencia mostrados en la Figura 42; al final de la semana se sacó el promedio de las presiones obtenidas; finalmente se obtiene el formato de la Tabla 26. Tabla 26. Ruta de vacío etapa de formación de colchón

Fuente. Elaboración propia Corriente. Se empleó la pinza amperimétrica que se muestra en la Figura 44.

Las medidas de corriente se tomaron en los tableros eléctricos correspondientes a cada uno de los motores trifásicos. Para la recolección de datos se diseñó el formato de la Tabla 27, en la cual se ingresó la corriente de cada una de las líneas y se sacó el promedio de estas.

Tabla 27. Corriente en motores de sistema de vacío

Motor I( Amperio) Línea 1 Línea 2 Línea 3 PROM

Formación colchón superior 73,5 68 73,5 71,67 Formación colchón inferior 59,14 58,12 56,12 57,79 Extracción polvillo 85,5 84,5 89 86,33 Limpieza lona 7 6,9 6,6 6,83 IBIS 40 40 36,5 38,83


Fecha

1,8 1,8 1,8 1,8 1,8

N°1 3 3 2 2 32 33 32 32 32 333 10 11 11 11 114 11 10 10 11 115 5 5 4 5 56 33 33 33 34 34

Recamara de mezcla superior. 4 -- 6Alto vacio superior 32 -- 34

14 de Abril al 14 de Septiembre 2016

Alto vacio inferior 32 -- 34Precapa 10 -- 12

Transferencia inferior 10 -- 12

Julio-Agosto Agosto-SeptiembreUnidad in de H2O

Recamara de mezcla inferior. 2 -- 4

Agosto-SeptiembreUnidad in de H2O

Sistema Osprey-Ibis 1,7 -- 1,9

Unidades Abril -Mayo Mayo-Junio Junio-Julio

Unidades Abril -Mayo Abril -Mayo Junio-Julio Julio-Agosto

88

RPM. Se empleó el tacómetro que se muestra en la Figura 46. Se hizo contacto con la punta cónica en el eje del motor y ventilador; permitiendo obtener las RPM. Los datos de RPM se ingresaron en cada uno de los formatos de descripción de motor y ventilador.

89

5 DATOS DE CADA SISTEMA EN SERVICIO 5.1 SISTEMA DE COLCHÓN SUPERIOR Velocidad en ducto

Tabla 28. Medición de velocidad de transporte en succión, descarga y ramal para formación colchón superior

Fuente. Elaboración propia Tabla 29. Resumen de velocidades formación colchón superior


Punto de medición d(in) Vp(in c.a) V(fpm) V(m/s) Vprom(fpm) Vprom(m/s) Q(cfm) Q(m^3/min) Q(m^3/h)

2,69 6345 32 6783 192 11521

2,7 6325 32 6761 191,4 11485

2,6 6258 32 6690 189,4 11363

2,52 6152 31,3 6576 186,18 11171

11385 m^3/h


2,78 6455 33 6900 195 11721

2,8 6443 33 6887 195,0 11699

2,7 6337 32 6774 191,78 11507

2,94 6639 33,7 7097 200,92 12055

11745 m^3/h


1,43 4636 24 4956 140 8418

1,3 4416 22 4721 133,6 8018

1,2 4183 21 4472 126,59 7595

1,29 4395 22,3 4698 133,01 7980

8003 m^3/h

SUCCIÓN C SUPERIOR

DESCARGA C SUPERIOR

1 14 32,86

1 14 31,856270

6469

MEDICIÓN EN RAMAL

1 14 4408 22,39

Succión Descarga Ramal

31,85 32,86 22,39

VELOCIDAD PROMEDIO (m/s)

90

La medición de la velocidad se realizó en los puntos A (succión), B (descarga) y C (ramal) del Anexo YY (véase la Tabla 28). Se tomó la medición en los puntos A y B, debido a que en los tramos rectos se espera que el flujo sea laminar dando datos más congruentes del comportamiento del sistema. Se obtuvo los valores promedio de velocidad mostrados en la Tabla 29; como es de esperar la velocidad en la descarga del ventilador es mayor que la succión, aunque en esta aplicación , debido a la restricción del filtro rotatorio ,tal diferencial es 1 m/s. El valor promedio de velocidad del punto C es 9,46 m/s menor que la velocidad de la succión, esto debido a que del tramo sale un ramal de 6 in, y adicionalmente no hay un tramo recto para esperar flujo laminar.

Caudal en ducto

Tabla 30. Caudal en colchón superior

Fecha

29/06/2016 30/06/2016 01/07/2016

Caudal (m^3 /h) 11348 11056 10720 Fuente. Elaboración propia La medición del caudal se realizó en el punto A del Anexo YY cada 30 minutos y en turnos diferentes como lo muestra las tablas 23,24 y 25. De cada una de las fechas en las que se hizo medición se sacó el valor promedio obteniendo la Tabla 30. La Tabla 30 nos permite ver la fluctuación del caudal requerido en el sistema con un valor promedio de 11041 m^3/h. Presión estática

Tabla 31. Presión estática en secciones del tambor colchón superior

Unidades Abril- Mayo

Mayo- Junio

Junio-Julio

Julio-Agosto

Agosto-Septiembre N° Unidad in H2O

5 Recamara de mezcla superior 4--6 5 5 4 5 5

6 Alto vacío superior 32--34 33 33 33 34 34 Fuente. Elaboración propia

91

La Tabla 31 muestra la presión estática del sistema de colchón superior, correspondiente a los puntos 5 y 6 de la Figura 42. Luego de 5 meses de toma de datos, se observa valores promedio en recamara de mezcla superior de 5 in H2O y en alto vacío superior de 33,5 in H2O. A partir de estos valores se inició el análisis del sistema de vacío actual. Garantizando los rangos de presión de vacío la formación de colchón absorbente tendrá óptimas condiciones de calidad. RPM

Tabla 32. RPM en eje de motor y ventilador colchón superior

Equipo RPM Motor formación colchón superior 1738 Ventilador colchón superior 2528

Fuente. Elaboración propia Cuando cambia las RPM en el ventilador (véase la Tabla 32) cambia el flujo volumétrico, presión y la potencia consumida; haciendo uso de las ecuaciones 10,11 y 12 obtenemos caudal de 10784 m^3/h, presión de 37 in H2O y potencia consumida de 65 HP. Los cálculos anteriores se hicieron con datos de caudal y presión tomados en planta; debido a que en el tiempo de realización del proyecto no se logró tener la ficha técnica del ventilador de colchón superior. Corriente

Tabla 33. Corriente actual de cada una de las líneas motor colchón superior

I( Amperio) Línea 1 Línea 2 Línea 3 PROM

73,5 68 73,5 71,67 Fuente. Elaboración propia Haciendo uso de la ecuación 9 calculamos el consumo real del motor (véase la Tabla 33). La potencia real eléctrica consumida fue de 46917 W, lo que equivale al 62 % de la carga total del motor.

92

5.2 SISTEMA DE COLCHÓN INFERIOR

Velocidad en ducto

Tabla 34. Medición de velocidad de transporte en succión, descarga y ramal para formación colchón inferior

Fuente. Elaboración propia Tabla 35. Resumen de velocidades formación colchón inferior

Fuente. Elaboración propia La medición de la velocidad se realizó en los puntos A (succión), B (descarga) y C (ramal) del Anexo ZZ (véase la Tabla 34); se obtuvo los valores promedio de velocidad mostrados en la Tabla 35; como es de esperar la velocidad en la descarga del ventilador (por la energía que aporta), es mayor que la succión, en el orden de 2,3 m/s. El valor promedio de velocidad del punto C es 10,28 m/s menor que la velocidad de la succión, esto debido a que del tramo salen dos ramales de 6 in, y adicionalmente no hay un tramo recto para esperar flujo laminar.

Punto de medicion d(in) Vp(in c.a) V(fpm) V(m/s) Vprom(fpm) Vprom(m/s) Q(cfm) Q(m^3/min) Q(m^3/h)

1,75 5125 26 5479 155 9306

1,8 5214 26 5574 157,8 9467

1,8 5253 27 5615 158,97 9538

1,81 5213 26,5 5573 157,76 9466

9444 m^3/h


2,15 5671 29 6062 172 10297

2,2 5712 29 6106 172,9 10372

2,1 5636 29 6025 170,56 10234

2,09 5594 28,4 5980 169,29 10157

10265 m^3/h


0,88 3623 18 3873 110 6579

0,9 3651 19 3903 110,5 6629

0,9 3645 19 3896 110,31 6618

0,87 3603 18,3 3852 109,04 6542

6592 m^3/h

SUCCIÓN C INFERIOR

26,42

DESCARGA C INFERIOR

MEDICIÓN EN RAMAL

1 14 3631 18,44

28,721 14 5653

1 14 5201

Succión Descarga Ramal

26,42 28,72 18,44


93

Caudal en ducto

Tabla 36. Caudal en colchón inferior

Fecha

29/06/2016 30/06/2016 01/07/2016

Caudal (m^3 /h) 10200 10450 10322 Fuente. Elaboración propia La medición del caudal se realizó en el punto A del Anexo ZZ cada 30 minutos y en turnos diferentes como lo muestra las tablas 23,24 y 25. De cada una de las fechas en las que se hizo medición se sacó el valor promedio obteniendo la Tabla 36. La Tabla 36 nos permite ver la fluctuación del caudal requerido en el sistema con un valor promedio de 10324 m^3/h. Presión estática

Tabla 37. Presión estática en secciones del tambor colchón inferior

Unidades Abril- Mayo

Mayo- Junio

Junio-Julio

Julio-Agosto

Agosto-Septiembre N° Unidad in de H2O

1 Recamara de mezcla inferior 2--4 3 3 2 2 3

2 Alto vacío inferior 32--34 33 32 32 32 33

3 Precapa 10--12 10 11 11 11 11

4 Transferencia inferior 10--12 11 10 10 11 11 Fuente. Elaboración propia La Tabla 37 muestra la presión estática correspondiente a los puntos 1, 2,3 y 4 de la Figura 42; los rangos de operación de cada una de las secciones del tambor de colchón inferior fueron para recamara de mezcla inferior de 2,6 in H2O , alto vacío inferior de 32,4 in H2O, precapa de 11 in H2O y transferencia inferior de 10,6 in H2O. A partir de estos valores se inició el análisis del sistema de vacío actual. Garantizando los rangos de presión de vacío la formación de colchón absorbente tendrá óptimas condiciones de calidad.

94

Rpm

Tabla 38. RPM en eje de motor y ventilador colchón inferior

Equipo RPM Motor formación colchón inferior 1768 Ventilador colchón inferior 2750

Fuente. Elaboración propia Cuando cambia las RPM en el ventilador (véase la Tabla 38) cambia el flujo volumétrico, presión y la potencia consumida; haciendo uso de las ecuaciones 10,11 y 12 obtenemos caudal de 10803 m^3/h, presión de 44 in H2O y potencia consumida de 79 HP. Los cálculos anteriores se hicieron con datos de caudal y presión tomados en planta; debido a que en el tiempo de realización del proyecto no se logró tener la ficha técnica del ventilador de colchón inferior. Corriente

Tabla 39. Corriente actual de cada una de las líneas motor colchón inferior I( Amperio)

Línea 1 Línea 2 Línea 3 PROM 59,14 58,12 56,12 57,79

Fuente. Elaboración propia Haciendo uso de la ecuación 9 calculamos el consumo real del motor (Véase la Tabla 39). La potencia real eléctrica consumida fue de 37831 W, lo que equivale al 75 % de la carga total del motor.

95

5.3 SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE POLVILLO Velocidad en ducto

Tabla 40. Medición de velocidad de transporte en succión y descarga extracción polvillo

Fuente. Elaboración propia Tabla 41. Resumen de velocidades extracción polvillo.

Fuente. Elaboración propia La medición de la velocidad se realizó en los puntos A (succión), B (descarga) del Anexo AA (véase la Tabla 40). Se obtuvo los valores promedio de velocidad mostrados en la Tabla 41; donde se observa que la velocidad en la descarga del ventilador es mayor que la succión, en el orden de 1 m/s.


2,85 6542 33 6993 198 11879

2,8 6527 33 6977 197,5 11852

2,8 6505 33 6954 196,86 11812

2,84 6523 33,1 6973 197,40 11844

11847 m^3/h


3,06 6776 34 7243 205 12304

2,9 6607 34 7063 199,9 11997

3,0 6739 34 7204 203,94 12237

3,00 6706 34,1 7169 202,94 12177

12178 m^3/h

SUCCIÓN POLVILLO

33,14

DESCARGA POLVILLO

34,071 14 6707

1 14 6524

Succión Descarga

33,14 34,07


96

Caudal en ducto

Tabla 42. Caudal en extracción polvillo

Fecha

29/06/2016 30/06/2016 01/07/2016

Caudal (m^3 /h) 11987 11852 11965 Fuente. Elaboración propia La medición del caudal se realizó en el punto A del Anexo AA cada 30 minutos y en turnos diferentes como lo muestra las tablas 23,24 y 25. De cada una de las fechas en las que se hizo medición se sacó el valor promedio obteniendo la Tabla 42, que permite observar la fluctuación del caudal requerido en el sistema: alrededor de 11934 m^3/h.

Rpm

Tabla 43 . RPM en eje de motor y ventilador extracción polvillo

Equipo RPM Formación colchón inferior 1763 Ventilador colchón inferior 2565

Fuente. Elaboración propia Cuando cambia las RPM en el ventilador (véase la Tabla 43) cambia el flujo volumétrico, presión y la potencia consumida; haciendo uso de las ecuaciones 10,11 y 12 obtenemos caudal de 11571 m^3/h, presión de 49 in H2O y potencia consumida de 77 HP. Los cálculos anteriores se hicieron con datos de caudal y presión tomados en planta; debido a que en el tiempo de realización del proyecto no se logró tener la ficha técnica del ventilador de extracción de polvillo.

97

Corriente

Tabla 44. Corriente actual de cada una de las líneas motor extracción polvillo

I( Amperio) Línea 1 Línea 2 Línea 3 PROM

85,5 84,5 89 86,33 Fuente. Elaboración propia Haciendo uso de la ecuación 9 calculamos el consumo real del motor (Véase la Tabla 44). La potencia real eléctrica consumida fue de 56514 W, lo que equivale al 75 % de la carga total del motor. En las tablas 45, 46 y 47 se presenta el resumen de velocidad, caudal y RPM de los ventiladores de formación de colchón superior, inferior y extracción polvillo. Tabla 45. Resumen ventilador formación colchón superior

SISTEMA Formación colchón superior

Velocidad (m/s) 31,85

Caudal(m^3/h) 11041

RPM 2528

Fuente. Elaboración propia Tabla 46.Resumen ventilador formación colchón inferior

SISTEMA Formación colchón inferior


Caudal(m^3/h) 11041

RPM 2528


98

Tabla 47.Resumen ventilador extracción polvillo

SISTEMA Formación colchón inferior


Caudal(m^3/h) 11934

RPM 2565

Fuente. Elaboración propia 5.4 FILTRO ROTATORIO (COLECTOR DE POLVO) Se aprecia en la figura 34 el colector de polvos de la máquina 7, equipo que retiene las partículas tomadas del proceso (SAP y pulpa de celulosa); según el manual del equipo, este colector tiene capacidad entre 20000 y 39700 m^3/h; que comparado con 33000 m^3/h que corresponden a la suma de los caudales de formación colchón superior, inferior y extracción polvillo, no permite establecer un apropiado rango de seguridad entre los dos sistemas. El filtro rotatorio es el separador de partículas del sistema y está instalado en un cuarto sellado dentro del cual se observa pulpa de celulosa y polvo de SAP; además de dos extractores: Extractor que succiona sobre el tambor o separador de partículas y cuyo ducto de salida descarga en un sistema de mangas (véase la Figura 33); las especificaciones del motor y ventilador están dadas en las tablas 19, 20 y 21. Extractor que succiona el aire después del filtro rotatorio IBIS(véase la Figura 30) y cuyo ducto de salida descarga libremente sobre el nivel del tejado de la planta, considerando el efecto que la ya citada característica del SAP en cuanto a su capacidad para absorber agua hasta 38 veces su propio volumen , pueda representar. El colector de polvos retiene 70 Kg en total, de los cuales 56 Kg corresponden a polvillo de SAP y 14 Kg a pulpa de celulosa. A continuación se presentan fotos del material que capta el colector y el estado actual del techo, paredes y ducto de descarga (véase las Figuras 47,48,49 y 50). Las especificaciones del motor y ventilador están dadas en las tablas 16,17 y 18.

99

Figura 47. Material captado por el filtro

Fuente. TECNOSUR S.A Figura 48. Estado actual del techo maquina 7

Fuente. TECNOSUR S.A Una muestra indicó que en un día se recogió aproximadamente 500 Kg de desecho lo que equivale a 13,51 Kg de SAP cuyo costo es $ 3844,83 / kg, que equivale a $ 51.957 por día de trabajo. Una proyección a 288 días de trabajo representa $14.963.622 de pérdidas de materia prima en SAP.

100

Figura 49. Estado actual paredes maquina 7

Fuente. TECNOSUR S.A Figura 50. Estado actual ducto de salida


101

6 PROCEDIMIENTO PARA ANÁLISIS CUANTITATIVO DEL SISTEMA DE VACÍO ACTUAL

Los procedimientos de cálculo que se exponen determinan las pérdidas de carga en cada uno de los sistemas de vacío de la máquina 7, información usada para determinar el tamaño, tipo de ventilador y la potencia necesaria del motor. Secuencia del análisis.

Reconocimiento de los componentes de cada uno de los tres sistemas y su registro en un plano de Distribución de planta, que incluye el sistema de ductos (y campanas), la ubicación de ventiladores y del colector de polvos. Cada tramo del ducto principal y secundario se identifica con números o letras.

Información detallada de cada operación donde se requiere vacío.

Partiendo de cada campana de extracción, se mide la presión estática en cada una.

Se mide la velocidad y el caudal en cada uno de los tres sistemas de ductos.

6.1 MÉTODO DE DISEÑO El cálculo de la pérdida de carga del sistema de vacío, debidas al rozamiento y los accesorios, es calculada por el método de presión dinámica, ya que: Considera las pérdidas en las campanas. Tiene la ventaja de que los reajustes de los cálculos, es más rápido. Permite lograr el equilibrio de los puntos de unión de dos ductos al ajustar el

caudal en función del diámetro del ducto.

102

Permite seleccionar el colector de polvo y el ventilador requeridos, tomando

como datos el caudal final y la pérdida de carga del sistema. Método de la presión dinámica. Debido a su extensión, los factores de pérdidas están incluidos en las hojas de cálculo anexas. Las etapas que se indican a continuación permiten el cálculo de la pérdida de carga total de cada uno de los sistemas de vacío montado en la máquina 7: 6.2 CÁLCULOS DE PÉRDIDA DE CARGA Sistema de colchón superior Succión. Paso a paso cálculos pérdidas de carga: 1. En la fila 1 de la tabla de Excel, cada tramo de ducto se identifica con letras. En la fila 2 se ingresó la temperatura del sistema para cada uno de los tramos del sistema de vacío.

2. La velocidad en succión se tomó con el medidor de flujo Fluke 922 en los tramos de ducteria principal y ramales (Tabla 29). Se ingresó para cada tramo en la fila 4.

3. Se usó un flexometro para la medición de los diámetros de ducto principal y ramales en la succión (Anexo J) y se ingresó en la fila 9; en la fila 10 se calcula el área de cada tramo de ducteria por medio de la ecuación 2.

4. El caudal actual en ducto se calculó por medio de la ecuación 3, siendo la fila 3.

103

5. Por medio de la revisión en planta y pesaje de material en el colector de polvo, se calculó las libras de material por minuto manejado por el sistema de vacío el cual se encuentra en el Anexo U y corresponde a la fila 5.

6. En el Anexo V se ingresa los datos de altura, presión, temperatura y humedad relativa de la planta para calcular el factor de densidad y el cual es la fila 7.

7. Se calculó el caudal estándar por medio de la ecuación 15 y el cual es la fila 8.

8. Por medio del cálculo del caudal estándar de la fila 8, se hace uso de la ecuación 16, de donde se obtiene las libras de aire por minuto, siendo la fila 6.

9. Se calculó la presión de velocidad para cada uno de los tramos del sistema, por medio de la ecuación 5, obteniendo la fila 11.

10. Se usó un flexometro para la medición de cada una de las longitudes de los tramos (Anexo J), se ingresó cada una de estas longitudes en la fila 12.

11. Haciendo uso de la ecuación 26 se calculó el factor de fricción en ducto; este cálculo se realiza en tramos de ducto recto, obteniendo la fila 13.

12. Haciendo uso de la ecuación 27, se obtiene las pérdidas de fricción en ducto en términos de VP (presión de velocidad), obteniendo la fila 14.

13. Haciendo uso de la ecuación 28, se obtiene las pérdidas en ducto para cada uno de los tramos, obteniendo la fila 15.

14. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 15, obteniendo las pérdidas totales en ducto recto. Siendo la fila combinada 16 y 17.

104

15. Se usó un flexometro para la medición de cada una de las longitudes de manguera conectada a ramales (Anexo K), se ingresó cada una de estas longitudes en la fila 18.

16. Haciendo uso de la ecuación 30 se calculó el factor de fricción en la manguera, obteniendo la fila 19.

17. Haciendo uso de la ecuación 31, se obtiene las pérdidas de fricción en manguera en términos de VP (presión de velocidad), obteniendo la fila 20.

18. Haciendo uso de la ecuación 29, se obtiene las pérdidas en manguera para cada uno de los ramales, obteniendo la fila 21.

19. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 21, obteniendo las pérdidas totales por manguera. Siendo la fila combinada 22 y 23.

20. Haciendo uso del Anexo E y F, se obtiene el coeficiente de perdida en codo redondo, teniendo en cuenta la relación de radio de codo y diámetro(r/D) y el número de partes con la que se fabricó el codo; siendo la fila 24.

21. Haciendo uso de la ecuación 32, se obtiene las pérdidas en codos, quedando en unidades de in H2O, obteniendo la fila 25.

22.Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 25, obteniendo la pérdida total por codos. Siendo la fila combinada 26 y 27.

23. Haciendo uso del Anexo G y buscando un ángulo de pieza de 30°se obtiene el coeficiente de perdida en reducción; siendo la fila 28.

24.Haciendo uso de la ecuación 33, se obtiene las pérdidas en reducción, quedando en unidades de in H2O, obteniendo la fila 29.

25.Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 29, obteniendo la pérdida total por reducción. Siendo la fila combinada 30 y 31.

105

26. Por medio del uso de un flexometro se midió el ancho y longitud de cada una de las campanas. Haciendo uso de la ecuación 17 se calculó el área y se ingresó en la fila 32.

27. En las filas 34 y 40 se ingresó el coeficiente de aceleración el cual se toma como: 0, si no se tiene en cuenta pérdidas por transferencia de energía o 1 si se toma en cuenta pérdidas por transferencia de energía.

28. Haciendo uso de la ecuación 3, se obtiene la velocidad en abertura, obteniendo la fila 35.

29.Se calculó la presión de velocidad en abertura por medio de la ecuación 5, obteniendo la fila 36.

30.Haciendo uso de la ecuación 18, se obtiene las pérdidas en abertura en términos de VP (presión de velocidad), obteniendo la fila 37.

31. Haciendo uso de la ecuación 19, se obtiene la presión estática en abertura, obteniendo la fila 38.

32. Haciendo uso del Anexo C, se obtiene el coeficiente de pérdidas en la entrada de la campana; siendo la fila 39.

33.Haciendo uso de la ecuación 20, se obtiene las pérdidas en la entrada de la campana en términos de VP (presión de velocidad), obteniendo la fila 41.

34. Haciendo uso de la ecuación 21, se obtiene las pérdidas en la entrada de la campana, obteniendo la fila 42.

35. Haciendo uso de la ecuación 22, se obtiene la presión estática en campana. Siendo la fila 43.

36. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 43, obteniendo la pérdida total en campana. Siendo la fila 44.

106

37. Haciendo uso de la ecuación 34, se obtiene el coeficiente de perdida en válvulas, siendo la fila 45.

38. Haciendo uso de la ecuación 35, de donde se obtiene las pérdidas en válvula, obteniendo la fila 46.

39.Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 46, obteniendo la pérdida total en válvulas. Siendo la fila combinada 47 y 48.

40. Las filas combinadas 49 a 51 son la suma de cada una de las pérdidas dadas por recorrido y accesorios en unidades de in H2O; siendo esta la pérdida total en succión. En el Anexo W se muestra la hoja de cálculo por el método de presión dinámica. El resultado es el requerimiento total de energía en succión, expresada en términos de presión estática, necesario para hacer circular el caudal a través de todo el sistema de ductos .La Tabla 48 presenta la presión estática en succión. Tabla 48 . Presión estática en succión


Descarga. Paso a paso cálculos pérdidas de carga:

En la fila 1 de la tabla de Excel, cada tramo de ducto se identifica con letras. En la fila 2 se ingresó la temperatura del sistema para cada uno de los tramos que componen el sistema de descarga. La velocidad en la descarga se tomó con el medidor de flujo Fluke 922 en los tramos de ducteria principal (Tabla 29). Se ingresó para cada tramo en la fila 4.

DUCTO 2- COLCHON SUPERIOR

Presion estatica en succion(in H2O) 39,68

107

Se usó un flexometro para la medición del diámetro del ducto principal (Anexo J) y se ingresó en la fila 9; en la fila 10 se calcula el área de cada tramo de ducteria por medio de la ecuación 2. El caudal actual en ducto se calculó por medio de la ecuación 3; siendo la fila 3. Por medio de la revisión en planta y pesaje de material en el colector de polvo se calculó las libras de material por minuto manejado por el sistema de vacío el cual es el Anexo U y corresponde a la fila 5. En el Anexo V se ingresa los datos requeridos de altura, presión, temperatura y humedad relativa de la planta para calcular el factor de densidad y el cual es la fila 7. Se calculó el caudal estándar por medio de la ecuación 15 y el cual es la fila 8. Por medio del cálculo del caudal estándar de la fila 8, se hace uso de la ecuación 16, de donde se obtiene las libras de aire por minuto, siendo la fila 6. Se calculó la presión de velocidad para cada uno de los tramos del sistema, por medio de la ecuación 5, obteniendo la fila 11. Se usó un flexometro para la medición de cada una de las longitudes de los tramos (Anexo J), se ingresó cada una de estas longitudes en la fila 12. Haciendo uso de la ecuación 26 se calculó el factor de fricción en ducteria, obteniendo la fila 13. Haciendo uso de la ecuación 27, se obtiene las pérdidas de fricción en ducto en términos de VP (presión de velocidad), obteniendo la fila 14. Haciendo uso de la ecuación 28, se obtiene las pérdidas en ducteria para cada uno de los tramos, quedando en unidades de in H2O, obteniendo la fila 15.

108

Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 15, obteniendo la pérdida total en ducto recto. Siendo la fila combinada 16 y 17. Haciendo uso del anexo E y F se obtiene el coeficiente de perdida en codo redondo, teniendo en cuenta la relación de radio del codo y el diámetro(r/D) y el número de partes con la que se fabricó ; siendo la fila 18. Haciendo uso de la ecuación 32, se obtiene las pérdidas en codos, quedando en unidades de in H2O, obteniendo la fila 19. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 19, obteniendo la pérdida total por codos en unidades de in H2O. Siendo la fila combinada 20 y 21. Las filas combinadas 22 a 24 son la suma de cada una de las pérdidas dadas por recorrido y accesorios en unidades de in H2O; siendo esta la pérdida total en descarga. En el anexo X se muestra la hoja de cálculo por el método de presión dinámica. El resultado es el requerimiento total de energía en descarga, expresada en términos de presión estática, necesario para hacer circular el caudal a través del sistema de ductos. La Tabla 49 presenta la presión estática en descarga. Tabla 49 . Presión estática en descarga


Requerimientos ventilador formación colchón superior. Los cálculos del sistema de formación de colchón superior se basan en la presión estática, es decir, los valores de presión estática en succión y descarga son tenidos en cuenta para determinar la presión estática del ventilador para la selección del mismo (véase la Tabla 50).

Presion estatica en descarga (in H2O) 2,80

109

Tabla 50. Ficha técnica ventilador formación colchón superior

Fuente. Elaboración propia Sistema de colchón inferior Succión . Paso a paso cálculos pérdidas de carga: En la fila 1 de la tabla de Excel, cada tramo de ducto se identifica con letras. En la fila 2 se ingresó la temperatura del sistema para cada uno de los tramos del sistema de vacío. La velocidad en succión se tomó con el medidor de flujo Fluke 922 en los tramos de ducteria principal y ramales (Tabla 35). Se ingresó para cada tramo en la fila 4. Se usó un flexometro para la medición de los diámetros de ducto principal y ramales en la succión (Anexo M) y se ingresó en la fila 9; en la fila 10 se calcula el área de cada tramo de ducteria por medio de la ecuación 2. El caudal actual en ducto se calculó por medio de la ecuación 3, siendo la fila 3. Por medio de la revisión en planta y pesaje de material en el colector de polvo se calculó las libras de material por minuto manejado por el sistema de vacío el cual se encuentra en el Anexo U y corresponde a la fila 5.

Presion total del ventilador (in H2O) 42,48

Potencia del motor (HP)

6703

Potencia del motor (W) 33437




Caudal requerido (cfm)

45

110

En el Anexo V se ingresa los datos de altura, presión, temperatura y humedad relativa de la planta para calcular el factor de densidad y el cual es la fila 7. Se calculó el caudal estándar por medio de la ecuación 16 y el cual es la fila 8. Por medio del cálculo del caudal estándar de la fila 8, se hace uso de la ecuación 16, de donde se obtiene las libras de aire por minuto, siendo la fila 6. Se calculó la presión de velocidad para cada uno de los tramos del sistema, por medio de la ecuación 5, obteniendo la fila 11. Se usó un flexometro para la medición de cada una de las longitudes de los tramos (Anexo M), se ingresó cada una de estas longitudes en la fila 12. Haciendo uso de la ecuación 26 se calculó el factor de fricción en ducto; este cálculo se realiza en tramos de ducto recto, obteniendo la fila 13. Haciendo uso de la ecuación 27, se obtiene las pérdidas de fricción en ducto en términos de VP (presión de velocidad), obteniendo la fila 14. Haciendo uso de la ecuación 28, se obtiene las pérdidas en ducto para cada uno de los tramos, obteniendo la fila 15. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 15, obteniendo la pérdida total en ducto recto. Siendo la fila combinada 16 y 17. Se usó un flexometro para la medición de cada una de las longitudes de manguera conectada a ramales (Anexo N), se ingresó cada una de estas longitudes en la fila 18. Haciendo uso de la ecuación 30 se calculó el factor de fricción en la manguera, obteniendo la fila 19.

111

Haciendo uso de la ecuación 31, se obtiene las pérdidas de fricción en manguera en términos de VP (presión de velocidad), obteniendo la fila 20. Haciendo uso de la ecuación 29, se obtiene las pérdidas en manguera para cada uno de los ramales, obteniendo la fila 21. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 21, obteniendo las pérdidas totales por manguera. Siendo la fila combinada 22 y 23. Haciendo uso del Anexo E y F, se obtiene el coeficiente de perdida en codo redondo, teniendo en cuenta la relación de radio de codo y diámetro(r/D) y el número de partes con la que se fabricó el codo; siendo la fila 24. Haciendo uso de la ecuación 32, se obtiene las pérdidas en codos, quedando en unidades de in H2O, obteniendo la fila 25. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 25, obteniendo la pérdida total por codos. Siendo la fila combinada 26 y 27. Haciendo uso del Anexo G y buscando un ángulo de pieza de 30°se obtiene el coeficiente de perdida en reducción; siendo la fila 28. Haciendo uso de la ecuación 33, se obtiene las pérdidas en reducción, quedando en unidades de in H2O, obteniendo la fila 29. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 29, obteniendo la pérdida total por reducción. Siendo la fila combinada 30 y 31. Por medio del uso de un flexometro se midió el ancho y longitud de cada una de las campanas. Haciendo uso de la ecuación 17 se calculó el área y se ingresó en la fila 32.

112

En las filas 34 y 40 se ingresó el coeficiente de aceleración el cual se toma como: 0, si no se tiene en cuenta pérdidas por transferencia de energía o 1 si se toma en cuenta pérdidas por transferencia de energía. Haciendo uso de la ecuación 3, se obtiene la velocidad en abertura, obteniendo la fila 35. Se calculó la presión de velocidad en abertura por medio de la ecuación 5, obteniendo la fila 36. Haciendo uso de la ecuación 18, se obtiene las pérdidas en abertura en términos de VP (presión de velocidad), obteniendo la fila 37. Haciendo uso de la ecuación 19, se obtiene la presión estática en abertura, obteniendo la fila 38. Haciendo uso del Anexo C, se obtiene el coeficiente de pérdidas en la entrada de la campana; siendo la fila 39. Haciendo uso de la ecuación 20, se obtiene las pérdidas en la entrada de la campana en términos de VP (presión de velocidad), obteniendo la fila 41. Haciendo uso de la ecuación 21, se obtiene las pérdidas en la entrada de la campana, obteniendo la fila 42. Haciendo uso de la ecuación 22, se obtiene la presión estática en campana. Siendo la fila 43. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 43, obteniendo la pérdida total en campana. Siendo la fila 44. Haciendo uso de la ecuación 34, se obtiene el coeficiente de perdida en válvulas, siendo la fila 45.

113

Haciendo uso de la ecuación 35, de donde se obtiene las pérdidas en válvula, obteniendo la fila 46. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 46, obteniendo la pérdida total en válvulas. Siendo la fila combinada 47 y 48. Las filas combinadas 49 a 51 son la suma de cada una de las pérdidas dadas por recorrido y accesorios en unidades de in H2O; siendo esta la pérdida total en succión. En el Anexo Y se muestra la hoja de cálculo por el método de presión dinámica. El resultado es el requerimiento total de energía en succión, expresada en términos de presión estática, necesario para hacer circular el caudal a través de todo el sistema de ductos. La Tabla 51 presenta la presión estática en succión. Tabla 51 . Presión estática en succión

Fuente. Elaboración propia Descarga . Paso a paso cálculos pérdidas de carga: En la fila 1 de la tabla de Excel, cada tramo de ducto se identifica con letras. En la fila 2 se ingresó la temperatura del sistema para cada uno de los tramos que componen el sistema de descarga. La velocidad en la descarga se tomó con el medidor de flujo Fluke 922 en los tramos de ducteria principal (Tabla 35). Se ingresó para cada tramo en la fila 4. Se usó un flexometro para la medición del diámetro del ducto principal (Anexo M) y se ingresó en la fila 9; en la fila 10 se calcula el área de cada tramo de ducteria por medio de la ecuación 2.

DUCTO 3- COLCHON INFERIOR


114

El caudal actual en ducto se calculó por medio de la ecuación 3; siendo la fila 3. Por medio de la revisión en planta y pesaje de material en el colector de polvo se calculó las libras de material por minuto manejado por el sistema de vacío el cual es el Anexo U y corresponde a la fila 5. En el Anexo V se ingresa los datos requeridos de altura, presión, temperatura y humedad relativa de la planta para calcular el factor de densidad y el cual es la fila 7. Se calculó el caudal estándar por medio de la ecuación 15 y el cual es la fila 8. Por medio del cálculo del caudal estándar de la fila 8, se hace uso de la ecuación 16, de donde se obtiene las libras de aire por minuto, siendo la fila 6. Se calculó la presión de velocidad para cada uno de los tramos del sistema, por medio de la ecuación 5, obteniendo la fila 11. Se usó un flexometro para la medición de cada una de las longitudes de los tramos (Anexo M), se ingresó cada una de estas longitudes en la fila 12. Haciendo uso de la ecuación 26 se calculó el factor de fricción en ducteria, obteniendo la fila 13. Haciendo uso de la ecuación 27, se obtiene las pérdidas de fricción en ducto en términos de VP (presión de velocidad), obteniendo la fila 14. Haciendo uso de la ecuación 28, se obtiene las pérdidas en ducteria para cada uno de los tramos, quedando en unidades de in H2O, obteniendo la fila 15. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 15, obteniendo la pérdida total en ducto recto. Siendo la fila combinada 16 y 17.

115

Haciendo uso del Anexo E y F se obtiene el coeficiente de perdida en codo redondo, teniendo en cuenta la relación de radio del codo y el diámetro(r/D) y el número de partes con la que se fabricó ; siendo la fila 18. Haciendo uso de la ecuación 32, se obtiene las pérdidas en codos, quedando en unidades de in H2O, obteniendo la fila 19. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 19, obteniendo la pérdida total por codos en unidades de in H2O. Siendo la fila combinada 20 y 21. Las filas combinadas 22 a 24 son la suma de cada una de las pérdidas dadas por recorrido y accesorios en unidades de in H2O; siendo esta la pérdida total en descarga. En el Anexo Z se muestra la hoja de cálculo por el método de presión dinámica. El resultado es el requerimiento total de energía en descarga, expresada en términos de presión estática, necesario para hacer circular el caudal a través del sistema de ductos. La Tabla 52 presenta la presión estática en descarga. Tabla 52. Presión estática en descarga

Fuente. Elaboración propia Requerimientos ventilador formación colchón inferior. Los cálculos del sistema de formación de colchón inferior se basan en la presión estática, es decir, los valores de presión estática en succión y descarga son tenidos en cuenta para determinar la presión estática del ventilador para la selección del mismo (véase la Tabla 53).


116

Tabla 53 . Ficha técnica ventilador formación colchón inferior


Extracción polvillo Succión ducto principal. Paso a paso cálculos de pérdidas de carga extracción polvillo En la fila 1 de la tabla de Excel, cada tramo de ducto se identifica con letras. En la fila 2 se ingresó la temperatura del sistema para cada uno de los tramos del sistema de vacío. La velocidad en la succión se tomó con el medidor de flujo Fluke 922 en el tramo de ducto principal (Tabla 41) . Se ingresó para cada tramo en la fila 4. Se usó un flexometro para la medición de los diámetros de ducto principal (Anexo R) y se ingresó en la fila 9; en la fila 10 se calcula el área de cada tramo de ducteria por medio de la ecuación 2. El caudal actual en ducto se calcula por medio de la ecuación 3; siendo la fila 3. Por medio de la revisión en planta y pesaje de material en el colector de polvo se calculó las libras de material por minuto manejado por el sistema de vacío el cual se encuentra en el Anexo U y corresponde a la fila 5.



6043


DUCTO 3- COLCHON INFERIOR




39

117

En el Anexo V se ingresa los datos de altura, presión, temperatura y humedad relativa de la planta para calcular el factor de densidad y el cual es la fila 7. Se calculó el caudal estándar por medio de la ecuación 15 y el cual es la fila 8. Por medio del cálculo del caudal estándar de la fila 8, se hace uso de la ecuación 16, de donde se obtiene las libras de aire por minuto, siendo la fila 6. Se calculó la presión de velocidad para cada uno de los tramos del sistema, por medio de la ecuación 5, obteniendo la fila 11. Se usó un flexometro para la medición de cada una de las longitudes de los tramos (Anexo R), se ingresó cada una de estas longitudes en la fila 12.

Haciendo uso de la ecuación 26 se calculó el factor de fricción en ducto; este cálculo se realiza en tramos de ducto recto, obteniendo la fila 13. Haciendo uso de la ecuación 27 ,se obtiene las pérdidas de fricción en ducto en términos de VP (presión de velocidad), obteniendo la fila 14. Haciendo uso de la ecuación 28, se obtiene las pérdidas en ducto para cada uno de los tramos, obteniendo la fila 15. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 15, obteniendo la pérdida total en ducto recto. Siendo la fila combinada 16 y 17. Haciendo uso del Anexo E y F se obtiene el coeficiente de perdida en codo redondo, teniendo en cuenta la relación de radio de codo y diámetro(r/D) y el número de partes con la que se fabricó el codo; siendo la fila 18. Haciendo uso de la ecuación 32, se obtiene las pérdidas en codos, quedando en unidades de in H2O, obteniendo la fila 19.

118

Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 19, obteniendo la pérdida total por codos. Siendo la fila combinada 20 y 21. Haciendo uso del Anexo G y buscando un ángulo de pieza de 30°se obtiene el coeficiente de perdida en reducción; siendo la fila 22. Haciendo uso de la ecuación 33, se obtiene las pérdidas en reducción, quedando en unidades de in H2O, obteniendo la fila 23. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 23, obteniendo la pérdida total por reducción. Siendo la fila combinada 24 y 25. Haciendo uso de la ecuación 34,se obtiene el coeficiente de perdida en válvulas, siendo la fila 26. Haciendo uso de la ecuación 35,se obtiene las pérdidas en válvula, obteniendo la fila 27. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 27, obteniendo la pérdida total en válvulas. Siendo la fila combinada 28 y 29. Las filas combinadas 31 a 33 son la suma de cada una de las pérdidas dadas por recorrido y accesorios en unidades de in H2O; siendo estas la pérdida total en succión. En el anexo AA se muestra la hoja de cálculo por el método de presión dinámica. El resultado es el requerimiento total de energía en succión, expresada en términos de presión estática, necesario para hacer circular el caudal a través de todo el sistema de ductos .La Tabla 54 presenta la presión estática en succión en ducto principal.

119

Tabla 54. Presión estática en succión ducto principal


Descarga . Paso a paso cálculos pérdidas de carga: En la fila 1 de la tabla de Excel, cada tramo de ducto se identifica con letras. En la fila 2 se ingresó la temperatura del sistema para cada uno de los tramos que componen el sistema de descarga. La velocidad en la descarga se tomó con el medidor de flujo Fluke 922 en los tramos de ducteria principal (Tabla 41). Se ingresó para cada tramo en la fila 4. Se usó un flexometro para la medición del diámetro del ducto principal (Anexo R) y se ingresó en la fila 9; en la fila 10 se calcula el área de cada tramo de ducteria por medio de la ecuación 2. El caudal actual en ducto se calculó por medio de la ecuación 3; siendo la fila 3. Por medio de la revisión en planta y pesaje de material en el colector de polvo se calculó las libras de material por minuto manejado por el sistema de vacío el cual es el Anexo U y corresponde a la fila 5. En el Anexo V se ingresa los datos requeridos de altura, presión, temperatura y humedad relativa de la planta para calcular el factor de densidad y el cual es la fila 7. Se calculó el caudal estándar por medio de la ecuación 15 y el cual es la fila 8.

DUCTO 4- POLVILLO


120

Por medio del cálculo del caudal estándar de la fila 8, se hace uso de la ecuación 16, de donde se obtiene las libras de aire por minuto, siendo la fila 6. Se calculó la presión de velocidad para cada uno de los tramos del sistema, por medio de la ecuación 5, obteniendo la fila 11. Se usó un flexometro para la medición de cada una de las longitudes de los tramos (Anexo R), se ingresó cada una de estas longitudes en la fila 12. Haciendo uso de la ecuación 26 se calculó el factor de fricción en ducteria, obteniendo la fila 13. Haciendo uso de la ecuación 27, se obtiene las pérdidas de fricción en ducto en términos de VP (presión de velocidad), obteniendo la fila 14. Haciendo uso de la ecuación 28, se obtiene las pérdidas en ducteria para cada uno de los tramos, quedando en unidades de in H2O, obteniendo la fila 15. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 15, obteniendo la pérdida total en ducto recto. Siendo la fila combinada 16 y 17. Haciendo uso del Anexo E y F se obtiene el coeficiente de perdida en codo redondo, teniendo en cuenta la relación de radio del codo y el diámetro(r/D) y el número de partes con la que se fabricó ; siendo la fila 18. Haciendo uso de la ecuación 32, se obtiene las pérdidas en codos, quedando en unidades de in H2O, obteniendo la fila 19. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 19, obteniendo la pérdida total por codos en unidades de in H2O. Siendo la fila combinada 20 y 21. Las filas combinadas 22 a 24 son la suma de cada una de las pérdidas dadas por recorrido y accesorios en unidades de in H2O; siendo esta la pérdida total en descarga.

121

El Anexo BB muestra la hoja de cálculo por el método de presión dinámica. El resultado es el requerimiento total de energía en descarga, expresada en términos de presión estática, necesario para hacer circular el caudal a través de todo el sistema de ductos .La Tabla 55 presenta la presión estática en descarga en ducto principal. Tabla 55. Presión estática en descarga ducto principal


Succión ramales dentro de maquina .Paso a paso cálculos pérdidas de carga: En la fila 1 de la tabla de Excel, cada tramo de ducto se identifica con letras. En la fila 2 se ingresó la temperatura del sistema para cada ramal. La velocidad se tomó con el medidor de flujo Fluke 922 en los ramales (Tabla 41). Se ingresó para cada tramo en la fila 4. Se usó un flexometro para la medición de los diámetros de los ramales (Anexo S) y se ingresó en la fila 9; en la fila 10 se calcula el área de cada ramal por medio de la ecuación 2. El caudal actual en ducto se calculó por medio de la ecuación 3; siendo la fila 3. Por medio de la revisión en planta y pesaje de material en el colector de polvo se calculó las libras de material por minuto manejado por el sistema de vacío el cual se encuentra en el Anexo U y corresponde a la fila 5. En el Anexo V se ingresa los datos de altura, presión, temperatura y humedad relativa de la planta para calcular el factor de densidad y el cual es la fila 7. Se calculó el caudal estándar por medio de la ecuación 15 y el cual es la fila 8.


122

Por medio del cálculo del caudal estándar de la fila 8, se hace uso de la ecuación 16, de donde se obtiene las libras de aire por minuto, siendo la fila 6. Se calculó la presión de velocidad para cada uno de los ramales, por medio de la ecuación 5, obteniendo la fila 11. Se usó un flexometro para la medición de cada uno de los ramales (Anexo S), se ingresó cada una de estas longitudes en la fila 12. Haciendo uso de la ecuación 26 se calculó el factor de fricción en ducto, obteniendo la fila 13. Haciendo uso de la ecuación 27, se obtiene las pérdidas de fricción en ducto en términos de VP (presión de velocidad), obteniendo la fila 14. Haciendo uso de la ecuación 28, se obtiene las pérdidas en ducto para cada uno de los tramos, obteniendo la fila 15. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 15, obteniendo la pérdida total en ducto recto. Siendo la fila combinada 16 y 17. Se usó un flexometro para la medición de cada una de las longitudes de manguera conectada a ramales, se ingresó cada una de estas longitudes en la fila 18. Haciendo uso de la ecuación 30 se calculó el factor de fricción en la manguera, obteniendo la fila 19. Haciendo uso de la ecuación 31, se obtiene las pérdidas de fricción en manguera en términos de VP (presión de velocidad), obteniendo la fila 20. Haciendo uso de la ecuación 29, se obtiene las pérdidas en manguera para cada uno de los ramales, obteniendo la fila 21.

123

Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 21, obteniendo las pérdidas totales por manguera. Siendo la fila combinada 22 y 23. Haciendo uso del Anexo E y F se obtiene el coeficiente de perdida en codo redondo, teniendo en cuenta la relación de radio de codo y diámetro(r/D) y el número de partes con la que se fabricó el codo; siendo la fila 24. Haciendo uso de la ecuación 32, se obtiene las pérdidas en codos, quedando en unidades de in H2O, obteniendo la fila 25. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 25, obteniendo la pérdida total por codos. Siendo la fila combinada 26 y 27. Haciendo uso del Anexo G y buscando un ángulo de pieza de 30°se obtiene el coeficiente de perdida en reducción; siendo la fila 28. Haciendo uso de la ecuación 33, se obtiene las pérdidas en reducción, quedando en unidades de in H2O, obteniendo la fila 29. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 29, obteniendo la pérdida total por reducción. Siendo la fila combinada 30 y 31. Haciendo uso de la ecuación 34, se obtiene el coeficiente de perdida en válvulas, siendo la fila 32. Haciendo uso de la ecuación 35, se obtiene las pérdidas en válvula, obteniendo la fila 33. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 33, obteniendo la pérdida total en válvulas. Siendo la fila combinada 34 y 35. Haciendo uso de la Tabla 6, se obtiene el coeficiente de perdida en ramal tipo Y; siendo la fila 36.

124

Haciendo uso de la ecuación 36, se obtiene las pérdidas en ramal, quedando en unidades de in H2O, obteniendo la fila 37. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 37, obteniendo la pérdida total por ramal tipo Y. Siendo la fila combinada 38 y 39. Las filas combinadas 40 a 42 son la suma de cada una de las pérdidas dadas por recorrido y accesorios en unidades de in H2O; siendo estas la pérdida total en ramales dentro de máquina. En el Anexo CC se muestra la hoja de cálculo por el método de presión dinámica. El resultado es el requerimiento total de energía de ramales dentro de máquina, expresada en términos de presión estática. La Tabla 56 presenta la presión estática en succión en ramales. Tabla 56. Presión estática en ramales dentro de maquina

Fuente. Elaboración propia Succión ramales encima de maquina .Paso a paso cálculos pérdidas de carga: En la fila 1 de la tabla de Excel, cada tramo de ducto se identifica con letras. En la fila 2 se ingresó la temperatura del sistema para cada ramal. La velocidad se tomó con el medidor de flujo Fluke 922 en los ramales (Tabla 41). Se ingresó para cada tramo en la fila 4. Se usó un flexometro para la medición de los diámetros de los ramales (Anexo S) y se ingresó en la fila 9; en la fila 10 se calcula el área de cada ramal por medio de la ecuación 2.

DUCTO 4- POLVILLO

Presion estatica en ramales dentro de maquina - succion(in H2O) 27,74

125

El caudal actual en ducto se calculó por medio de la ecuación 3; siendo la fila 3. Por medio de la revisión en planta y pesaje de material en el colector de polvo se calculó las libras de material por minuto manejado por el sistema de vacío el cual se encuentra en el Anexo U y corresponde a la fila 5. En el Anexo V se ingresa los datos de altura, presión, temperatura y humedad relativa de la planta para calcular el factor de densidad y el cual es la fila 7. Se calculó el caudal estándar por medio de la ecuación 15 y el cual es la fila 8. Por medio del cálculo del caudal estándar de la fila 8, se hace uso de la ecuación 16, de donde se obtiene las libras de aire por minuto, siendo la fila 6. Se calculó la presión de velocidad para cada uno de los ramales, por medio de la ecuación 5, obteniendo la fila 11. Se usó un flexometro para la medición de cada uno de los ramales (Anexo S), se ingresó cada una de estas longitudes en la fila 12. Haciendo uso de la ecuación 26 se calculó el factor de fricción en ducto, obteniendo la fila 13. Haciendo uso de la ecuación 27, se obtiene las pérdidas de fricción en ducto en términos de VP (presión de velocidad), obteniendo la fila 14. Haciendo uso de la ecuación 28, se obtiene las pérdidas en ducto para cada uno de los tramos, obteniendo la fila 15. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 15, obteniendo la pérdida total por ducto recto Siendo la fila combinada 16 y 17.

126

Se usó un flexometro para la medición de cada una de las longitudes de manguera conectada a ramales, se ingresó cada una de estas longitudes en la fila 18. Haciendo uso de la ecuación 30, se calculó el factor de fricción en la manguera, obteniendo la fila 19. Haciendo uso de la ecuación 31, se obtiene las pérdidas de fricción en manguera en términos de VP (presión de velocidad), obteniendo la fila 20. Haciendo uso de la ecuación 29, se obtiene las pérdidas en manguera para cada uno de los ramales, obteniendo la fila 21. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 21, obteniendo las pérdidas totales por manguera. Siendo la fila combinada 22 y 23. Haciendo uso de la ecuación 34, se obtiene el coeficiente de perdida en válvulas, siendo la fila 24. Haciendo uso de la ecuación 35, se obtiene las pérdidas en válvula, obteniendo la fila 25. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 25, obteniendo la pérdida total en válvulas. Siendo la fila combinada 26 y 27. Haciendo uso de la Tabla 6, se obtiene el coeficiente de perdida en ramal tipo Y; siendo la fila 28. Haciendo uso de la ecuación 36, se obtiene las pérdidas en ramal, quedando en unidades de in H2O, obteniendo la fila 29. Se realizó la suma de cada una de las pérdidas de la fila 29, obteniendo la pérdida total por ramal tipo Y. Siendo la fila combinada 30 y 31.

127

Las filas combinadas 32 a 34 son la suma de cada una de las pérdidas dadas por recorrido y accesorios en unidades de in H2O; siendo estas la pérdida total en ramales encima de máquina. En el anexo DD se muestra la hoja de cálculo por el método de presión dinámica. El resultado es el requerimiento total de energía de ramales encima de máquina, expresada en términos de presión estática. La Tabla 57 presenta la presión estática en succión en ramales encima de máquina. Tabla 57. Presión estática en ramales encima de maquina


Requerimientos ventilador extracción polvillo.Los cálculos del sistema extracción polvillo se basan en la presión estática, es decir, los valores de presión estática en succión y descarga son tenidos en cuenta para determinar la presión estática del ventilador para la selección del mismo (véase la Tabla 58). Tabla 58. Ficha técnica ventilador extracción polvillo


DUCTO 4- POLVILLO

Presion estatica en ramales encima de maquina- succion(in H2O) 13,82

2,57

58

Presion total del ventilador (in H2O) 53


6974


DUCTO 4- POLVILLO


Presion estatica en descarga (in H2O)


128

7 PROCEDIMIENTO PARA ANÁLISIS CUANTITATIVO DEL SISTEMA DE VACÍO – REDISEÑO

Sistema de colchón superior. Para el cálculo de las pérdidas de carga se empleó de nuevo el método de la presión dinámica. Se utilizó como parámetro de diseño la velocidad mínima de transporte con base en la densidad del SAP de 4000 a 5100 fpm (Tabla 2). Se seleccionó 4000 fpm para ducto principal y un 15 % más en los ramales, siendo esta 4600 fpm. Se realizó los mismos pasos que el del análisis cuantitativo del sistema actual; determinando los requerimientos del ventilador de formación de colchón superior (véase la Tabla 59). Tabla 59. Ficha técnica ventilador formación colchón superior (Rediseño)

Fuente. Elaboración propia Sistema de colchón inferior. Al igual que formación de colchón superior el cálculo de las pérdidas de carga se realizó por el método de la presión dinámica. Se utilizó como parámetro de diseño la velocidad mínima de transporte con base en la densidad del SAP de 4000 a 5100 fpm (Tabla 2). Se seleccionó 4000 fpm para ducto principal y un 15 % más en los ramales, siendo esta 4600 fpm. Se realizó los mismos pasos que el del análisis cuantitativo del sistema actual; determinando los requerimientos del ventilador de formación de colchón inferior (véase la Tabla 60).






4276



33

129

Tabla 60. Ficha técnica ventilador formación colchón inferior (Rediseño)


Extracción polvillo. Al igual que los sistemas de formación se calculó las pérdidas de carga con el método de la presión dinámica. Se utilizó como parámetro de diseño la velocidad mínima de transporte con base en la densidad del SAP de 4000 a 5100 fpm (Tabla 2). Se seleccionó 4000 fpm para ducto principal y un 15 % más en los ramales, siendo esta 4600 fpm. Como segundo parámetro se quitó los ramales que no están en uso (encima y dentro de máquina). El ducto principal tiene válvula reguladora de flujo para lograr una buena succión en el posicionamiento de las materias primas en cada uno de los procesos de fabricación de los pañales. A partir de estos cambios se determina los requerimientos del ventilador de extracción de polvillo (véase la Tabla 61). Tabla 61. Ficha técnica ventilador extracción polvillo (Rediseño)


DUCTO 2- COLCHON SUPERIOR DUCTO 3- COLCHON INFERIOR





4276



1,60

33

DUCTO 4- POLVILLO



Presion total del ventilador (in H2O) 61


4276



0,93

47

130

8 DIAGNÓSTICO DE LOS CONJUNTOS DE MOTOR Y VENTILADOR PARA LA COLECCIÓN DE SAP ,VACÍO Y POLVOS – SISTEMA ACTUAL

SIstema de colchón superior Descripción. Según datos de placa, está conformado por un ventilador centrífugo Chicago Blower de álabes radiales; (recomendado para movimiento de aire con polvo y materiales sólidos), instalado respecto al motor según ARR .9 SWSI transmisión por 5 correas en V y 2 poleas, la posición del motor es W; caudal aproximado de 11400 m^3 / h a 2660 RPM y presión de 42 in H2O. El motor es AC, marca Marelli de potencia de 75 kW (100 HP), voltaje 440 V, corriente 135 A, 1780 RPM y un factor de potencia de 0,86. El consumo real de corriente nos da 71,67 A, y calculando con la ecuación 9 nos da un motor de 47 kW (63 HP), es decir, que el motor está trabajando al 63 % de la capacidad dada por el fabricante; siendo el rango donde se tiene mayor eficiencia entre el 60 y 80 %. Por medio de los cálculos basados en el método de presión de velocidad realizado al sistema, se determina la presión estática del ventilador requerido (ver Tabla 50). El ventilador necesita un motor con una potencia de 33 Kw (44 HP). Para compensar las pérdidas por deslizamiento debido a la transmisión por correas, se escoge un motor un 15% mayor, es decir, de 50 HP; siendo el valor calculado cercano a lo montado en planta. Para efecto de la presente la evaluación no se considera la modificación de los ductos. Comentarios.Se observa sedimentación de polvillo de SAP en los ductos, la única acción realizada es la limpieza o cambio de la malla de los tambores de formación por su saturación. Los ramales de aspiración poseen válvulas de regulación de flujo, pero no se conoce el punto de ubicación más apropiado para garantizar la formación de colchón óptimo, factor que potencialmente afecta la succión de mayor cantidad de fibra y SAP que la necesaria.

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Filtro rotatorio

Descripción. Según datos de manual, está conformado por una recamara de marca Osprey Corporation modelo 6-3 con capacidad entre 20000 y 39700 m^3/h. Comentario. Es de anotar que como se muestra en las Figuras 48, 49 y 50, un promedio de 13 Kg diarios de mezcla de celulosa con SAP pulverizado caen al tejado, lo cual requiere limpieza permanente. Sistema de colchón inferior Descripción. Según datos de placa, está conformado por un ventilador centrífugo CC Blower de álabes radiales, instalado respecto al motor según ARR .9 SWSI, transmisión por 5 correas en V y 2 poleas, la posición del motor es W; caudal aproximado de 11000 m^3 / h a 2660 RPM y presión de 41 in H2O.El motor es Acamara Marelli de potencia de 50 kW (67 HP), voltaje 440 V, corriente 64 A, 1790 RPM y un factor de potencia de 0,86. El consumo real de corriente es 57,79 A, y calculando con la ecuación 9 nos da un motor de 38 kW (51 HP), es decir, que el motor trabaja al 76 % de la capacidad dada por el fabricante; siendo el rango donde se tiene mayor eficiencia entre el 60 y 80 %. Por medio de los cálculos basados en el método de presión de velocidad realizado al sistema, se determina la presión estática del ventilador requerido (ver Tabla 53). El ventilador necesita un motor con una potencia de 29 kW a lo que es igual 39 HP. Para compensar las pérdidas por deslizamiento debido a la transmisión por correas, se escoge un motor 15% mayor, que corresponde a 44 HP; siendo el valor calculado cercano a lo montado en planta. Para efecto de la presente la evaluación no se considera la modificación de los ductos. Comentarios.Se observa sedimentación de polvillo de SAP en los ductos y la protección contra el sistema se limita a la limpieza o cambio de la malla de los tambores de formación por su saturación. Los ramales de aspiración poseen válvulas de regulación de flujo, pero no se conoce el punto de ubicación más apropiado para garantizar la formación de

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colchón óptimo, factor que potencialmente afecta la succión de mayor cantidad de fibra y SAP que la necesaria. Extracción polvillo Descripción. Según los datos de placa, está conformado por un ventilador centrífugo Chicago Blower de álabes radiales, instalado respecto al motor según ARR .9 SWSI, transmisión por 5 correas en V y 2 poleas, la posición del motor es W; caudal aproximado de 12000 m^3 / h a 2660 RPM y presión de 53 in H2O.El motor es AC, marca Marelli de potencia de 75 kW (100 HP), voltaje 440 V, corriente 113 A, 1780 RPM y un factor de potencia de 0,86. El consumo real de corriente es 86,33 A, y calculando con la ecuación 9 nos da un motor de 56 kW (75 HP), es decir, que el motor trabaja al 74 % de la capacidad dada por el fabricante; siendo el rango donde se tiene mayor eficiencia entre el 60 y 80 %. Por medio de los cálculos basados en el método de presión de velocidad realizado al sistema, se determina la presión estática del ventilador para la selección del mismo (ver Tabla 58). El ventilador necesita un motor con una potencia de 43 Kw (58 HP). Para compensar las pérdidas por deslizamiento debido a la transmisión por correas, se escoge un motor 15% mayor, que corresponde a 67 HP; siendo el valor calculado cercano a lo montado en planta. Para efecto de la presente la evaluación no se considera la modificación de los ductos. Comentario.Los ramales de aspiración y ducto principal poseen válvulas de regulación de flujo, por lo cual se puede conocer la abertura máxima y mínima que garantice el caudal que llega a las bandas de transporte, labor a realizar en un posterior estudio.

133

9 REDISEÑO Y RESULTADOS Rediseño considera: La evaluación de los tres sistemas principales de extracción en cuanto al motor y ventilador (colchón superior, colchón inferior y extracción de polvillo), conservando la misma distribución de ductos. La evaluación del filtro rotatorio La evaluación del motor y ventilador de los dos extractores del filtro rotatorio Conclusiones

Evaluación de los tres sistemas principales de extracción Sistema de colchón superior. De acuerdo con la Tabla 2 de Bulk Materials Handling Handbook, la velocidad mínima de transporte para SAP es 20,5 m/s (4000 fpm), sin embargo, la velocidad real actual es 32 m/s (6270 fpm), por lo cual se consideró la velocidad mínima de transporte, que se logra con presión estática de 41 in H2O y caudal de 4276 cfm (véase la Tabla 59); con éstas dos variables se escoge un ventilador que sea congruente con las condiciones de operación, en el Anexo HH y II se muestra el tipo de ventilador y ficha técnica del motor recomendado por SODECA. Tabla 62. Comparación motor real y seleccionado formación colchón superior

Real (HP) Seleccionado (HP) Colchón superior 63 40

Fuente. Elaboración propia De acuerdo a la tabla 62 el motor montado en planta es 23 HP mayor que el requerido por el ventilador en el rediseño, generando un consumo energético más alto que el calculado.

134

El ventilador seleccionado en el rediseño es de tipo centrífugo de alta presión y simple aspiración SODECA CAB-802-2T-50 IE3 de álabes hacia atrás; especialmente diseñado para transportar aire limpio, polvoriento o ligeramente granulado. La configuración del ventilador respecto al motor es ARR. 4 SWSI; caudal máximo de 11190 m^3 / h a 2960 RPM, presión de 46,38 in H2O y con un precio de $19.500.000. El motor seleccionado es trifásico estándar de la marca Siemens de la serie 1LG4, TEFC (IP55) de 29,84 kW (40 HP), voltaje 440 V, corriente 52,9 A, 1800 RPM, nivel de eficiencia IE2, eficiencia del 93%, factor de servicio de 1,15 y con un precio de $ 7.448.000. En cuanto al motor, al implementarlo el consumo de energía es 26 % más bajo en comparación con el montado en planta; por tanto se verá reflejado en los costos operacionales anuales en el sistema de formación de colchón superior. Sistema de colchón inferior. De acuerdo con la Tabla 2 de Bulk Materials Handling Handbook, la velocidad mínima de transporte para SAP es 20,5 m/s (4000 fpm), sin embargo, la velocidad real actual es 26,42 m/s (5200 fpm), por lo cual se consideró la velocidad mínima de transporte, que se logra con presión estática de 41 in H2O y caudal de 4276 cfm (véase la Tabla 60); con éstas dos variables se escoge un ventilador que sea congruente con las condiciones de operación, en el Anexo HH y II se muestra el tipo de ventilador y ficha técnica del motor recomendado por SODECA. Tabla 63 . Comparación motor real y seleccionado formación colchón inferior.

Real (HP) Seleccionado (HP) Colchón inferior 51 40

Fuente. Elaboración propia De acuerdo a la tabla 63 el motor montado en planta es 11 HP mayor que el requerido por el ventilador en el rediseño, generando un consumo energético más alto que el calculado. El ventilador seleccionado en el rediseño es de tipo centrífugo de alta presión y simple aspiración SODECA CAB-802-2T-50 IE3 de álabes hacia atrás; especialmente diseñado para transportar aire limpio, polvoriento o ligeramente granulado. La configuración del ventilador respecto al motor es ARR. 4 SWSI; caudal máximo de 11190 m^3 / h a 2960 RPM, presión de 46,38 in H2O y con un precio de $19.500.000. El motor seleccionado es trifásico estándar de la marca

135

Siemens de la serie 1LG4, TEFC (IP55) de 29,84 kW (40 HP), voltaje 440 V, corriente 52,9 A, 1800 RPM, nivel de eficiencia IE2, eficiencia del 93%, factor de servicio de 1,15 y con un precio de $ 7.448.000. En cuanto al motor, al implementarlo el consumo de energía es 9 % más bajo en comparación con el montado en planta; por tanto se verá reflejado en los costos operacionales anuales en el sistema de formación de colchón inferior. Sistema de extracción polvillo.De acuerdo con la Tabla 2 de Bulk Materials Handling Handbook, la velocidad mínima de transporte para SAP es 20,5 m/s (4000 fpm), sin embargo, la velocidad real actual es 33,14 m/s (6524 fpm), por lo cual se consideró la velocidad mínima de transporte, que se logra con presión estática de 61 in H2O y caudal de 4276 cfm (véase la Tabla 61); con éstas dos variables se escoge un ventilador que sea congruente con las condiciones de operación, en el Anexo PP y QQ se muestra el tipo de ventilador y ficha técnica del motor recomendado por SODECA. Tabla 64 . Comparación motor real y seleccionado extracción polvillo.

Real (HP) Seleccionado (HP) Extracción polvillo 76 50

Fuente. Elaboración propia De acuerdo a la tabla 64 el motor montado en planta es 26 HP mayor que el requerido por el ventilador en el rediseño, generando un consumo energético más alto que el calculado. El ventilador seleccionado en el rediseño es de tipo centrífugo de alta presión y simple aspiración SODECA CAB-902-2T-50 IE3 de álabes hacia atrás; especialmente diseñado para transportar aire limpio, polvoriento o ligeramente granulado. La configuración del ventilador respecto al motor es ARR. 4 SWSI; caudal máximo de 12546 m^3 / h a 2960 RPM, presión de 62,33 in H2O y con un precio de $23.000.000. El motor seleccionado es trifásico estándar de la marca Siemens de la serie 1LG4, TEFC (IP55) de 37,30 kW (50 HP), voltaje 440 V, corriente 65,3 A, 1800 RPM, nivel de eficiencia IE2, eficiencia del 93%, factor de servicio de 1,15 y con un precio de $ 8.299.000.

136

En cuanto al motor, al implementarlo el consumo de energía es 15 % más bajo en comparación con el montado en planta; por tanto se verá reflejado en los costos operacionales anuales en el sistema de extracción de polvillo. Evaluación del filtro rotatorio. Como separador de partículas, este equipo debiera incluir la manga del material y capacidad de filtración que permita procesar el acumulado de caudal de aire entregado por los tres ventiladores principales, con la tolerancia apropiada de área, para evitar su inmediata saturación, sin embargo, la gran cantidad de celulosa y SAP pulverizado que cae fuera de ella, evidencia que no cumple su función. A este respecto, una primera aproximación correctiva está representada por un separador de polvo a instalar fuera de la planta, cuya cotización corresponde al Anexo SS y TT y calculado a partir del caudal del sistema: 19424 cfm con el uso de las ecuaciones 37 y 38, que indican un área de filtrado de 237 ft^2 y velocidad de filtrado de 82 fpm, con la empresa COIN S.A.S, fabricante de este tipo de equipos, se revisó su oferta tecnológica, que consistió en filtro de mangas tamaño 1314-6-120RA-8.68, tipo JET PULSE de 184 mangas de 6” de diámetro por 120” de longitud con canastillas individuales y Venturi. Evaluación del motor y ventilador de los dos extractores del filtro rotatorio La función del extractor que recorre la parte exterior de la manga es aspirar las partículas de celulosa y SAP de la lona, sin embargo, esto no es claro, pues obliga a que las partículas pasen la fibra del filtro rotatorio, para ser descargadas al tejado. La función del extractor del filtro rotatorio es aspirar el aire que debe haber sido separado de SAP y de las fibras de celulosa, sin embargo, esto no se cumple, pues en la realidad, está descargando al tejado las partículas que el separador debiera retener .

137

10 CONCLUSIONES El siguiente es el plan para el mejoramiento del sistema actual de vacío de la máquina. Identificar y registrar con instrumentos el caudal real necesario en cada punto de consumo de vacío activo, lo cual se obtiene regulando (y marcando la posición ideal), una válvula individual, de tal forma que se garantice la correcta función esperada, sin excesos que succionen celulosa y SAP, que además de reducir el peso del producto, representan una pérdida de materiales. La revisión del tamaño de agujero en las mallas en contacto con la línea de producto y la distribución y eficiencia de los agujeros en las bandas transportadoras son aspectos que pueden reducir el consumo excesivo de aire. Eliminar definitivamente la descarga al tejado de las partículas que el separador debiera retener, lo cual implica evaluar la función del filtro rotatorio actual, en cuanto a la eficiencia de la manga como captadora de sólidos del caudal de aire que pasa por ella y la real necesidad de los dos extractores. Es de notar que un colector de polvos del tipo de mangas múltiples o de cartucho, puede reemplazar al actual filtro rotatorio con los dos extractores anexos Una vez solucionados los dos puntos anteriores, es el momento para confirmar la factibilidad de los motores y ventiladores actuales para ajustarse a las nuevas condiciones de operación en cuanto a la succión del aire del proceso y su descarga al colector de partículas que corresponda, por medio de las tablas de cálculo del presente documento. Aunque se ha utilizado la guía bibliográfica para la velocidad de transporte de SAP; dada la específica mezcla de dos materiales, se recomienda identificar por medio de análisis de laboratorio, las reales condiciones de presión y caudal de aire para transportarlos. Como una actividad especial realizada por el autor durante la presente investigación, se menciona la implementación de deflectores en la zona de formación de colchón superior e inferior como lo indica la figura 51; lo cual permitió superar el anterior escenario, donde solamente pasaban la prueba de integridad, 5 de cada 6 colchones evaluados

138

Figura 51. Implementación deflector zona de formación de colchón


139

11 RECOMENDACIONES

Se recomienda instalar instrumentos electrónicos con selección de límites superior e inferior y rango de medida acorde al punto de uso, con comunicación a PLC. En el Anexo XX se especifica el modelo para los manómetros diferenciales. Se recomienda instalar ventanas de limpieza para el interior de cada uno de los sistemas de ductos

140

BIBLIOGRAFÍA

A, B. Pneumatic Conveying Systems. Pneumatic Conveying Systems - CED Engineering [en linea] cedengineering [Consultado el 11 Noviembre del 2016] Disponible en internet: https://www.cedengineering.com/userfiles/Pneumatic%20Conveying%20Systems.pdf Chicago Blower. [en linea] Chicagoblower.com.[Consultado el 5 Septiembre del 2016], disponible en internet: http://www.chicagoblower.com/ Fruchtbaum, J. Bulk Materials Handling Handbook 1st ed., 438 p. GOBERNA, Ricardo .Industrial Ventilation. Manual de recomendaciones prácticas para prevención de riesgos profesionales. 20th ed España: Lansing, 1988 416 p. Home - Osprey. Osprey Corporation[en línea] . ospreyfilters [ Consultado el 14 Octubre del 2016, disponible en internet :http://www.ospreyfilters.com/

http://www.ospreyfilters.com/

141

ANEXOS

Anexo A . Nomenclatura de campanas

142

Anexo B. Tipos de campanas

143

Anexo C . Factor de pérdidas en la entrada a la campana.

144

Anexo D. Factor de pérdidas en la entrada a la campana

145

Anexo E . Coeficiente de pérdidas en codos (Fel)

Anexo F. Codo de 90°conformado por diferente número de partes

146

Anexo G. Coeficiente de pérdidas en expansión y reducción.

147

Anexo H . Relación de longitud equivalente para diferentes accesorios

148

Anexo I . Factor de fricción 𝒇𝒕.

149

Anexo J. Ensamble formación colchón superior

150

Anexo K. Marcación ramales formación colchón superior

151

Anexo L. Marcación ducto principal formación colchón superior

152

Anexo M. Ensamble formación colchón inferior

153

Anexo N. Marcación ramales formación colchón inferior

154

Anexo O. Marcación ducto principal formación colchón inferior

155

Anexo P. Ensamble extracción polvillo

156

Anexo Q. Sistema de marcación extracción polvillo

157

Anexo R. Medidas de ductos extracción polvillo

158

Anexo S. Marcación ramales extracción polvillo

159

Anexo T. Características del aire de transporte

Anexo U. Características del material a transportar

Anexo V. Factor de densidad

982 m 3222 ft13,08 psi 362,32 in H2O35,4 °C 95,72 °F

0,075 Lb/ ft^3

Elevación sobre el nivel del mar Presión Barométrica

Temperatura del aire en el sistema Densidad del aire

0,29 Lb/min 0,0087 ton/h46,82 Lb/ ft^3 750,82 Kg/m^3300 um 0,3 mm

0,000984 ft

SAP+ pulpa de celulosaCantidad de producto a transportar

Densidad del material Diámetro de la partícula Diámetro de la partícula

Nombre del material

T std(°F) 70 Z(ft) 3222 SPduct( in H2O) 32,00 Humedad relativa ( %) 0,6T act (°F) 95,72

0,73 1,13 1,08 1,03

Por elevación Por humedadPor presión

Para sacar el factor de densidad por elevación y humedad relativa se hace uso del curso 400 sección 5,40 y 5,50 respectivamente (Curso avanzado en corrección de densidades ) cortesía de COIN (CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES ).

df (Producto de todos los efectos de densidad por temperatura,elevación,presión y humedad relativa)0,92

Calculo Factor de densidad Por temperatura

df𝑡 𝑒 df

160

Anexo W. Hoja de cálculo por el método de presión dinámica succión en formación de colchón superior.

ACGIH ® Hoja de calculo método presión de velocidad Elevación (z): 3222 ft Fecha : 27 de Agosto del 2016 Empresa :TECNOSUR S.A Área: Producción Proyecto : Sistema de vacío - Ducto 2 - Formación colchón superior Elaborado por : Ing. Camilo Lasso Villaci *Datos de entrada

1* An.=Anexo, Ec.=Ecuacion Fig. = Figura ,Tab. = Tabla. A-C C-D D-O

2* T °F 95,72 95,72 95,723 Qact Ec. 3 cfm 6703 67034* Vt Tab. 29 fpm 6270 6270 62705 An. U 0,29 0,29 0,296 Ec. 16 288 2887 df An. V 0,92 0,92 0,928 Qstd Ec. 15 cfm 3845 38459* D inches 14 14 1410 At Ec. 2 1,07 1,0711 VP Ec. 5 in H2O 2,2 2,2 2,212* L ft 5,05 36,2813* Fd Ec. 26 VP/ft 0,015 0,01514 Ec. 27 VP 0,075 0,5415 Pducto Ec. 28 in de H2O 0,17 1,2116 1,701718* Lm ft19* Fd(manguera) Ec. 30 VP/ft 20 Ec. 31 VP21 Pmanguera Ec. 29 in de H2O22 0,322324* Fel Coeficiente de pérdida en codo redondo An. E y F 0,3325 Pcodos Pérdidas en codos Ec. 32 in de H2O 0,7426 2,432728* Freduc Coeficiente de pérdida en reducción An. G29 Preduc Perdidas en reducción Ec. 33 in de H2O30 0,293132* As Área de abertura Ec. 1733* Fs Coeficiente de perdida en abertura VP/slot34* Fa Coeficiente de aceleración 0 o 135 Vs Velocidad en abertura Ec. 3 fpm36 VPs Presión de velocidad en abertura Ec. 5 in de H2O37 Pabert Pérdidas en abertura en VP Ec. 18 VPtotal38 hs Presión estática en abertura Ec.19 in de H2O39* Fh Coeficiente de pérdidas entrada campana An. C VP/hood40* Fa Coeficiente de aceleración 0 o 141 Pcamp Pérdidas en la entrada de la campana en VP Ec. 20 VPtotal42 hh Perdidas en la entrada de la campana Ec. 21 in de H2O43 SPh Presion estatica en campana Ec . 22 in de H2O44 Ptcamp PÉRDIDA TOTAL EN CAMPANA Suma fila 43 in de H2O 0,7945* Fvalv Coeficiente de pérdida en válvulas Ec. 3446 Pvalv Pérdidas en válvulas Ec. 35 in de H2O47 0,154849 5,685051

Velocidad real en ducto

Caudal estándar

Lbs de SAP + pulpa de celulosa por minuto Lbs de aire por minuto

Factor de densidad

Suma fila 15 in de H2O

CAMPANAS

Diámetro ductoÁrea ducto

PERD

IDAS

MANG

UERA

FL

EXIBL

E

Pérdidas en manguera

PÉRDIDA TOTAL POR MANGUERA

Ptducto

Longitud manguera Factor de fricción en la manguera Pérdidas de fricción en manguera

Identificación tramo de ducteria ( Anexos J , K y L)

Temperatura Caudal actual en ducto

Presión de velocidad Longitud de ducto

Factor de fricción en ductoPérdidas de fricción en ducto

Pérdidas por ducteriaPE

RDIDA

S DU

CTER

IAPÉRDIDA TOTAL EN DUCTO RECTO


PÉRDIDA TOTAL POR CODOSPtcodos CODO

S


PERD

IDAS P

OR AC

CESO

RIOS

VALV

ULAS

PÉRDIDA TOTAL EN VALVULAS Suma fila 46 in de H2O

Ptmanguera

Ptvalv

in de H2OPÉRDIDA TOTAL POR REDUCCÍON

PÉRDIDA TOTAL EN SUCCIÓN Suma perdidas por recorrido y accesorios Ptotalsucción

REDU

CCIÓN

Ptreduc Suma fila 29

in de H2O

𝐦 𝐦

𝐦

𝐟 𝟐

𝐟 𝟐

161

Anexo W. (Continuación)


1* An.=Anexo, Ec.=Ecuacion Fig. = Figura ,Tab. = Tabla. O-P P-Q Q-R R-S S-T

2* T °F 95,72 95,72 95,72 95,72 95,723 Qact Ec. 3 cfm 6703 67034* Vt Tab. 29 fpm 6270 6270 6270 6270 53755 An. U 0,29 0,29 0,29 0,29 0,296 Ec. 16 288 2887 df An. V 0,92 0,92 0,92 0,92 0,928 Qstd Ec. 15 cfm 3845 38459* D inches 14 14 14 14 a 12 1210 At Ec. 2 1,07 1,0711 VP Ec. 5 in H2O 2,2 2,2 2,2 2,2 1,712* L ft 1,97 1,9713* Fd Ec. 26 VP/ft 0,015 0,01514 Ec. 27 VP 0,03 0,0315 Pducto Ec. 28 in de H2O 0,065 0,065161718* Lm ft19* Fd(manguera) Ec. 30 VP/ft 20 Ec. 31 VP21 Pmanguera Ec. 29 in de H2O222324* Fel Coeficiente de pérdida en codo redondo An. E y F 0,33 0,2225 Pcodos Pérdidas en codos Ec. 32 in de H2O 0,74 0,36262728* Freduc Coeficiente de pérdida en reducción An. G 0,1329 Preduc Perdidas en reducción Ec. 33 in de H2O 0,29303132* As Área de abertura Ec. 1733* Fs Coeficiente de perdida en abertura VP/slot34* Fa Coeficiente de aceleración 0 o 135 Vs Velocidad en abertura Ec. 3 fpm36 VPs Presión de velocidad en abertura Ec. 5 in de H2O37 Pabert Pérdidas en abertura en VP Ec. 18 VPtotal38 hs Presión estática en abertura Ec.19 in de H2O39* Fh Coeficiente de pérdidas entrada campana An. C VP/hood40* Fa Coeficiente de aceleración 0 o 141 Pcamp Pérdidas en la entrada de la campana en VP Ec. 20 VPtotal42 hh Perdidas en la entrada de la campana Ec. 21 in de H2O43 SPh Presion estatica en campana Ec . 22 in de H2O44 Ptcamp PÉRDIDA TOTAL EN CAMPANA Suma fila 43 in de H2O45* Fvalv Coeficiente de pérdida en válvulas Ec. 3446 Pvalv Pérdidas en válvulas Ec. 35 in de H2O4748495051


Caudal estándar


Factor de densidad


CAMPANAS


PERD

IDAS

MA

NGUE

RA

FLEX

IBLE



Ptducto






Pérdidas por ducteria

PERD

IDAS

DU

CTER

IA

PÉRDIDA TOTAL EN DUCTO RECTO



S


PERD

IDAS

POR

ACCE

SORI

OS

VALV

ULAS


Ptmanguera

Ptvalv



REDU

CCIÓ

N


in de H2O

𝐦 𝐦

𝐦

𝐟 𝟐

𝐟 𝟐

162

Anexo W. (Continuación)


1* An.=Anexo, Ec.=Ecuacion Fig. = Figura ,Tab. = Tabla. T-U U-V V-1 OP-1-O ,

OP-1-COP-2-O , OP-2-C Q-R-1

2* T °F 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72 95,723 Qact Ec. 3 cfm 2110 528 528 5284* Vt Tab. 29 fpm 5375 5375 2687 2687 2687 26875 An. U 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,296 Ec. 16 91 23 23 237 df An. V 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92 0,928 Qstd Ec. 15 cfm 1211 303 303 3039* D inches 12 12 12 6 6 610 At Ec. 2 0,79 0,20 0,20 0,2011 VP Ec. 5 in H2O 1,7 1,7 0,4 0,4 0,4 0,412* L ft 0,59 3,94 4,66 1,7113* Fd Ec. 26 VP/ft 0,019 0,045 0,045 0,04514 Ec. 27 VP 0,011 0,18 0,21 0,07615 Pducto Ec. 28 in de H2O 0,005 0,07 0,1 0,03161718* Lm ft 3,28 8,219* Fd(manguera) Ec. 30 VP/ft 0,067 0,06720 Ec. 31 VP 0,22 0,5521 Pmanguera Ec. 29 in de H2O 0,09 0,23222324* Fel Coeficiente de pérdida en codo redondo An. E y F 0,14 0,14 0,0925 0,0925 0,092525 Pcodos Pérdidas en codos Ec. 32 in de H2O 0,23 0,23 0,04 0,04 0,04262728* Freduc Coeficiente de pérdida en reducción An. G29 Preduc Perdidas en reducción Ec. 33 in de H2O303132* As Área de abertura Ec. 17 1,68 0,55 0,6033* Fs Coeficiente de perdida en abertura VP/slot34* Fa Coeficiente de aceleración 0 o 1 1 1 135 Vs Velocidad en abertura Ec. 3 fpm 1254 961 87636 VPs Presión de velocidad en abertura Ec. 5 in de H2O 0,09 0,05 0,0437 Pabert Pérdidas en abertura en VP Ec. 18 VPtotal 1,00 1 138 hs Presión estática en abertura Ec.19 in de H2O 0,09 0,05 0,0439* Fh Coeficiente de pérdidas entrada campana An. C VP/hood 0,49 0,49 0,4940* Fa Coeficiente de aceleración 0 o 1 0 0 041 Pcamp Pérdidas en la entrada de la campana en VP Ec. 20 VPtotal 0,49 0,49 0,4942 hh Perdidas en la entrada de la campana Ec. 21 in de H2O 0,20 0,20 0,2043 SPh Presion estatica en campana Ec . 22 in de H2O 0,29 0,26 0,2544 Ptcamp PÉRDIDA TOTAL EN CAMPANA Suma fila 43 in de H2O45* Fvalv Coeficiente de pérdida en válvulas Ec. 34 0,12 0,12 0,1246 Pvalv Pérdidas en válvulas Ec. 35 in de H2O 0,05 0,05 0,054748495051


Caudal estándar


Factor de densidad


CAMPANAS


PERD

IDAS

MANG

UERA

FL

EXIBL

E



Ptducto







PERD

IDAS

DUCT

ERIA

PÉRDIDA TOTAL EN DUCTO RECTO



S


PERD

IDAS P

OR AC

CESO

RIOS

VALV

ULAS


Ptmanguera

Ptvalv



REDU

CCIÓN


in de H2O

𝐦 𝐦

𝐦

𝐟 𝟐

𝐟 𝟐

163

Anexo X. Hoja de cálculo por el método de presión dinámica descarga formación de colchón superior

1* An.=Anexo, Ec.=Ecuacion Fig. = Figura ,Tab. = Tabla. A-C C-D D-E E-F F-G G-H

2* T °F 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72 95,723 Qact Ec. 3 cfm 6915 6915 69154* Vt Tab. 29 fpm 6469 6469 6469 6469 6469 64695 An. U 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,296 Ec. 16 298 2987 df An. V 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92 0,928 Qstd Ec. 15 cfm 3967 39679* D inches 14 14 14 14 14 1410 At Ec. 2 1,07 1,07 1,0711 VP Ec. 5 in H2O 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,412* L ft 1,15 1,25 9,8413 Fd Ec. 26 VP/ft 0,015 0,015 0,01514 Ec. 27 VP 0,017 0,02 0,1415 Pducto Ec. 28 in de H2O 0,04 0,04 0,3516 0,431718* Fel Coeficiente de pérdida en codo redondo An. E y F 0,33 0,33 0,3319 Pcodos Pérdidas en codos Ec. 32 in de H2O 0,79 0,79 0,7920 2,372122 2,802324

Temperatura Caudal actual en ductoVelocidad real en ducto


Lbs de SAP + pulpa de celulosa por minuto

Área ducto

Lbs de aire por minuto Factor de densidad

Caudal estándar Diámetro ducto

Presión de velocidad

PER

DID

AS

DU

CTE

RIA

Longitud de ductoFactor de fricción en ducto

Pérdidas de fricción en ductoPérdidas por ducteria

PÉRDIDA TOTAL EN DUCTO RECTO Suma fila 15 in de H2O

CO

DO

S

Ptcodos in de H2OSuma fila 19

Ptotaldescarga PÉRDIDA TOTAL EN DESCARGA Suma perdidas por recorrido y accesorios

in de H2O

Acc

esor

ios

PÉRDIDA TOTAL POR CODOS

Ptducto

𝐦 𝐦

𝐦

𝐟 𝟐

164

Anexo Y. Hoja de cálculo por el método de presión dinámica succión en formación de colchón inferior

ACGIH ® Hoja de calculo método presión de velocidad Elevación (z): 3222 ft Fecha : 27 de Agosto del 2016 Empresa :TECNOSUR S.A Área: Producción Proyecto : Sistema de vacío - Ducto 3 - Formación colchón inferior Elaborado por : Ing. Camilo Lasso Villaci *Datos de entrada

1* An.=Anexo, Ec.=Ecuacion Fig. = Figura ,Tab. = Tabla. A-C C-D D-K

2* T °F 95,72 95,72 95,723 Qact Ec. 3 cfm 5560 55604* Vt Tab. 35 fpm 5201 5201 52015 An. U 0,29 0,29 0,296 Ec. 16

Lb⁄min

239 2397 df An. V 0,92 0,92 0,928 Qstd Ec. 15 cfm 3190 31909* D inches 14 14 1410 At Ec. 2 1,07 1,0711 VP Ec. 5 in H2O 1,5 1,5 1,512* L ft 3,80 20,9313* Fd Ec. 26 VP/ft 0,015 0,01514 Ec. 27 VP 0,057 0,3115 Pducto Ec. 28 in de H2O 0,09 0,4916 0,781718* Lm ft19* Fd(manguera) Ec. 30 VP/ft 20 Ec. 31 VP21 Pmanguera Ec. 29 in de H2O22 0,062324* Fel Coeficiente de pérdida en codo redondo An. E y F 0,3325 Pcodos Pérdidas en codos Ec. 32 in de H2O 0,5126 1,832728* Freduc Coeficiente de pérdida en reducción An. G29 Preduc Perdidas en reducción Ec. 33 in de H2O30 0,203132* As Área de abertura Ec. 1733* Fs Coeficiente de perdida en abertura VP/slot34* Fa Coeficiente de aceleración 0 ó 135 Vs Velocidad en abertura Ec. 3 fpm36 VPs Presión de velocidad en abertura Ec. 5 in de H2O37 Pabert Pérdidas en abertura en VP Ec. 18 VPtotal38 hs Presión estática en abertura Ec.19 in de H2O39* Fh Coeficiente de pérdidas entrada campana An. C VP/hood40* Fa Coeficiente de aceleración 0 o 141 Pcamp Pérdidas en la entrada de la campana en VP Ec. 20 VPtotal42 hh Perdidas en la entrada de la campana Ec. 21 in de H2O43 SPh Presion estatica en campana Ec . 22 in de H2O44 Ptcamp PÉRDIDA TOTAL EN CAMPANA Suma fila 43 in de H2O 1,3245* Fvalv Coeficiente de pérdida en válvulas Ec. 3446 Pvalv Pérdidas en válvulas Ec. 35 in de H2O47 0,104849 4,305051


Identificación tramo de ducteria (Anexos M,N y O)



Factor de densidadCaudal estándar Diámetro ducto

Área ducto

PERD

IDAS

DUCT

ERIA



in de H2O

Ptducto PÉRDIDA TOTAL EN DUCTO RECTO Suma fila 15 in de H2O

PERD

IDAS

MANG

UERA

FL

EXIBL

ELongitud manguera

Factor de fricción en la manguera Pérdidas de fricción en manguera


Ptmanguera PÉRDIDA TOTAL POR MANGUERA Suma fila 21 in de H2O

Suma fila 25

Suma fila 29

CAMPANAS

PERD

IDAS P

OR AC

CESO

RIOS

CODO

S

Ptcodos PÉRDIDA TOTAL POR CODOS

REDU

CCIÓN

Ptreduc PÉRDIDA TOTAL POR REDUCCÍON


in de H2O

in de H2O

VALV

ULAS

Ptvalv

Ptotalsucción PÉRDIDA TOTAL EN SUCCIÓN Suma perdidas por recorrido y accesorios

��𝐦 𝐦

��

𝐟 𝟐

𝐟 𝟐

𝐦

165

Anexo Y. (Continuación)


1* An.=Anexo, Ec.=Ecuacion Fig. = Figura ,Tab. = Tabla. K-L L-M M-N N-O O-P

2* T °F 95,72 95,72 95,72 95,72 95,723 Qact Ec. 3 cfm 5560 5560 35014* Vt Tab. 35 fpm 5201 5201 5201 5201 44585 An. U 0,29 0,29 0,29 0,29 0,296 Ec. 16

Lb⁄min

239 239 1517 df An. V 0,92 0,92 0,92 0,92 0,928 Qstd Ec. 15 cfm 3190 3190 20099* D inches 14 14 14 14 a 12 1210 At Ec. 2 1,07 1,07 0,7911 VP Ec. 5 in H2O 1,5 1,5 1,5 1,5 1,112* L ft 1,97 1,97 1,8713* Fd Ec. 26 VP/ft 0,015 0,015 0,01814 Ec. 27 VP 0,03 0,03 0,0315 Pducto Ec. 28 in de H2O 0,046 0,046 0,039161718* Lm ft19* Fd(manguera) Ec. 30 VP/ft 20 Ec. 31 VP21 Pmanguera Ec. 29 in de H2O222324* Fel Coeficiente de pérdida en codo redondo An. E y F 0,3325 Pcodos Pérdidas en codos Ec. 32 in de H2O 0,51262728* Freduc Coeficiente de pérdida en reducción An. G 0,1329 Preduc Perdidas en reducción Ec. 33 in de H2O 0,20303132* As Área de abertura Ec. 1733* Fs Coeficiente de perdida en abertura VP/slot34* Fa Coeficiente de aceleración 0 ó 135 Vs Velocidad en abertura Ec. 3 fpm36 VPs Presión de velocidad en abertura Ec. 5 in de H2O37 Pabert Pérdidas en abertura en VP Ec. 18 VPtotal38 hs Presión estática en abertura Ec.19 in de H2O39* Fh Coeficiente de pérdidas entrada campana An. C VP/hood40* Fa Coeficiente de aceleración 0 o 141 Pcamp Pérdidas en la entrada de la campana en VP Ec. 20 VPtotal42 hh Perdidas en la entrada de la campana Ec. 21 in de H2O43 SPh Presion estatica en campana Ec . 22 in de H2O44 Ptcamp PÉRDIDA TOTAL EN CAMPANA Suma fila 43 in de H2O45* Fvalv Coeficiente de pérdida en válvulas Ec. 3446 Pvalv Pérdidas en válvulas Ec. 35 in de H2O4748495051






Área ducto

PERD

IDAS

DUCT

ERIA



in de H2O


PERD

IDAS

MANG

UERA

FL

EXIBL

E




Suma fila 25

Suma fila 29

CAMPANAS

PERD

IDAS P

OR AC

CESO

RIOS

CODO

S


REDU

CCIÓN



in de H2O

in de H2O

VALV

ULAS

Ptvalv


��𝐦 𝐦

��

𝐟 𝟐

𝐟 𝟐

𝐦

166

Anexo Y. (Continuación)


167

Anexo Z . Hoja de cálculo por el método de presión dinámica descarga en formación de colchón inferior

1* An.=Anexo, Ec.=Ecuacion Fig. = Figura ,Tab. = Tabla. P-Q Q-R R-S S-T T-U U-1 KL-1-0,

KL-1-1MN-1-0, MN-1-1

MN-2-0, MN-2-1

2* T °F 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72 95,723 Qact Ec. 3 cfm 3501 3501 438 438 4384* Vt Tab. 35 fpm 4458 4458 4458 4458 4458 4458 2230 2230 22305 An. U 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,296 Ec. 16

Lb⁄min

151 151 19 19 197 df An. V 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92 0,928 Qstd Ec. 15 cfm 2009 2009 251 251 2519* D inches 12 12 12 12 12 12 6 6 610 At Ec. 2 0,79 0,79 0,20 0,20 0,2011 VP Ec. 5 in H2O 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 0,3 0,3 0,312* L ft 1,15 0,59 1,64 0,89 0,7913* Fd Ec. 26 VP/ft 0,018 0,018 0,045 0,045 0,04514 Ec. 27 VP 0,02 0,011 0,074 0,040 0,03615 Pducto Ec. 28 in de H2O 0,02 0,01 0,02 0,01 0,01161718* Lm ft 1,64 0,89 0,7919* Fd(manguera) Ec. 30 VP/ft 0,067 0,067 0,06720 Ec. 31 VP 0,110 0,060 0,05321 Pmanguera Ec. 29 in de H2O 0,03 0,02 0,02222324* Fel Coeficiente de pérdida en codo redondo An. E y F 0,14 0,22 0,14 0,14 0,185 0,092525 Pcodos Pérdidas en codos Ec. 32 in de H2O 0,16 0,25 0,16 0,16 0,05 0,03262728* Freduc Coeficiente de pérdida en reducción An. G29 Preduc Perdidas en reducción Ec. 33 in de H2O303132* As Área de abertura Ec. 17 1,68 0,55 0,60 0,6033* Fs Coeficiente de perdida en abertura VP/slot34* Fa Coeficiente de aceleración 0 ó 1 1 1 1 135 Vs Velocidad en abertura Ec. 3 fpm 2081 798 727 72736 VPs Presión de velocidad en abertura Ec. 5 in de H2O 0,25 0,04 0,03 0,0337 Pabert Pérdidas en abertura en VP Ec. 18 VPtotal 1 1 1 138 hs Presión estática en abertura Ec.19 in de H2O 0,25 0,04 0,03 0,0339* Fh Coeficiente de pérdidas entrada campana An. C VP/hood 0,49 0,49 0,49 0,4940* Fa Coeficiente de aceleración 0 o 1 0 0 0 041 Pcamp Pérdidas en la entrada de la campana en VP Ec. 20 VPtotal 0,49 0,49 0,49 0,4942 hh Perdidas en la entrada de la campana Ec. 21 in de H2O 0,56 0,14 0,14 0,1443 SPh Presion estatica en campana Ec . 22 in de H2O 0,80 0,18 0,17 0,1744 Ptcamp PÉRDIDA TOTAL EN CAMPANA Suma fila 43 in de H2O45* Fvalv Coeficiente de pérdida en válvulas Ec. 34 0,12 0,12 0,1246 Pvalv Pérdidas en válvulas Ec. 35 in de H2O 0,03 0,03 0,034748495051






Área ducto

PERD

IDAS

DU

CTER

IA



in de H2O


PERD

IDAS

MA

NGUE

RA

FLEX

IBLE




Suma fila 25

Suma fila 29

CAMPANAS

PERD

IDAS

POR

ACC

ESOR

IOS

CODO

S


REDU

CCIÓ

N



in de H2O

in de H2O

VALV

ULAS

Ptvalv


��𝐦 𝐦

��

𝐟 𝟐

𝐟 𝟐

𝐦


168

1* An.=Anexo, Ec.=Ecuacion Fig. = Figura ,Tab. = Tabla. A-C C-D D-F F-G G-I I-J J-N N-O

2* T °F 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72 95,723 Qact Ec. 3 cfm 6043 6043 6043 60434* Vt Tab. 35 fpm 5653 5653 5653 5653 5653 5653 5653 56535 An. U 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,296 Ec. 16 260 260 260 2607 df An. V 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92 0,928 Qstd Ec. 15 cfm 3467 3467 3467 34679* D inches 14 14 14 14 14 14 14 1410 At Ec. 2 1,07 1,07 1,07 1,0711 VP Ec. 5 in H2O 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,812* L ft 4,92 4,53 4,53 13,1213 Fd Ec. 26 VP/ft 0,015 0,015 0,015 0,01514 Ec. 27 VP 0,073 0,07 0,07 0,2015 Pducto Ec. 28 in de H2O 0,13 0,12 0,12 0,3616 0,741718* Fel Coeficiente de pérdida en codo redondo An. E y F 0,33 0,33 0,33 0,3319 Pcodos Pérdidas en codos Ec. 32 in de H2O 0,60 0,60 0,60 0,6020 2,412122 3,152324

in de H2O


Pérdidas de fricción en ducto

in de H2O

Caudal estándar Diámetro ducto

Área ductoPresión de velocidad

PE

RD

IDA

S

DU

CT

ER

IA


PÉRDIDA TOTAL EN DUCTO RECTO Suma fila 15




Factor de densidad

Ptducto

Suma perdidas por recorrido y accesorios

in de H2OPtotaldescarga PÉRDIDA TOTAL EN DESCARGA

Ac

ce

so

rio

s

CO

DO

S

Ptcodos PÉRDIDA TOTAL POR CODOS Suma fila 19

𝐦

𝐦

𝐟 𝟐

𝐦

169

Anexo AA. Hoja de cálculo por el método de presión dinámica succión extracción polvillo

ACGIH ® Hoja de calculo método presión de velocidad Elevación (z): 3222 ft Fecha : 27 de Agosto del 2016 Empresa :TECNOSUR S.A Área: Producción Proyecto : Sistema de vacío - Ducto 4 - Polvillo Elaborado por : Ing. Camilo Lasso Villaci *Datos de entrada

1* An.=Anexo, Ec.=Ecuacion Fig. = Figura ,Tab. = Tabla. A-C C-D D-E E-F

2* T °F 95,72 95,72 95,72 95,72

3 Qact Ec. 3 cfm 6974 6974

4* Vt Tab. 41 fpm 6524 6524 6524 6524

5 An. U 0,29 0,29 0,29 0,29

6 Ec. 16 300 300

7 df An. V 0,92 0,92 0,92 0,92

8 Qstd Ec. 15 cfm 4001 4001

9* D inches 14 14 14 14

10 At Ec. 2 1,07 1,07

11 VP Ec. 5 in H2O 2,4 2,4 2,4 2,412* L ft 4,07 2,76

13* Fd Ec. 26 VP/ft 0,015 0,015

14 Ec. 27 VP 0,060 0,04

15 Pducto Ec. 28 in de H2O 0,15 0,10

16 3,841718* Fel Coeficiente de pérdida en codo redondo An. E y F 0,33 0,33

19 Pcodos Pérdidas en codos Ec. 32 in de H2O 0,804 0,804

20 4,162122* Freduc Coeficiente de pérdida en reducción An. G23 Preduc Perdidas en reducción Ec. 33 in de H2O24 0,692526* Fvalv Coeficiente de pérdida en válvulas Ec. 3427 Pvalv Pérdidas en válvulas Ec. 35 in de H2O28 0,332931 9,033233

Identificación tramo de ducteria ( Anexo P,Q, R y S)




Área ducto



PERD

IDAS

DU

CTER

IALongitud de ducto


Pérdidas por ducteriaVA

LVUL

AS

Ptvalv PÉRDIDA TOTAL EN VALVULAS Suma fila 27 in de H2OPERD

IDAS

POR

ACC

ESOR

IOS

in de H2O

REDU

CCIÓ

N

Ptreduc PÉRDIDA TOTAL POR REDUCCÍON Suma fila 23 in de H2O

CODO

S



in de H2O

𝐦

𝐦

𝐟 𝟐

��𝐦

��

170

Anexo AA. (Continuación)


1* An.=Anexo, Ec.=Ecuacion Fig. = Figura ,Tab. = Tabla. F-O O-P P-Q Q-R R-ST ST-U

2* T °F 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72

3 Qact Ec. 3 cfm 6974 6974 6974

4* Vt Tab. 41 fpm 6524 6524 6524 6524 6524 6524

5 An. U 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29

6 Ec. 16 300 300 300

7 df An. V 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92

8 Qstd Ec. 15 cfm 4001 4001 4001

9* D inches 14 14 14 14 14 14 a 12

10 At Ec. 2 1,07 1,07 1,07

11 VP Ec. 5 in H2O 2,4 2,4 2,4 2,4 2,4 2,412* L ft 27,13 3,28 1,31

13* Fd Ec. 26 VP/ft 0,015 0,015 0,015

14 Ec. 27 VP 0,40 0,05 0,019

15 Pducto Ec. 28 in de H2O 1,0 0,12 0,047

161718* Fel Coeficiente de pérdida en codo redondo An. E y F 0,33

19 Pcodos Pérdidas en codos Ec. 32 in de H2O 0,804

202122* Freduc Coeficiente de pérdida en reducción An. G 0,13

23 Preduc Perdidas en reducción Ec. 33 in de H2O 0,317

242526* Fvalv Coeficiente de pérdida en válvulas Ec. 34 0,10

27 Pvalv Pérdidas en válvulas Ec. 35 in de H2O 0,25

2829313233





Área ducto


Presión de velocidad PE

RD

IDA

S D

UC

TER

IA



VALV

ULA

S

Ptvalv PÉRDIDA TOTAL EN VALVULAS Suma fila 27 in de H2OPER

DID

AS

POR

AC

CES

OR

IOS

in de H2O

RED

UC

CIÓ

N


CO

DO

S



in de H2O

𝐦

𝐦

𝐟 𝟐

��𝐦

��

171



1* An.=Anexo, Ec.=Ecuacion Fig. = Figura ,Tab. = Tabla. U-V V-W W-X X-Y Y-Z

2* T °F 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72

3 Qact Ec. 3 cfm 4320 4320

4* Vt Tab. 41 fpm 5500 5500 5500 5500 5500

5 An. U 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29

6 Ec. 16 186 186

7 df An. V 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92

8 Qstd Ec. 15 cfm 2478 2478

9* D inches 12 12 12 12 12 a 10

10 At Ec. 2 0,79 0,79

11 VP Ec. 5 in H2O 1,7 1,7 1,7 1,7 1,712* L ft 0,82 1,38

13* Fd Ec. 26 VP/ft 0,018 0,018

14 Ec. 27 VP 0,01 0,025

15 Pducto Ec. 28 in de H2O 0,03 0,04

161718* Fel Coeficiente de pérdida en codo redondo An. E y F 0,14 0,14




242526* Fvalv Coeficiente de pérdida en válvulas Ec. 3427 Pvalv Pérdidas en válvulas Ec. 35 in de H2O2829313233





Área ducto



RD

IDA

S D

UC

TER

IALongitud de ducto



VALV

ULA

S


DID

AS

POR

AC

CES

OR

IOS

in de H2O

RED

UC

CIÓ

N


CO

DO

S



in de H2O

𝐦

𝐦

𝐟 𝟐

��𝐦

��

172



1* An.=Anexo, Ec.=Ecuacion Fig. = Figura ,Tab. = Tabla.

U-VZ-AA AA-AB AB-AI AI-AJ AJ-AT OP-1-0,

OP-1-COP-1-C, OP-1-D

2* T °F 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72

3 Qact Ec. 3 cfm 2454 1222 1222

4* Vt Tab. 41 fpm 4500 4500 4500 4500 3500 3500 3500

5 An. U 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29

6 Ec. 16 106 53 53

7 df An. V 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92

8 Qstd Ec. 15 cfm 1408 701 701

9* D inches 10 10 10 10 a 8 8 8 8

10 At Ec. 2 0,55 0,35 0,35

11 VP Ec. 5 in H2O 1,2 1,2 1,2 1,2 0,7 0,7 0,712* L ft 19,12 25,42 3,44

13* Fd Ec. 26 VP/ft 0,023 0,031 0,031

14 Ec. 27 VP 0,438 0,780 0,106

15 Pducto Ec. 28 in de H2O 0,51 0,55 0,07

161718* Fel Coeficiente de pérdida en codo redondo An. E y F 0,42 0,42 0,14

19 Pcodos Pérdidas en codos Ec. 32 in de H2O 0,49 0,49 0,10



242526* Fvalv Coeficiente de pérdida en válvulas Ec. 34 0,11

27 Pvalv Pérdidas en válvulas Ec. 35 in de H2O 0,08

2829313233





Área ducto



RD

IDA

S D

UC

TER

IALongitud de ducto



VALV

ULA

S


DID

AS

POR

AC

CES

OR

IOS

in de H2O

RED

UC

CIÓ

N


CO

DO

S



in de H2O

𝐦

𝐦

𝐟 𝟐

��𝐦

��

173



U-VOP-1-D, OP-1-G

OP-1-G, OP-1-H

OP-1-H, OP-1-I

OP-1-I, OP-1-J

OP-1-J, OP-1-1

2* T °F 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72

3 Qact Ec. 3 cfm 1222 1222 1745

4* Vt Tab. 41 fpm 3500 3500 3500 3500 5000

5 An. U 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29

6 Ec. 16 53 53 75

7 df An. V 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92

8 Qstd Ec. 15 cfm 701 701 1001

9* D inches 8 8 8 8 8

10 At Ec. 2 0,35 0,35 0,35

11 VP Ec. 5 in H2O 0,7 0,7 0,7 0,7 1,412* L ft 9,84 2,13 23,62

13* Fd Ec. 26 VP/ft 0,031 0,031 0,030

14 Ec. 27 VP 0,302 0,065 0,704

15 Pducto Ec. 28 in de H2O 0,21 0,05 1,01

161718* Fel Coeficiente de pérdida en codo redondo An. E y F 0,14 0,14


202122* Freduc Coeficiente de pérdida en reducción An. G23 Preduc Perdidas en reducción Ec. 33 in de H2O242526* Fvalv Coeficiente de pérdida en válvulas Ec. 3427 Pvalv Pérdidas en válvulas Ec. 35 in de H2O2829313233





Área ducto



PER

DID

AS

DU

CTE

RIA



VALV

ULA

S


DID

AS

POR

AC

CES

OR

IOS

in de H2O

RED

UC

CIÓ

N


CO

DO

S



in de H2O

𝐦

𝐦

𝐟 𝟐

��𝐦

��

174

Anexo BB . Hoja de cálculo por el método de presión dinámica descarga extracción polvillo

1* An.=Anexo, Ec.=Ecuacion Fig. = Figura ,Tab. = Tabla. 0-B B-C C-H H-1

2* T °F 95,72 95,72 95,72 95,723 Qact Ec. 3 cfm 7170 71704* Vt Tab. 41 fpm 6707 6707 6707 67075 An. U 0,29 0,29 0,29 0,296 Ec. 16 308 3087 df An. V 0,92 0,92 0,92 0,928 Qstd Ec. 15 cfm 4113 41139* D inches 14 14 14 1410 At Ec. 2 1,07 1,0711 VP Ec. 5 in H2O 2,6 2,6 2,6 2,612* L ft 6,56 16,4013 Fd Ec. 26 VP/ft 0,015 0,01514 Ec. 27 VP 0,096 0,2415 Pducto Ec. 28 in de H2O 0,25 0,6216 0,871718* Fel Coeficiente de pérdida en codo redondo An. E y F 0,33 0,3319 Pcodos Pérdidas en codos Ec. 32 in de H2O 0,85 0,8520 1,702122 2,572324

Factor de densidad




in de H2O


RD

IDA

S D

UC

TER

IALongitud de ducto



Caudal estándar

Ptotaldescarga PÉRDIDA TOTAL EN DESCARGA Suma perdidas por recorrido y accesorios

in de H2O



Acc

esor

ios

CO

DO

S


𝐦

𝐦

𝐟 𝟐

��𝐦

��

175

Anexo CC. Hoja de cálculo por el método de presión dinámica succión extracción polvillo dentro de maquina

ACGIH ® Hoja de calculo método presión de velocidad Elevación (z): 3222 ft Fecha : 27 de Agosto del 2016 Empresa :TECNOSUR S.A Área: Producción Proyecto : Sistema de vacío - Ducto 4 - Polvillo dentro de maquina Elaborado por : Ing. Camilo Lasso Villaci *Datos de entrada


XY-1-0, XY-1-1

XY-2-0, XY-2-1

XY-3-0, XY-3-1

AC AD-1-0 , AC AD-1-1

AC AD-2-0, AC AD-2-1

2* T °F 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72

3 Qact Ec. 3 cfm 221 221 153 172 172

4* Vt Tab. 41 fpm 4500 4500 4500 3500 3500

5 An. U 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29

6 Ec. 16 9,5 9,5 6,6 7,4 7,4

7 df An. V 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92

8 Qstd Ec. 15 cfm 127 127 88 99 99

9* D inches 3 3 2,5 3 3

10 At Ec. 2 0,05 0,05 0,03 0,05 0,05

11 VP Ec. 5 in H2O 1,2 1,2 1,2 0,7 0,712* L ft 0,95 0,66 0,95 0,95 0,95

13* Fd Ec. 26 VP/ft 0,100 0,100 0,125 0,102 0,102

14 Ec. 27 VP 0,095 0,066 0,119 0,097 0,097

15 Pducto Ec. 28 in de H2O 0,11 0,08 0,14 0,07 0,07

16 2,221718* Lm ft 86,4 4,92

19* Fd(manguera) Ec. 30 VP/ft 0,159 0,20

20 Ec. 31 VP 13,7 0,99

21 Pmanguera Ec. 29 in de H2O 16 1,14

22 21,642324* Fel Coeficiente de pérdida en codo redondo An. E y F25 Pcodos Pérdidas en codos Ec. 32 in de H2O26 0,132728* Freduc Coeficiente de pérdida en reducción An. G29 Preduc Perdidas en reducción Ec. 33 in de H2O30 0,273132* Fvalv Coeficiente de pérdida en válvulas Ec. 34 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14

33 Pvalv Pérdidas en válvulas Ec. 35 in de H2O 0,16 0,16 0,17 0,10 0,10

34 3,233536* F ramal Coeficiente de pérdida en ramal tipo Y Tab.637 PramalY Pérdidas en ramal Ec. 36 in de H2O38 0,253940 27,744142




Identificación ramal ( Anexo S )


Ptotalsucción DM PÉRDIDA TOTAL EN SUCCIÓN DENTRO

DE MAQUINA Suma perdidas por

recorrido y accesorios in de

H2O





PERD

IDAS

MA

NGUE

RA

FLEX

IBLE

Longitud manguera Factor de fricción en la manguera

in de H2OSuma fila 25PÉRDIDA TOTAL POR CODOS

PERD

IDAS

POR

ACC

ESOR

IOS

Ptcodos CODO

S

in de H2OSuma fila 29PÉRDIDA TOTAL POR REDUCCÍON Ptreduc

PtramalY

RAMA

L TI

PO

YRE

DUCC

IÓN

Ptducto PÉRDIDA TOTAL EN DUCTO RECTO

Pérdidas de fricción en manguera Pérdidas en manguera

PERD

IDAS

DU

CTER

IA

Longitud de ducto

VALV

ULAS

Ptvalv

PÉRDIDA TOTAL EN RAMALES Suma fila 37 in de H2O

in de H2OPÉRDIDA TOTAL EN VALVULAS Suma fila 33

��𝐦

��

𝐦

𝐦

𝐟 𝟐

176

Anexo CC. (Continuación)



AD AE-1-0, AD AE-1-1

AD AE-2-0, AD AE-2-1

AE AF-1-0, AE AF-1-1

AE AF-2-0, AE AF-2-1

AF AG-1-0, AF AG-1-1


2* T °F 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72

3 Qact Ec. 3 cfm 172 172 172 172 172 305

4* Vt Tab. 41 fpm 3500 3500 3500 3500 3500 3500

5 An. U 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29

6 Ec. 16 7,4 7,4 7,4 7,4 7,4 13,1

7 df An. V 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92

8 Qstd Ec. 15 cfm 99 99 99 99 99 175

9* D inches 3 3 3 3 3 4

10 At Ec. 2 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,09

11 VP Ec. 5 in H2O 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,712* L ft 0,95 0,66 0,95 0,95 0,66 1,38

13* Fd Ec. 26 VP/ft 0,102 0,102 0,102 0,102 0,102 0,072

14 Ec. 27 VP 0,097 0,067 0,097 0,097 0,067 0,099

15 Pducto Ec. 28 in de H2O 0,07 0,05 0,07 0,07 0,05 0,07

161718* Lm ft 6,56

19* Fd(manguera) Ec. 30 VP/ft 0,11

20 Ec. 31 VP 0,73

21 Pmanguera Ec. 29 in de H2O 0,51

222324* Fel Coeficiente de pérdida en codo redondo An. E y F25 Pcodos Pérdidas en codos Ec. 32 in de H2O262728* Freduc Coeficiente de pérdida en reducción An. G29 Preduc Perdidas en reducción Ec. 33 in de H2O303132* Fvalv Coeficiente de pérdida en válvulas Ec. 34 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14

33 Pvalv Pérdidas en válvulas Ec. 35 in de H2O 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10

343536* F ramal Coeficiente de pérdida en ramal tipo Y Tab.637 PramalY Pérdidas en ramal Ec. 36 in de H2O3839404142









H2O





PERD

IDAS

MANG

UERA

FL

EXIBL

ELongitud manguera

Factor de fricción en la manguera


PERD

IDAS

POR A

CCES

ORIO

S

Ptcodos CODO

S


PtramalY RAMA

L TIPO

Y

REDU

CCIÓN



PERD

IDAS

DUCT

ERIA

Longitud de ducto

VALV

ULAS

Ptvalv



��𝐦

��

𝐦

𝐦

𝐟 𝟐

177





AG AH-1-0, AG AH-1-1

AG AH-2-0, AG AH-2-1

AH AI-1-0, AG AH-1-1

AH AI-2-0, AG AH-2-1

AJ AK-1-0, AJ AK-1-1

2* T °F 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72

3 Qact Ec. 3 cfm 305 172 172 172 172 172

4* Vt Tab. 41 fpm 3500 3500 3500 3500 3500 3500

5 An. U 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29

6 Ec. 16 13,1 7,4 7,4 7,4 7,4 7,4

7 df An. V 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92

8 Qstd Ec. 15 cfm 175 99 99 99 99 99

9* D inches 4 3 3 3 3 3

10 At Ec. 2 0,09 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

11 VP Ec. 5 in H2O 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,712* L ft 1,38 0,95 0,66 0,66 0,66 0,95

13* Fd Ec. 26 VP/ft 0,072 0,102 0,102 0,102 0,102 0,102

14 Ec. 27 VP 0,099 0,097 0,067 0,067 0,067 0,097

15 Pducto Ec. 28 in de H2O 0,07 0,07 0,05 0,05 0,05 0,07

161718* Lm ft 36,08

19* Fd(manguera) Ec. 30 VP/ft 0,160

20 Ec. 31 VP 5,79

21 Pmanguera Ec. 29 in de H2O 4,06

222324* Fel Coeficiente de pérdida en codo redondo An. E y F25 Pcodos Pérdidas en codos Ec. 32 in de H2O262728* Freduc Coeficiente de pérdida en reducción An. G 0,13 0,13

29 Preduc Perdidas en reducción Ec. 33 in de H2O 0,09 0,09

303132* Fvalv Coeficiente de pérdida en válvulas Ec. 34 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14











H2O





PERD

IDAS

M

ANG

UERA

FL

EXIB

LE



PERD

IDAS

PO

R AC

CESO

RIO

S

Ptcodos CODO

S


PtramalY

RAM

AL T

IPO

Y

REDU

CCIÓ

N



PERD

IDAS

DU

CTER

IA

Longitud de ductoVA

LVUL

AS

Ptvalv



��𝐦

��

𝐦

𝐦

𝐟 𝟐

178









AL AM-1-0, AL AM-1-1a

2* T °F 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72

3 Qact Ec. 3 cfm 172 172 172 172 172 172

4* Vt Tab. 41 fpm 3500 3500 3500 3500 3500 3500

5 An. U 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29

6 Ec. 16 7,4 7,4 7,4 7,4 7,4 7,4

7 df An. V 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92

8 Qstd Ec. 15 cfm 99 99 99 99 99 99

9* D inches 3 3 3 3 3 3

10 At Ec. 2 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

11 VP Ec. 5 in H2O 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,712* L ft 0,66 0,95 0,95 0,95 0,95 2,30

13* Fd Ec. 26 VP/ft 0,102 0,102 0,102 0,102 0,102 0,102

14 Ec. 27 VP 0,067 0,097 0,097 0,097 0,097 0,234

15 Pducto Ec. 28 in de H2O 0,05 0,07 0,07 0,07 0,07 0,16

161718* Lm ft19* Fd(manguera) Ec. 30 VP/ft 20 Ec. 31 VP21 Pmanguera Ec. 29 in de H2O222324* Fel Coeficiente de pérdida en codo redondo An. E y F 0,185

25 Pcodos Pérdidas en codos Ec. 32 in de H2O 0,13

262728* Freduc Coeficiente de pérdida en reducción An. G29 Preduc Perdidas en reducción Ec. 33 in de H2O303132* Fvalv Coeficiente de pérdida en válvulas Ec. 34 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14


343536* F ramal Coeficiente de pérdida en ramal tipo Y Tab.6 0,18

37 PramalY Pérdidas en ramal Ec. 36 in de H2O 0,13

3839404142









H2O





PERD

IDAS

M

ANGU

ERA

FLEX

IBLE



PERD

IDAS

PO

R AC

CESO

RIO

S

Ptcodos CODO

S


PtramalY

RAM

AL T

IPO

Y

REDU

CCIÓ

N



PERD

IDAS

DU

CTER

IALongitud de ducto

VALV

ULAS

Ptvalv



��𝐦

��

𝐦

𝐦

𝐟 𝟐

179




AM AN-1-0, AM AN-1-1

AM AN-2-0, AM AN-2-1

AN AO-1-0, AN AO-1-1

AN AO-2-0, AN AO-2-1

AO AP-1-0, AO AP-1-1

2* T °F 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72

3 Qact Ec. 3 cfm 172 172 172 172 172

4* Vt Tab. 41 fpm 3500 3500 3500 3500 3500

5 An. U 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29

6 Ec. 16 7,4 7,4 7,4 7,4 7,4

7 df An. V 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92

8 Qstd Ec. 15 cfm 99 99 99 99 99

9* D inches 3 3 3 3 3

10 At Ec. 2 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

11 VP Ec. 5 in H2O 0,7 0,7 0,7 0,7 0,712* L ft 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95

13* Fd Ec. 26 VP/ft 0,102 0,102 0,102 0,102 0,102

14 Ec. 27 VP 0,097 0,097 0,097 0,097 0,097

15 Pducto Ec. 28 in de H2O 0,07 0,07 0,07 0,07 0,07

161718* Lm ft19* Fd(manguera) Ec. 30 VP/ft 20 Ec. 31 VP21 Pmanguera Ec. 29 in de H2O222324* Fel Coeficiente de pérdida en codo redondo An. E y F25 Pcodos Pérdidas en codos Ec. 32 in de H2O262728* Freduc Coeficiente de pérdida en reducción An. G29 Preduc Perdidas en reducción Ec. 33 in de H2O303132* Fvalv Coeficiente de pérdida en válvulas Ec. 34 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14

33 Pvalv Pérdidas en válvulas Ec. 35 in de H2O 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10










H2O





PERD

IDAS

M

ANGU

ERA

FLEX

IBLE



PERD

IDAS

POR

ACC

ESOR

IOS

Ptcodos CODO

S


PtramalY

RAM

AL T

IPO

YRE

DUCC

IÓN



PERD

IDAS

DU

CTER

IALongitud de ducto

VALV

ULAS

Ptvalv



��𝐦

��

𝐦

𝐦

𝐟 𝟐

180




AO AP-2-0, AO AP-2-1

AQ AS-1-0, AQ AS-1-1

AQ AS-2-0, AQ AS-2-1 AR-AT

2* T °F 95,72 95,72 95,72 95,72

3 Qact Ec. 3 cfm 172 172 172 76

4* Vt Tab. 41 fpm 3500 3500 3500 3500

5 An. U 0,29 0,29 0,29 0,29

6 Ec. 16 7,4 7,4 7,4 3,3

7 df An. V 0,92 0,92 0,92 0,92

8 Qstd Ec. 15 cfm 99 99 99 44

9* D inches 3 3 3 2

10 At Ec. 2 0,05 0,05 0,05 0,02

11 VP Ec. 5 in H2O 0,7 0,7 0,7 0,712* L ft 0,95 0,66 0,95 0,39

13* Fd Ec. 26 VP/ft 0,102 0,102 0,102 0,167

14 Ec. 27 VP 0,097 0,067 0,097 0,066

15 Pducto Ec. 28 in de H2O 0,07 0,05 0,07 0,05

161718* Lm ft19* Fd(manguera) Ec. 30 VP/ft 20 Ec. 31 VP21 Pmanguera Ec. 29 in de H2O222324* Fel Coeficiente de pérdida en codo redondo An. E y F25 Pcodos Pérdidas en codos Ec. 32 in de H2O262728* Freduc Coeficiente de pérdida en reducción An. G 0,13


303132* Fvalv Coeficiente de pérdida en válvulas Ec. 34 0,14 0,14 0,14

33 Pvalv Pérdidas en válvulas Ec. 35 in de H2O 0,10 0,10 0,10

343536* F ramal Coeficiente de pérdida en ramal tipo Y Tab.6 0,18


3839404142









H2O





PERD

IDAS

MA

NGUE

RA

FLEX

IBLE



PERD

IDAS

POR

ACC

ESOR

IOS

Ptcodos CODO

S


PtramalY

RAMA

L TIP

O Y

REDU

CCIÓ

NPtducto PÉRDIDA TOTAL EN DUCTO RECTO


PERD

IDAS

DU

CTER

IA

Longitud de ducto

VALV

ULAS

Ptvalv



��𝐦

��

𝐦

𝐦

𝐟 𝟐

181

Anexo DD. Hoja de cálculo por el método de presión dinámica succión extracción polvillo encima de maquina

ACGIH ® Hoja de calculo método presión de velocidad Elevación (z): 3222 ft Fecha : 27 de Agosto del 2016 Empresa :TECNOSUR S.A Área: Producción Proyecto : Sistema de vacío - Ducto 4 - Encima de maquina Elaborado por : Ing. Camilo Lasso Villaci *Datos de entrada


OP NO-1-0, OP NO-1-1



OP OP-1-0, OP OP-1-1



2* T °F 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72

3 Qact Ec. 3 cfm 221 221 221 221 221 221

4* Vt Tab. 41 fpm 4500 4500 4500 4500 4500 4500

5 An. U 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29

6 Ec. 16 9,5 9,5 9,5 9,5 9,5 9,5

7 df An. V 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92

8 Qstd Ec. 15 cfm 127 127 127 127 127 127

9* D inches 3 3 3 3 3 3

10 At Ec. 2 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

11 VP Ec. 5 in H2O 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,212* L ft 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,62

13* Fd Ec. 26 VP/ft 0,100 0,100 0,100 0,100 0,100 0,100

14 Ec. 27 VP 0,046 0,046 0,046 0,046 0,046 0,062

15 Pducto Ec. 28 in de H2O 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,07

16 0,701718* Lm ft 26,24 32,8

19* Fd(manguera) Ec. 30 VP/ft 0,16 0,16

20 Ec. 31 VP 4,17 5,21

21 Pmanguera Ec. 29 in de H2O 4,8 6,0

22 112324* Fvalv Coeficiente de pérdida en válvulas Ec. 34 0,14 0,14 0,14 0,14

25 Pvalv Pérdidas en válvulas Ec. 35 in de H2O 0,16 0,16 0,16 0,16

26 1,622728* F ramal Coeficiente de pérdida en ramal tipo Y Tab.6 0,18


30 0,633132 13,823334


Ptotalsucción DM PÉRDIDA TOTAL EN SUCCIÓN

ENCIMA DE MAQUINA Suma perdidas por

recorrido y accesorios in de H2O

PtramalY PÉRDIDA TOTAL EN RAMALES Suma fila 29 in de H2O

AC

CES

OR

IOS

RA

MA

L TI

PO Y

VALV

ULA

S

Ptvalv PÉRDIDA TOTAL EN VALVULAS



PER

DID

AS

M

AN

GU

ERA

FL

EXIB

LE




PER

DID

AS

DU

CTE

RIA



Identificación ramal (Anexo S)



Velocidad real en ducto Lbs de SAP + pulpa de celulosa por minuto


Caudal estándar

��𝐦

��

𝐦

𝐦

𝐟 𝟐

182

Anexo DD. (Continuación)


OP PQ-1-0, OP PQ-1-1



OP Q1-1-0 , OP Q1-1-1

OP Q1-2-0 , OP Q1-2-1

OP Q1-3-0 , OP Q1-3-1

2* T °F 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72 95,72

3 Qact Ec. 3 cfm 221 221 221 221 221 221

4* Vt Tab. 41 fpm 4500 4500 4500 4500 4500 4500

5 An. U 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29 0,29

6 Ec. 16 9,5 9,5 9,5 9,5 9,5 9,5

7 df An. V 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92 0,92

8 Qstd Ec. 15 cfm 127 127 127 127 127 127

9* D inches 3 3 3 3 3 3

10 At Ec. 2 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

11 VP Ec. 5 in H2O 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,212* L ft 0,46 0,62 0,46 0,62 0,46 0,46

13* Fd Ec. 26 VP/ft 0,100 0,100 0,100 0,100 0,100 0,100

14 Ec. 27 VP 0,046 0,062 0,046 0,062 0,046 0,046

15 Pducto Ec. 28 in de H2O 0,05 0,07 0,05 0,07 0,05 0,05

161718* Lm ft19* Fd(manguera) Ec. 30 VP/ft 20 Ec. 31 VP21 Pmanguera Ec. 29 in de H2O222324* Fvalv Coeficiente de pérdida en válvulas Ec. 34 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14


262728* F ramal Coeficiente de pérdida en ramal tipo Y Tab.6 0,18 0,18

29 PramalY Pérdidas en ramal Ec. 36 in de H2O 0,21 0,21

3031323334


Ptotalsucción DM PÉRDIDA TOTAL EN SUCCIÓN

ENCIMA DE MAQUINA Suma perdidas por

recorrido y accesorios in de H2O

PtramalY PÉRDIDA TOTAL EN RAMALES Suma fila 29 in de H2O

AC

CES

OR

IOS

RA

MA

L TI

PO Y

VALV

ULA

S

Ptvalv PÉRDIDA TOTAL EN VALVULAS



PER

DID

AS

M

AN

GU

ERA

FL

EXIB

LE




RD

IDA

S D

UC

TER

IALongitud de ducto



Identificación ramal (Anexo S)



Velocidad real en ducto Lbs de SAP + pulpa de celulosa por minuto


Caudal estándar

��𝐦

��

𝐦

𝐦

𝐟 𝟐

183

Anexo EE .Ensamble rediseño formación colchón superior

186

Anexo FF. Marcación rediseño ramales formación colchón superior

187

Anexo GG . Marcación rediseño ducto principal formación colchón superior

188

Anexo HH. Ventilador centrifugo formación colchón superior e inferior (Rediseño)

189

Anexo II. Datos motor formación colchón superior e inferior

190

Anexo JJ. Ensamble rediseño formación colchón inferior

191

Anexo KK . Marcación rediseño ramales formación colchón inferior

192

Anexo LL . Marcación rediseño ducto principal formación colchón inferior

193

Anexo MM . Sistema de marcación rediseño extracción polvillo

194

Anexo NN . Medidas de ductos rediseño extracción polvillo

195

Anexo OO . Marcación ramales rediseño extracción polvillo

196

Anexo PP . Ventilador centrifugo extracción polvillo (Rediseño)

197

Anexo QQ . Datos motor extracción polvillo.

198

Anexo RR . Plano general filtro de mangas recomendado por COIN S.A.S

199

Anexo SS . Cotización de equipos suministrada por COIN S.A.S

200

Anexo TT. Cuadro de precios suministrado por COIN S.A.S

Anexo UU. Costos operacionales sistema de vacío actual

Motores -Sistema de vacío maquina 7

DESCRIPCIÓN POTENCIA ELÉCTRICA(kW)

Motor Formación colchón superior 47

Motor Formación colchón inferior 37

Motor extracción polvillo 57

Costos

Valor ($/kWH) 310

Horas operacionales ideal (h) 24

Horas operacionales real (h) 19,2

Costo del Kilovatio ($/ Kw) 5952

Costo diario Formación colchón superior $ 279.744

Costo diario Formación colchón inferior $ 220.224

Costo diario Extracción polvillo $ 339.264

COSTO TOTAL DIARIO $ 839.232

Días operacionales del año 288

COSTO ANUAL ASPIRADORES Maquina 7 $ 241.698.816

201

Anexo VV . Inversión propuesta rediseño

Equipo Costo Unitario COP Cantidad Costo total COP

Motor Siemens de 50 HP $ 11.172.000,00 2 $ 22.344.000,00

Motor Siemens de 75 HP $ 12.413.500,00 1 $ 12.413.500,00

Ventilador C superior e Inferior $ 29.250.000,00 2 $ 58.500.000,00

Ventilador Extracción Polvillo $ 34.500.000,00 1 $ 34.500.000,00

Total $ 127.757.500,00

Anexo WW. Costos operacionales rediseño

Motores -Sistema de vacío maquina 7

DESCRIPCIÓN POTENCIA ELÉCTRICA(kW)

Motor Formación colchón superior 29,84

Motor Formación colchón inferior 29,84

Motor extracción polvillo 37,3

Costos

Valor ($/kWH) 310

Horas operacionales ideal (h) 24

Horas operacionales real (H) 19,2

Costo del Kilovatio ($/ Kw) 5952

Costo diario Formación colchón superior $ 177.608

Costo diario Formación colchón inferior $ 177.608

Costo diario Extracción polvillo $ 222.010

COSTO TOTAL DIARIO $ 577.225

Días operacionales del año 288

COSTO ANUAL ASPIRADORES Maquina 7 $ 166.240.788

Ahorro anual estimado = $ 75, 458,028 COP Ahorro en un 32 % de costos energéticos anuales.

202

Anexo XX. Diferencial de presión electrónico

203

ANEXO YY . Puntos de medición de caudal y presión sistema formación colchón superior

204

ANEXO ZZ. Puntos de medición de caudal y presión sistema formación colchón inferior

205

ANEXO AAA. Puntos de medición de caudal y presión sistema extracción polvillo

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