Secador de Madera Mantenimiento

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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA PLAN DE MANTENIMIENTO CORRECTIVO DEL SECADOR DE MADERA A ESCALA DEL LABORATORIO DE ENERGÍAS ALTERNATIVAS Y EFICIENCIA ENERGÉTICA DE LA ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL PROYECTO DEL LABORATORIO DE LA MATERIA DE ENERGÍAS ALTERNATIVAS GUZMAN PAZ JOSE RICARDO [email protected] PROFESOR: FIS. MARCO VINICIO YÁNEZ SALCEDO, MSc. [email protected] AYUDANTE DEL LABORATORIO: Srta. GABRIELA ZUMBA [email protected]

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se establecen los procedimientos necesarios para realizar la readecuación del secador solar de madera del laboratorio de energías alternativas de la EPN.

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ESCUELA POLITCNICA NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

PLAN DE MANTENIMIENTO CORRECTIVO DEL SECADOR DE MADERA A ESCALA DEL LABORATORIO DE ENERGAS ALTERNATIVAS Y EFICIENCIA ENERGTICA DE LA ESCUELA POLITCNICA NACIONAL

PROYECTO DEL LABORATORIO DE LA MATERIA DE ENERGAS ALTERNATIVAS

GUZMAN PAZ JOSE [email protected]

PROFESOR: FIS. MARCO VINICIO YNEZ SALCEDO, [email protected]

AYUDANTE DEL LABORATORIO: Srta. GABRIELA [email protected]

Quito, Mayo 2015

RESUMENEn el laboratorio de Energas Alternativas y Eficiencia Energtica de la Facultad de Ingeniera Mecnica de la Escuela Politcnica Nacional existe el prototipo de un secador solar de madera, el cual fue un proyecto de titulacin del ao 1983, y fue automatizado en otro proyecto de titulacin en el 2013, con el pasar del tiempo se evidencia que el equipo ha sido descuidado y que por motivos de falta de mantenimiento est deteriorado, lo que se busca en este proyecto es realizar una evaluacin del equipo, para posteriormente realizar el mantenimiento correctivo que posiblemente servir de base para la posterior readecuacin del mismo, y que el equipo funcione en ptimas condiciones y sea til en trabajos de investigacin prctica del proceso de secado mediante el uso de la energa solar.MARCO TERICO

Figura 1. Grfico del secador solar de madera.

SECADO DE LA MADERAAl ser cortado un rbol, ste posee un alto contenido de humedad, el cual vara segn la poca del ao, regin de procedencia, especie y densidad, entre otros; por tal motivo se debe extraer una gran cantidad de agua de la madera para poder utilizarla para los diversos procesos industriales.Los factores que intervienen en el proceso de secado se citan a continuacin: Factores ambientales como: la temperatura, humedad relativa del aire y la velocidad del aire. Caractersticas propias de la madera como: contenido de humedad, la densidad y el espesor de las piezas a secar.ESTRADA F., VEGA A. (2013)

PRINCIPIOS DEL SECADO DE MADERACuando se realiza el secado de madera, la extraccin del contenido de humedad por evaporacin es el nico mtodo prctico, basado en dos principios los cuales se explican a continuacin.Primer principio del secado: Evaporacin y calor necesario.Para lograr la evaporacin se requiere aporte de calor, as se pasar el agua de fase lquida a vapor. Para esto se considera como referencia el punto de ebullicin y el calor latente de evaporacin ya que la cantidad de calor necesaria para evaporar un gramo de agua es aproximadamente de 550 caloras o 2200 joules.Segundo principio del secado: Evacuacin del agua evaporada y circulacin del aire.El agua que se evapora de la madera es la que se encuentra en la superficie y la que est por debajo de sta, por tal razn el calor utilizado debe ser transportado desde la fuente hasta la superficie de evaporacin. Una vez ocurrida la evaporacin, el vapor obtenido ocupa un volumen mayor que el agua en estado lquido.SECADORES SOLARESEl secador solar de madera es un tipo de secador artificial, en el cual como fuente de energa se utiliza el sol.PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTOLa radiacin solar puede ser aprovechada en dos tipos de energa: energa solar fotovoltaica y energa solar trmica, siendo la ltima el tipo de sistema que se utiliza para los secadores solares.El funcionamiento de este tipo de secador es sencillo ya que los rayos solares son captados en el colector solar y transformados en energa calorfica la cual calienta el aire que luego atraviesa el producto a secar extrayendo de ste la humedad contenida dentro del mismo, este aire posteriormente es evacuado por ventilas, chimeneas o se establece una recirculacin de aire. Este proceso se repite hasta que el producto es secado.ESTRADA F., VEGA A. (2013). ELEMENTOS DEL SECADOR SOLAR DE MADERA:Colector solarEste elemento es el ms importante del sistema ya que ste es el dispositivo capaz de captar la radiacin solar y transformarla en energa trmica que elevar la temperatura del fluido contenido en el mismo.El colector solar est compuesto por: placa colectora, cubierta transparente, aislamiento y carcaza. Estos elementos permiten obtener la energa trmica para calentar el fluido que secar el producto.Cubierta transparente: es la encargada de dejar pasar la radiacin solar y evitar que sta se disperse, es decir regrese al medio ambiente, tambin impide que el calor generado en la placa colectora se vaya del sistema, produciendo un efecto invernadero, generalmente los materiales utilizados son el vidrio y el plstico.Placa colectora: este elemento es el encargado de absorber la radiacin solar de la forma ms eficiente, para transformarla en energa trmica, que por conveccin se transferir al fluido circundante, para este caso el aire al interior del colector.Generalmente son placas o lminas metlicas con alto grado de absortancia.Aislante: este elemento se coloca en la parte posterior y a los lados de la placa colectora para evitar que existan prdidas trmicas al exterior.Debe resistir altas temperaturas, no deteriorarse por envejecimiento y soportar la humedad que pueda producirse en el interior del colector, por lo que generalmente se utiliza como aislantes lana de vidrio, espuma rgida de poliuretano o poliestireno expandido.Carcasa: es la encargada de contener todos los elementos del colector adems de establecer un enlace entre el colector y la cmara de secado [17] [18].

Figura 2. Elementos del colector solar.

Cmara de SecadoEn este elemento es donde se coloca el producto a secar, para este caso, donde la madera ser apilada. Las dimensiones de la cmara dependern de la cantidad de producto que se va a secar.

Figura 3. Cmara de secado similar a la del laboratorio.

ESTRADA F., VEGA A. (2013).

Descripcin general del equipo del laboratorio

Figura 4. Fotografa del secador solar de madera.

El equipo del laboratorio es un secador solar de tipo indirecto, ya que el colector se encuentra separado de la cmara, la transferencia de calor es por conveccin natural, y el fluido que pasa del colector hacia la cmara es aire caliente, previamente calentado en el colector.En las siguientes figuras se pueden observar los planos de la ubicacin y de las dimensiones del secador solar de madera. Figura 5. Vista superior. Figura 6. Vista frontal.

Figura 7. Vista lateral.Situacin actual del equipo:El equipo del laboratorio se encuentra fuera de servicio, y existen bastantes imperfecciones que sern detalladas a continuacin:Panel solar:

Figura 8. Colector solar.

El colector solar est compuesto por: placa colectora, cubierta transparente, aislamiento y carcaza. Estos elementos permiten obtener la energa trmica para calentar el fluido que secar el producto.Se puede observar que existe un deterioro significativo en el colector solar ya que se pueden apreciar descascaramientos de la placa colectora, y el aislamiento se encuentra con residuos de xido. La cubierta traslcida se encuentra en buen estado. La pintura de la carcasa se encuentra en mal estado.

Cmara de secado

Figura 9. Cmara de secado.

Se pueden observar daos en la cmara de secado, lo ms grave que se tiene es que la madera con la cual fue construida la cmara est en mal estado, ya que se observan que las capas superpuestas de la triplex se estn levantando, como se observa en la siguiente figura:

Figura 10. Dao en la madera triplex de la cmara de secado.

Tambin se observa que las puertas que permiten el acceso para la apilacin de la madera se encuentran en mal estado ya que las bisagras no sirven, y la madera esta deteriorada, esto se puede observar en la siguiente figura:

Figura 11. Dao de las bisagras de las puertas de acceso a la cmara de secado.

Se puede observar tambin que dentro de la cmara de secado existen restos de madera mediante los cuales se evidencia la falta de mantenimiento del equipo.

Figura 12. Madera que se encuentra dentro de la cmara de secado.

La chimenea se encuentra en mal estado, ya que el material de unin que se ha utilizado ya no cumple su funcin, esto se puede observar en la siguiente figura.

Figura 13. Unin entra la chimenea y la cmara de secado en mal estado.

Se puede observar en la siguiente figura que el techo de acero galvanizado de la cmara de secado se encuentra desprendida de la estructura metlica.

Figura 14. Techo de proteccin de la cmara de secado en mal estado.

PLAN DE MANTENIMIENTO CORRECTIVODe acuerdo a la evaluacin preliminar del equipo se puede determinar que estas son las principales acciones que se deberan tomar, previo a la readecuacin y correccin del secador solar de madera:1. Evaluacin y cambio de la madera daada en la cmara de secado, si fuese posible, o el cambio total de la cmara de secado.2. Arreglo de las bisagras de las puertas de acceso a la cmara de secado.3. En la placa colectora se debe eliminar toda la capa de pintura, y posteriormente volverla a pintar con pintura negra mate.4. Se debe realizar la correcta unin entre la cmara de secado con el colector solar, y con la chimenea de evacuacin del vapor.5. El techo de proteccin de la cmara de secado debe ser reparado.6. Se debe dar proteccin anticorrosiva a toda la estructura del secador solar.7. Se debe realizar la evaluacin de los elementos de control, sensores, ventiladores, termocuplas, etc. y determinar cules deben ser reemplazados.8. Se debe realizar la evaluacin del equipo de control, y determinar un plan de mantenimiento para este equipo.

Conclusiones: El equipo se encuentra en un psimo estado, por lo que el estudio del mantenimiento correctivo es necesario para la readecuacin del equipo. Los principales daos encontrados en el equipo estn relacionados directamente con los componentes principales del secador solar, estos son: cmara de secado y colector solar. Es de gran importancia el arreglo de la cmara de secado, ya que la madera se encuentra en gran parte daada. El equipo

Recomendaciones: Realizar la evaluacin de los elementos del secador solar de madera, con el fin de determinar cules son los elementos que deben ser cambiados o reparados. A partir de la evaluacin de daos del equipo se debe realizar el estudio econmico para determinar el valor econmico que tendra la readecuacin del equipo. Para la readecuacin es importante la aplicacin de pintura anticorrosiva a la estructura metlica del equipo, ya que de esta manera se proteje la estructura del dao provocado por la exposicin al ambiente. El techo que cubre a la cmara de secado debe ser reparado, as no se realice la readecuacin del equipo, ya que lo protege de la exposicin al sol y a la lluvia, y con esto se evita que el equipo siga deteriorndose. Se debera realizar la propuesta a la faculta de ingeniera electrnica para que se realice la evaluacin del equipo de control, ya que es un elemento importante si es que se quieren realizar los posteriores estudios de control en el equipo.

Bibliografa: ESTRADA F., VEGA A. (2013). Diseo e implementacin del sistema de control para el secador de madera a escala del laboratorio de Energas alternativas y eficiencia energtica de la Escuela politcnica nacional. Tesis para la obtencin del ttulo de ingeniero en electrnica y control. Facultad de ingeniera elctrica y electrnica. Escuela Politcnica Nacional. Quito. Ecuador.