Caracterización energética en una bomba de tipo horizontal (WEG - MOD:

TE1BFOXO) para el transporte de estuco en el proceso de fabricación de

placas de yeso laminado (PYL) en la empresa Paneltec s.a

Opción de grado

Proyecto de investigación

(Propuesta)

Alvaro Andrés Medina Correa

Henry Santamaría De la Cruz

Facultad de Ingeniería

Programa de ingeniería Mecánica

Universidad autónoma del caribe

Introducción

Una unidad de proceso de producción de las Placas de yeso laminado en la

empresa Paneltec s.a tiene como objetivo la preparación del estuco la cuales

tiene como objetivo lograr una condiciones de viscosidad temperatura y tiempo de

fraguado adecuado para evitar rasgaduras en el papel al momento en que esta

llegue a la etapa de corte y distribución en las que después son sometidas a altas

temperaturas para el porcentaje de humedad de la mezcla de estuco.

Uno de los problemas que presenta la bomba que alimenta el proceso durante la

preparación de la mezcla de estuco, aditivos y partículas disueltas es que por su

alta viscosidad y la tendencia a solidificarse a bajas temperaturas, esto genera

grumos en la mezcla e incrustaciones en el circuito hidráulico ocasionando

restricciones al paso de flujo generando un trabajo mucho más intenso en la

bomba.

En la actualidad la bomba conforma una pieza clave en el proceso de

producción y en el transporte del estuco que es una materia prima indispensable

en la fabricación de las láminas de yeso cartón.

Por todas estas causas es importante de estudiar el desgaste y los modos de falla

que esta presenta, constituye a un aporte importante a la necesidad de obtener un

mayor rendimiento en las superficies susceptibles, a las determinaciones de

dichos fenómenos y la predicción de sus consecuencias.

1. Descripción del problema

La planta de producción de placas de yeso laminado de la empresa paneltec s.a

presenta problemas en una de las etapas de proceso de preparación de la mezcla

de estuco. La bomba del proceso estaba presentando dificultades al momento de

trasegar la mezcla de estuco, aditivos y partículas disueltas.

El estuco en su estado natural es una roca, por lo que es sometidos a varias

etapas donde se tritura, se transporta a unos silos en los cuales después de ser

triturado es sometido a altas temperaturas para disminuir su porcentaje de

humedad. Cuando se retira del horno su temperatura es demasiado alta por lo que

se somete a una etapa de enfriamiento donde pasa por un enfriador para acelerar

el proceso.

Ya estando el estuco en temperaturas óptimas para conseguir que su fraguado se

de manera correcta se procede a adicionar aditivos y otras sustancias lo que

eleva su viscosidad.

La bomba del proceso tiene que desplazar la mezcla de estuco a otra etapa de

preparación dirigida a un mezclador, pero por las características propias de la

mezcla de estuco y su temperatura generan problemas al momento del transporte.

La tendencia del estuco a fraguarse a bajas temperatura y a solidificarse genera

grumos en la mezcla, estos se adhieren a las caras internas del de la tubería

provocando incrustaciones que generando capas internas solidas de estucos lo

que afecta el sistema generando un flujo discontinuo que afectaba el

funcionamiento de la bomba y todo su sistema hidráulico.

La solución planteada por la empresa fue el sustituir la bomba por una de más

potencia incrementando la intensidad del bombeo forzando el líquido y evitando

que este genere grumos y dificulte la incrustación a costa de un sobre costo

energético producido por la bomba ya que no se realizó el estudio adecuado.

2. Justificación

La necesidad de la investigación está dada a la importancia del sobre costo

energético generado por la sustitución de la bomba , el estado de la mezcla del

estuco para la fabricación de las placas de yeso, la generación de grumos e

incrustaciones y al fallo generado en la bomba que interrumpen el proceso de la

planta de producción y al impacto económico asociado que ha tenido un elevado

costo por acciones de mantenimiento preventivas y correctivas en relación a los

costos asociados por interrupción de producción y pérdida de oportunidades. Se

llevó a cabo un estudio para establecer las causas de la generación de grumos en

la mezcla y las incrustaciones en el sistema hidráulico que dificultan el bombeo de

la mezcla y la caracterización energética de la bomba bajo esta condición del flujo

a la que es sometida.

3. Objetivos

Generales

Caracterizar energéticamente la bomba en el proceso de transporte de

la mezcla de estuco.

Específicos

Caracterizar la mezcla de estuco

Determinar causa de generación de grumo e incrustaciones en el

sistema hidráulico

Determinar la potencia necesaria para el trasiego de la mezcla

Selección de la bomba

4. Antecedentes

La necesidad de paneltec s.a de hacer un estudio completo al problema

presentado en el bombeo de la mezcla ya que estas incrustaciones ocasionaban

la detención parcial del proceso de producción; mantenimiento del sistema

hidráulico donde se presentaban las partes solidas adheridas que al momentos de

revisar era evidente las reducción del diámetro de la tubería generado por las

capas de estuco afectando la continuidad del flujo bombeado incluyendo las

partículas sólidas de la mezcla que pueden ocasionar desgaste en la carcasa de la

bomba.

Para evitar este problema se procedió a realizar mantenimiento a las tuberías de

descargar y de succión eliminando las incrustaciones y se procedió a colocar una

bomba de mucho más potencia acosta de un elevado gasto energético lo que

hacía que se bombeara la mezcla con mucho más intensidad done hasta el

momento no se han presentado inconvenientes al respecto

5. Estado del arte

6. Marco Teórico

El pladur está formado por dos capas de celulosa que recubren una capa interna de yeso, aunque, según la finalidad, el interior puede ser reforzado o complementado con otros materiales como la fibra de vidrio. El resultado es una placa agradable al tacto, resistente y no inflamable, que permite acabados en pintura, papel, barniz e, incluso, soporta el alicatado.

Yeso: la piedra natural, compuesta químicamente por sulfato Cálcico cristalizado conjuntamente con agua, en la Proporción de dos moléculas de agua por cada molécula De sulfato cálcico, o sea sulfato cálcico dihidrato o Doble hidrato.

Composición:

CaSO4 . 2H2O (32.6 % CaO, 46.5 % SO3, 20.9 % H2O)

Sulfato de calcio:

Es un mineral compuesto de sulfato de calcio dihidratado (CaSO4 .2H2 O). La materia prima se obtiene a través de diversos tipos de operaciones mineras. Antes de su uso para aplicaciones en medicina el sulfato de calcio debe ser examinado por sus impurezas, tales como: silicatos, estroncio, plomo y otros materiales de origen natural (14). Cuando el yeso se calienta a 110°C, se pierde agua en un proceso conocido como la calcinación. El producto resultante es el sulfato de calcio hemihidratado, también conocido como yeso de Paris (15).

La forma del sulfato de calcio hemihidratado, existe en dos formas, una Alfa y una Beta, que difieren en tamaño de los cristales, superficie y red de imperfecciones. Aunque estos materiales son químicamente idénticos difieren considerablemente en sus propiedades físicas. La forma Alfa-hemihidratado es el yeso dental que se emplean en modelos de diagnóstico. Es muy duro y relativamente insoluble en comparación con el Betahemihidratado.

El Beta-hemihidratado se caracteriza por un conjunto de cristales irregulares con poros capilares intersticiales, mientras que el Alfa-hemihidrato contiene fragmentos de división y prisma de cristales en forma de barra (15). Cuando el hemihidratado se mezcla con agua, el dihidratado es formado en una leve reacción exotérmica.

CaSO4 . ½ H2 O + 1½ H2 O CaSO4 . 2 H2 O + Calor

La anhidrita es un mineral compuesto de sulfato de calcio anhidro (CaSO4). Está formada por un 41,2% de CaO y un 58,8% de SO3. Es muy común en los depósitos de sal, pero es muy raro encontrarla bien cristalizada. Cuando se expone a la acción del agua, la anhidrita la absorbe y se transforma en yeso (CaSO4•2H2O), esto es, sulfato de calcio hidratado.

La anhidrita tiene aplicaciones en la construcción, en la fabricación del cemento Portland, en la del ácido sulfúrico y en la de ciertos fertilizantes. La variedad azulada, llamada vulpinito (de Vulpino, en Italia) se usa como piedra ornamental.

Aunque la estructura original del pladur está formada por yeso y celulosa, la placa interna admite diferentes materiales según la aplicación que se le quiera dar. De este modo, pueden encontrarse placas:

Estándar. Compuestas por yeso de color blanco y dos capas exteriores de celulosa. Es la placa base, a partir de la que se fabrica el resto de la gama.

Dureza reforzada. Su diseño pretende resistir mejor los golpes e impactos de cuerpos duros y conseguir un buen aislamiento acústico. Se emplea en instalaciones como hospitales o centros de ocio.

Resistente al fuego. La capa interna está compuesta por yeso y fibra de vidrio, un material que actúa como malla y aumenta la resistencia a las llamas.

Resistente al agua. La cualidad del pladur para repeler el agua reside en las capas externas de celulosa, que son tratadas con silicona para disminuir la absorción de humedad. Este tipo de placa es muy útil para sótanos o baños.

Las bombas rotatorias son unidades de desplazamiento positivo, que consisten en una caja fija que contiene engranes, aspas u otros dispositivos que rotan, y que actúan sobre el líquido atrapándolo en pequeños volúmenes entre las paredes de la caja y el dispositivo que rota, desplazando de este modo el líquido de manera similar a como lo hace el pistón de una bomba reciprocante.

Las bombas rotatorias se usan generalmente para aplicaciones especiales, con líquidos viscosos, pero realmente pueden bombear cualquier clase de líquidos, siempre que no contengan sólidos en suspensión. No obstante, debido a su construcción, su uso más común, es como bombas de circulación o transferencia de líquidos.

Características principales:

Son de acción positiva Desplazamiento rotativo Flujo uniforme Construcción compacta Carga alta Descarga relativamente baja Velocidades de operación de moderadas a altas Pocas partes móviles Requieren toda la potencia para llevarlas a su velocidad de operación Flujo constante dentro de ciertos límites para carga variable Aspiración limitada

Bombas helicoidales

Una bomba de tornillo es un tipo de bomba hidráulica considerada de desplazamiento positivo, que se diferencia de las habituales, más conocidas como bombas centrífugas. Esta bomba utiliza un tornillo helicoidal excéntrico que se mueve dentro de una camisa y hace fluir el líquido entre el tornillo y la camisa.

Está específicamente indicada para bombear fluidos viscosos, con altos contenidos de sólidos, que no necesiten removerse o que formen espumas si se agitan. Como la bomba de tornillo desplaza el líquido, este no sufre movimientos bruscos, pudiendo incluso bombear uvas enteras.

Uno de los usos que tiene es la de bombear fangos de las distintas etapas de las depuradoras, pudiendo incluso bombear fangos deshidratados procedentes de filtros prensa con un 22-25% de sequedad.

Este tipo de bombas son ampliamente utilizadas en la industria petrolera a nivel mundial, para el bombeo de crudos altamente viscosos y con contenidos apreciables de sólidos. Nuevos desarrollos de estas bombas permiten el bombeo multifásico.

En este tipo de bombas pueden operar con flujos fijos a su descarga, aun cuando bombeen contra una red de presión variable. Convirtiéndolas en excelentes equipos de bombeo a utilizar en redes de recolección de petróleo. En el caso de las bombas centrífugas, el flujo entregado depende de la presión a su descarga.

7. Diseño metodológico

Los estudios explicativos pretenden conducir a un sentido de comprensión o entendimiento de un fenómeno. Apuntan a las causas de los eventos físicos Por lo tanto, están orientados a la comprobación de hipótesis; esto es, identificación y análisis de las causales.

Para la solución de los problemas presentados en el trasiego de la mezcla y su caracterización energética deberán ser recolectados datos de operación de la planta de procesos de yeso para por lo que se programaron citas previas para recolectar datos pertinentes de parámetros de operación de la bomba como son su frecuencia de fallo y el motivo de su pérdida de continuidad en el caudal y composición de la mezcla, porque la generación de grumos, su tendencia a

solidificarse para evitar incrustación en las cara internas del sistema y como afecta esto al rendimiento de la bomba y así saber si la bomba del proceso es la adecuada para este caso evitando sobre costos de energía reducir la generación de grumos y si tendencia a incrustarse.

8. Cronograma de actividad

9. Bibliografía

13. Nick M. Tovar, Ziv Mazor, Sachin Mamidwar, John L. Ricci. Reparación ósea en defectos

periodontales el uso de un compuesto de aloinjerto y sulfato de calcio (DentoGen) como barrera.

Journal of Oral Implantology Orim, 37-02-01.3d 2011.

14. Ricci JL, Alexander H, Nadkarni P, Hawkins M, Turner J, Rosenblum SF, Brezenoff L, De

Leonardis D, Pecora G. Biological mechanisms of calcium-sulfate eplacement by bone. In: Davies

JE, editor. Bone Engineering. Toronto: Em Squared Inc.; 2000. pp 332- 344.

Semana 8 Semana 9 Semana 10

Selección de bomba a caracterizar

Selección de la bomba adecuada

Semana 1 Semana 2 Semana 3 Semana 4 Semana 5 Semana 6 Semana 7

recolectar info relevante sobre la mezcla

recoleccion de datos (bomba) indentificar causas de problemas de continuidad en el caudal caracterizar energeticamente (bomba)

Analizar Problema con a generacion de grumos

Identificar causas de las incrustacionnes en el sistema hidraulico

Etapas del procesos de procuccion Indentificacion de las fallas en la planta reconocimiento del sistema hidraulico Selección de bomba a caracterizar caracterizar la mezcla estuco

Actividad Tiempo

Solicitar permiso de ingreso induccion Paneltec Reconocimiento de la planta

15. Walsh WR, Morberg P, Yu Y, Yang JL, Haggard W, Sheath PC, Svehla M, Bruce WJ. Response of

a calcium sulfate bone graft substitute in a confined cancellous defect. Clin Orthop, 2003: 228-236

1. ASC Industries, Inc. [online], USA 2100 International Parkway North

Canton, Ohio USA 44720, 2007 disponible en:

http://asc-ind.com/es/technical-assistance/

2. MRelectromecanica SA [online], Buenos Aires, Argentina Dr. Ignacio Arieta

3733,San Justo, disponible en:

http://mrelectromecanica.blogspot.com/2010/12/diagnostico-de-fallas-en-

bombas_09.html

3. SHIGI Group [online], Alemania, 2008, disponible en:

http://www.sihi.com.co/productos-y-servicios/bombas-de-liquidos.html